Способ исследования скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Р М g+ э (22) Заявлено 020680 (2I) 2935597/22-03

Е 21 В 47/00 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

t$3) УДК 622 ..323 (088. 8) Опубликовано 15.02.83. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 15.02. 83

Э. (и. Халимов, И.Д.Умрихин, С.Н. Вузинов, Н.И,Днепровская, O.B.Êóðåíêîâ, В.К.Федорцев и Л.Е.Юдина (72) Авторы изобретения

Всесоюзный нефтегазовый научно-исследователь институт (71) Заявитель (54) CHOCOS ИССПЕДОВАНИИ

Изобретение относится к нефтянои промышленности, а именно к исследованию пластов и скважин, и может быть использовано на стадии поисково-разведочных работ и на стадии пробной и промышленной эксплуатации нефтяных,и газовых месторождений.

Упругие характеристики (коэффициент сжимаемости, модуль сдвига, модуль Юнга, коэффициент Пуассона) обычно определяют в лаборатории посредством тензометрических исследований образцов горных пород $1), Однако лабораторные исследования не дают полной характеристики всего разреза пород, так как не все пластовые условия залегания горных пород можно смоделировать.

Известны акустические способы исследования, горных пород, заключающиеся в том, что при акустических исспедованиях деформацию горных пород определяют по замерам скорости распространения. продольных Р и поперечных волн S в горном массиве.

Акустические способы .изучают распространение слабых и сильных полей продольных и поперечных упругих волн в пористых средах, насыщенных водой, нефтью или газом, и устанавливают функциональные или корреля- ционные связи между основными акустическими и физико-механическими параметрами неФте-, водо- и газонасыщенных пород.

Зная скорости распространения про дольных ЧР и поперечных волн и коэффициента затухания этих волне(Р, определяю расчетным путем деформационно-упругие характеристики пласта (модуль Юнга Е, модуль сднига

6, коэффициент бокового распора К).

Определив модуль Юнга Е и коэффициент- Пуассона Ч, рассчитывают коэффициент упругости пласта.

: р+= (4- ч), (и (значение которого используется при оценке запасов нефти и газа.

Таким образом, определение коэффициента упругости пласта по данным акустических исследований требует предварительного определения модуля

25 Юнга и коэффициента Пуассона, которые определяются в лабораторных условиях.

В связи с этим, особое значение приобретает разработка такого спо3О ..соба исследования продуктивных плас.

996722 м =9ж.й,,! (2) I где

Ь,(3 .тов, который позволил бы определять их упругие характеристики непосредственно при исследовании скважин

Известен также способ исследования скважин продуктивного пласта путем измерения деформации и давления продуктивного пласта, согласно которому прессиометр, представляющий . собой эластичную камеру бокового дав. ления и основанный на принципе измерения радиальных деформаций раааи- 10 ряющейся упругой камеры, помещают в скважину на требуемую глубину, затем посредством сжатого газа создают давление и замеряют деформацию горных пород в радиальном. направлении. 15

В ходе испытаний нагрузки создают ступенями (через 0,25 и 0,5 кгс/см ).

Время приложения следующей ступени нагрузки определяют по затуханию деформации породы от предыдущей на- 20 гру э ки, 2 ).

Иэменение объема упругой камеры замеряют через каждые 2 мин в течение 10 мин до стабилизации деформаций. Одно испытание занимает 30 мин.

По результатам проведенных измерений строят график зависимости полученной деформации от приложенного давления, а затем по нему определяют упругие характеристики горных пород (3).

Максимальное давление на горную породу, осуществляемое данным способом, составляет не более 20 атм, причем измерения можно производить, на глубине не более 50 м, вследствие чего данный способ не может быть применен при исследовании скважин, вскрывших нефте- и газоносные пласты, которые залегают на глубине 1000-.

5000 м и давление в которых состав- 40 ляет от 100-500 кгс/см

Кроме того, известный способ служит для исследования боковой деформации горных пород, в то время как при исследовании скважин нефте- 45 газоносного продуктивного пласта необходимо исследование вертикальных смещений горных пород. соответствующих им давлений в остановленной и работающей скважине определяют вертикальную деформацию пласта.

Для осуществления предлагаемого способа останавливают скважину после восстановления в ней давления, спускают на забой деформограф и глубинный манометр и измеряют расстоя.ние между двумя произвольно выбранными по толщине пласта точками Ь и соответствующее ему забойное давление P . Затем пускают скважину в работу и после стабилизации в ней режима, когда дебит и забойное давление постоянны Q = const и P=const, т.е. в течение длительного времени не меняются, вторично замеряют расстояние между теми же фиксированными б точками h> и соответствующее этому режиму забойное давление Р . По разнице расстояний между фиксированными точками вычисляют деформацию пласта hh = h -h> и соответствующее ей изменение давления ЬР = Р„-, Р .

Для определения упругих характеристик продуктивного пласта рассмотрим следующую схему.

Пласт, насыщенный жидкостью или газом, представим как среду, состоящую из скелета и жидкости.

Масса жидкости И будет равна

Э вЂ” плотность жидкости, г/см — мощность продуктивного пласта., занимаемая жидкостью, см.

Имея в виду, что в процессе разработки (эксплуатации) масса переменна, найдем аМ=Р„,аа,,а9„ (3) Принимая, что жидкость и среда подчиняются закону Гука, заменим дюж dP

9ж Кж цель изобретения — повышение точ" ности определения упругих характеристик продуктивного пласта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования скважин, включающему измерение давления и деформации продуктивного пласта, измеряют расстояние между двумя произвольно выбранными по толщине пласта точками и соответствующее ему давление в скважине, пускают скважину и повторно измеряют рассго- 60 яние между первоначально выбранными точками и соответствующее ему давление при стационарном режиме работы скважины, по разнице замеров расстояний между выбранными точками и 45

4(пт d Р

1 К,р (5) где К „ - модуль объемного сжатия жидкости, кгс/см2.;

dP — изменение давления в плас те, кгс/см ;

К - модуль объемного сжатия с среды, кгс/см ;

dh — изменение мощности h<

Х скелета, соответствующее изменению давления

dP см.

Изменение мощности (толщины) пласта а) = dh,+dh

996722 формула изобретения

Тогда уравнение (3) с учетом (4), (5) и (6) можно записать М„(-а,)., — "р =у аь.

") ср ®

+Уж(.„ +%9 ар

"ср

Из (7) найдем

3м Мя 4 d4 Р y K +P аР (8) Имея в виду, что

"<1= @ò,=-(< "<)" )i (9) где щ - пористость пласта, уравнение (8) представим в вИде йм Я Я В мь gh

Из уравнения (10) легко можно найти модуль объемного сжатия жидкости К и среды Кср или коэффициент упругоемкости пласта +

» 4 (аМ 1 4- м 1 ) аЬ («) ар ")Ф ж аР (ж ср + аР

Определение упругоемкости пласта ) » при известной деформации ЬЬ проиллюстрируем на примере исследований, проведенных на Щелковском подземном хранилище газа.

При проведении исследований скважин продуктивного пласта предлагаемым способом после выполнения ряда операций: остановки скважин с последующим их пуском в работу, спуском глубинных приборов — деформографа и манометра на забой и измерения расстояния между двумя фиксированными точками в продуктивной час-. ти пласта и соответствующих им давлений, — была зафиксирована на деформации продуктивного пласта, равная,АЬ = 1 см, и соответствующее ей изменение пладтового давления, равное бР = 20 ат.

Мощность продуктивного водоносного пласта составляет h = 100 м, пористость m = 0,3. Принимаем модуль объемного сжатия жидкостй—

К, = 20000 кгс/см, среда — К

30000 кгс/см .

Тогда коэффициент упругоемкости пласта, согласно формулы (11)- равен

64 4 + (-O,З+

+ + +, ;к "ср ьй аР pð-qp

1 — — — = 7,4. 0 1ат ((г)

1 "0 Ю

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заклю10 чается в повышении точности способа и возможности определения упругих характеристик продуктивных пластов, пробуренных без отбора керна.

Технико-экономический эффект от

15 внедрения описываемого способа ис.следования скважин составит минимуМ

10800 р, 20

Способ исследования скважин, включающий измерение давления и деформации продуктивного пласта, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определе-! ния упругих характеристик продуктивного пласта, измеряют расстояние между двумя произвольно выбранными ° по толщине пласта точками и соответствующее ему давление в скважине, пускают скважину и повторно измеряют расстояние между первоначаль1 но выбранными точками и соответствующее ему давление при стационарном режиме работы скважины, по разнице замеров расстояний между выбранными точками и соответствующих им давлений в остановленной и работающей скважине определяют вертикальную деформацию пласта.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мироненко В.A., Шестаков В.М.

Основы гидромеханики, М., Недра, 1974, с.296.

45 2. Карус E.B,, Кузнецов О.,Ц.

Акустические методы исследований скважин при поисках, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.- .Советская геология, 50 1978, Р 5, с.64-76, 3 ° Вилик Ш.М, и ЛР ° ПРиборы и аппаратура для Исследования проявлений горного. давления.:М., Углетехиздат, 1958, с.224 (прототип) .

996722

Составитель И. Тупысев

Редактор A.Долинич Техред A.Ач Корректор Г.Огар

Заказ 894/51 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП ПатЕнт, г. Ужгород, ул. Проектная, 4