Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта

 

Изобретение позволяет повысить достоверность результатов определех НИН гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ. Способ включает вскрытие пласта скважинами . Затем по нз-вестной методике определяют в скважине глубину зоны газовыделения (ЗГВ). Далее в скважину опускают пьезометрическую трубку (ПТ) , нижний открытый конец которой помещают ниже ЗГВ. В скважине устанавливают пакер выше нижнего конца ПТ, но ниже ЗГВ. Затем ПТ заполняют жидкостью с плотностью, меньшей или равной пластовой жидкости и не содержащей свободного газа. С помощью сжатого воздуха возбуждают в ПТ свободные колебания уровня жидкости. При этом пакер устраняет возможность перемещения уровня жидкости в скважине. По изменению уровня жидкости в ПТ определяют гидрогеологические параметры пласта. i (Л :А: N(U W 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (50 4 Е 21 В 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4006214/22-03 (22) 10.01.86 (46) 30.05.87. Бюл. У 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) В.И.Башмаков, Л.В.Боревский и Н.И.Токарев (53) 622,243.5 (088.8) (56) Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. M.: Недра, 1979, с. 9-16.

Патент США У 4348897, кл. Е 21 В 47/10, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТА (57) Изобретение позволяет повысить достоверность результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ.

Способ включает вскрытие пласта скважинами. Затем по известной методике определяют в скважине глубину зоны газовыделения (ЗГВ). Далее в скважину опускают пьезометрическую трубку (ПТ), нижний открытый конец которой помещают ниже ЗГВ. В скважине устанавливают пакер выше нижнего конца ПТ, но ниже ЗГВ. Затем ПТ заполняют жидкостью с плотностью, меньшей или равной пластовой жидкости и не содержащей свободного газа. С помощью сжатого воздуха возбуждают в ПТ свободные колебания уровня жидкости. При этом пакер устраняет возможность перемещения уровня жидкости в скважине. По изменению уровня жидкости в ПТ определяют гидрогеологические параметры пласта.

i 314034 где ()„—

Т

Кег(оа) л

И L а = — — — >

Т (nL,— — ) ч 8

Изобретение относится к гидрогеологии и может быть применено при определении параметров водоносных горизонтов, содержащих гаэ.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ„

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый водоносный горизонт, содержащий газ, вскрывают одной или несколькими скважинами, В последнем случае информативность гидродинамического эксперимента повышается, Затем с помощью глубинного пробоотбор,ника отбирают пробу пластовой жидкости и определяют количество растворенного газа и его состав. По известной методике рассчитывают упругость растворенного газа Рг (МПа) и, следовательно, глубину до границы зоны газовыделения Нг (м), отсчитываемую от уровня жидкости в скважине:

10 Pr

Нг

Г где p — плотность жидкости, кг/м .

Пьезометрическую трубу опускают в каждую из скважин ниже границы эоны газовыделения, Для реализации способа могут быть использованы стандартные насосно-компрессорные трубы (НКТ) диаметром 50-63 мм. В каждую трубу заливают не содержащую свободного газа жидкость с плотностью, меньшей или равной плотности пластовой жидкости, с таким расчетом, чтобы ее нижняя граница была ниже Нг при максимальном подъеме уровня, а верхняя — ниже верхнего края пьезомет рической трубы при тех же условиях.

С помощью сжатого воздуха пони-. жают уровень жидкости в пьезометрической трубе. После достижения стабилизации уровня залитой жидкости воздух быстро стравливают и тем самым возбуждают свободные колебания. Для того, чтобы колебания развивались в системе труба — скважина — водоносный горизонт, устраняют возможность перемещения уровня жидкости в скважине, Этого можно добиться с помощью пневматического пакера, устанавливаемого выше нижнего конца пьезометрической трубы, но ниже границы эоны газовыделения, ИэмеHeние уровня залитой жидкости в процессе колебаний регистрируют и па результатам измерений, используя зависимость частоты и амплитуды колебаний жидкости от гидрогеологических параметров водоносного горизонта, проводят определение последних, Для коэффициента затухания 8 с 1 эти зависимости имеют вид:

2 р ы„= Н- у» («r (К) — Ке i (C) ), 2

У,„ = — (1- — =г Кеi(са)), zg rwCav„

15 Н 2Т «Г1 — P

Нг (Р Р) Т S собственная частота колебаний жидкости в пьезометрической трубе, с ускорение силы тяжести,м/сг, высота столба жидкости в пьезометрической трубе, отсчитываемая от кровли водоносного горизонта, м, радиус пьезометрической трубы, м, водопроводимость водоносного горизонта, м /с, коэффициент упругоемкости водоносного горизонта; и

35 Kei(%) — действительная и мнимая части модифицированной функции Бесселя II-ro рода нулевого порядка, — мнимая единица.

При Р > 1 зависимости имеют вид: г

29(д = — „Ker(о6 )

Н 2Т

Р

Н г /г ((-(s+i p -1) si.

В случае использования в экспери50 менте нескольких скважин коэффициент пьезопроводности а водоносного горизонта определяют„ например, по следующей формуле: где Т вЂ” период колебаний жидкосv ти, с;

1314034 4

r — расстояние между возбуждающей и реагирующей скважинами, м

М вЂ” фаэовое запаздывание колебаний в реагирующей скважине, рад.

Для оценки возможного влияния газовьделения в характерном случае исследования водоносного горизонта,содержащего жидкость с растворенным газом, рассматривают процесс газовыделения в скважине, которая используется в методе колебаний, описанном в прототипе.

Уменьшение давления в столбе воды или в какой-то его части вызывает выделение газа в свободное состояние, Пусть скважина глубиной 150 м вскрыла углекислые воды с содержао нием СО, равным 8, 6 г/л при 40 С, что соответствует газовому фактору

Ч = 4,3 м /м, Бунзеновский коэффициент (К ) для СО при указанной температуре равен 0,43 м /м . В этом о случае Р = — = 10 атм.

В любом интервале ствола скважины

1 выше давления насыщения содержится количество растворенного газа, равное Бунзеновскому коэффициенту (в рассматриваемом случае — 0,43 м /м )

Если в свободное состояние из-за динамических воздействий на жидкость в скважине вьделится только 1Х растворенного газа, то плотность газоводяной смеси уменьшится на 0,47.

Это приведет к понижению уровня жидкости в скважине на 40 см.

Кроме того, в методе колебаний амплитуда смещения уровня должна удовлетворять условию малых колебаний, т..е, должна быть гораздо меньше Н . Таким образом, даже в случае реализации односкважинной модификации метода в рассматриваемом примере с Но 150 м, где начальная амплитуда Х «1 м, а далее из-за диссипации энергии уменьшается, величина возмущения уровня из-за газовыделения сопоставима с Х ° В многоскважинной модификации наблюдательные скважины размещают как можно дальше от центральной, чтобы увеличить размеры области отклика водоносного горизонта, поэтому амплитуды колебания уровня в них значительно меньше, чем в центральной, и сос5

40 тавляют величины порядка несколько сантиметров. Здесь влияние газовыделения сказывается еще сильнее.

Динамику вьделения газа в реальных условиях оценить сложно. Если газовыделение произойдет в нижней части ствола скважины, то газовые пузырьки при всплывании увеличат свой объем на порядок и уровень будет подниматься постепенно, а затем падать по мере выхода газа в воздух. Следовательно, возникнут паразитные колебания, не связанные с колебаниями пластового давления. Этот процесс в ходе опыта может неоднократно повторяться, причем период этих колебаний будет зависеть только от глубины газовьделения. Например 17 газа

I вьделился в зоне глубин 70-90 м. В начальный момент времени уровень поднялся на 9 см. По мере всплывания объем газа возрастает в 9 раз и составит в расчете на уровень 80 см, saтем последует спад до естественного уровня. Время подъема уровня при этом будет в 3,5 раза больше времени спада. Учесть все это при обработке кривой свободных затухающих колебаний известными методами невозможно, Таким образом, использование пневматического пакера для устранения колебаний жидкости в скважине при одновременной регистрации колебательного процесса в пьезометрической трубе, заполненной жидкостью, не содержащей свободного гаэа, позволяет установить параметры гидрогеологического пласта, содержащего гаэ, используя зависимость частоты и амплитуды колебаний жидкости.

Формула изобретения

Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, включающий вскрытие пласта,возбуждение в нем колебаний жидкости и регистрацию характеристик колебательного процесса, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ, измеряют в скважине глубину эоны газовыделения, опускают в скважину пьезометрическую трубу,ниж. ний открытый конец которой помещают ниже зоны газовыделения, устанавли1314034 та.

1

Составитель В,Архипов

Редактор M.Áàíäóðà Техред JI.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 2190/34 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 вают в скважине пакер выше нижнего конца пьезометрической трубы, но ниже эоны газовыделения, заполняют пьеэометрическую трубу жидкостью с плотностью, меньшей или равной пластовой жидкости и не содержащей свободного газа, возбуждают в ней свободные колебания уровня жидкости и по изменению уровня жидкости в пьезометрической трубе определяют гидроГ геологические параметры плас