Способ термических исследований скважин

 

Изобретение относится к исследованиям скважин при контроле за разработкой нефтяных месторождений и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях экологического состояния верхних горизонтов для выявления низкодебитных (>0,5 м³/сут) перетоков за кондуктором. Задачей изобретения является повышение эффективности исследований в условиях нестабильного температурного фона для разделения движения жидкости за кондуктором при фильтрации жидкости в горизонтальном и вертикальном направлениях. Это достигается тем, что способ включает проведение серии замеров термометром после прекращения теплового возмущения в интервале исследования и анализ темпов установления температуры. Время теплового возмущения в интервале исследования выбирается из соотношения t < t_кр = 0,2 (R_к - R)²/a, где R_к - радиус кондуктора; R -радиус колонны, а - температуропроводность среды между колонной и кондуктором. Кроме того, повторное тепловое возмущение осуществляют знакопеременно относительно первоначальной температуры. Реализация способа позволяет определить скважины, в которых происходит осолонение пресноводных источников за счет закондукторного перетока, а также скважины, где происходит уход пресных вод в нижележащие горизонты, что важно для охраны окружающей среды. 1 з.п. ф-лы., 3 ил.

Изобретение относится к исследованиям скважин многоколонной конструкции при контроле за разработкой нефтяных месторождений и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях экологического состояния верхних горизонтов для выявления низкодебитных (> 0,5 м³/сут) перетоков за кондуктором.

Известен способ термических исследований скважин, заключающийся в проведении замеров термометром в процессе работы скважины и по аномалии температуры в скважине по сравнению с геотермой судят о заколонном движении жидкости [1]. Однако способ не может быть использован для выявления заколонных перетоков в условиях нестабильного температурного фона, вызванного техногенным воздействием или сезонными колебаниями температуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ исследования нагнетательных скважин [2] путем проведения измерений термометром после начала отбора проб из скважины в течение t_изм= 0.2R²/a, причем продолжительность закачки жидкости определяют по формуле t_изм = V/Q, где V - объем НКТ; Q - приемистость скважины; a - температуропроводность среды; R - расстояние от НКТ до обсадной колонны.

Однако известный способ не позволяет разделять горизонтальную и вертикальную фильтрацию жидкости за кондуктором при отсутствии негерметичность обсадных колонн.

Целью изобретения является повышение эффективности исследований в условиях нестабильного температурного фона для разделения движения жидкости за кондуктором при фильтрации жидкости в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Поставленная цель достигается описываемым способом термических исследований скважин многоколонной конструкции, включающим проведение серии замеров термометром сразу после прекращения теплового возмущения в интервале исследования и анализа темпов установления температуры, новым является то, что время теплового возмущения в интервале исследования выбирается из соотношения t < t_кр = 0.2(R_k - R²)/a, где R_k - радиус кондуктора; R - радиус колонны; a - температуропроводность среды между колонной и кондуктором.

Кроме того, способ отличается тем, что тепловое возмущение осуществляют знакопеременно относительно первоначальной температуры.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, а это, в свою очередь, позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию "новизна".

Способ исследования скважин многоколонной конструкции основан на зависимости темпов установления температуры в НКТ, вызванной первоначальным тепловым возмущением при закачке жидкости в скважину от характера движения жидкости за кондуктором: в горизонтальном или вертикальном направлениях. При этом начальное тепловое возмущение, формируемое в процессе закачки жидкости, не должно достигнуть исследуемую область за кондуктором. Это достигается за счет ограничения времени теплового возмущения при закачке жидкости в скважину. Время закачки выбирается из условия:
t_зак < t_кр = 0.2(R_k - R)²/a,
где R_k - радиус кондуктора;
R- радиус колонны;
a - температуропроводность среды между колонной и кондуктором.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом закачки в интервале кондуктора производят замер фоновой термограммы. Затем в скважину в течение времени t_зак < t_кр производят закачку нагретой жидкости. После этого прекращают закачку и производят серию поинтервальных замеров термометром в исследуемом интервале в течение 2 - 2,5 часов. Для последующей математической обработки ведут хронометраж технологических операций, а именно: фиксируются время начала и конца закачки, время начала и конца регистрации каждой термограммы (кроме фоновой термограммы). Полученные термограммы увязывают по времени и глубине и производят математическую обработку и интерпретацию.

При реализации способа по п. 2 после закачки нагретой жидкости и проведения серии измерений в процессе восстановления температуры производят закачку холодной жидкости в течение времени t_зак < t_кр и осуществляют серию измерений после прекращения закачки, то есть в данном случае производят знакопеременную закачку жидкости в скважину.

В качестве примера реализации способа предлагается случай проведения исследований в интервале кондуктора в скважине стандартной конструкции. Диаметр кондуктора 9'', диаметр колонны 5'', глубина спуска кондуктора - 270 м.

Данные для расчета t_кр: радиус колонны R = 73 мм = 0.073 м; радиус кондуктора R_к = 123 мм = 0.123 м; температуропроводность a = 3 · 10^-7 м²/с (влажный цементный камень).

Определяем значение критического времени закачки:

Продолжительность закачки нагретой воды в интервале исследования составила t_зак = 15 мин, что удовлетворяет условию t_зак < t_кр.

На фиг. 1 изображены графики исходных термограмм при реализации способа по п. 1.

На фиг. 2 изображены графики темпов восстановления первоначальной температуры.

На фиг. 3 изображены графики изменения температур при реализации способа по п. 2.

На фиг. 1 обозначено:
Фон. Терм - термограмма, зарегистрированная перед закачкой;
Терм. 1 - Терм. 8 - термограммы, зарегистрированные последовательно в течение 2 часов сразу после прекращения закачки, соответственно;
на фиг. 2 обозначено:
Темп охл. 1 - Темп охл. 5 - графики темпов восстановления первоначальной температуры в фиксированных временных интервалах 20- 40 мин, 40 - 60 мин, 60 - 80 мин, 80 - 100 мин и 100 - 120 мин, соответственно
на фиг. 3 обозначено:
Кривая 1 - график первоначальной (фоновой) температуры
Кривая 2 - график распределения температуры в некоторый момент времени после прекращения закачки нагретой воды
Кривая 3 - график распределения температуры в некоторый момент времени после прекращения знакопеременной закачки (холодной воды).

Из фиг. 1 видно, что после прекращения закачки темпы установления температуры в интервале исследования различны. Для уточнения распределения темпов охлаждения в интервале исследования проведена математическая обработка полученных термограмм. Ее результаты представлены на фиг. 2. Здесь приведены расчетные значения темпов восстановления первоначальной температуры в фиксированных временных интервалах: 20 - 40 мин, 40- 60 мин, 60 - 80 мин, 80 - 100 мин и 100 - 120 мин. Отсчет времени ведется от момента прохождения через точку глубины фронта закачиваемой нагретой жидкости. По кривым Темп охл. 1 и Темп охл. 2 отчетливо выделяется межпластовый вертикальный переток сверху вниз в интервале 32- 192 м. По кривым Темп охл. 3, Темп охл. 4 и Темп охл. 5 выделяются пласты-коллекторы с горизонтальной фильтрацией жидкости в интервалах 32 - 54 м, 109 - 127 м и 178 - 192 м. В области горизонтальной фильтрации темпы восстановления температуры гораздо быстрее, чем в области вертикальной фильтрации.

Пример реализации способа по п. 2 приведен на фиг. 3. Здесь кривая 1 - начальное распределение температуры, кривая 2 - распределение температуры в некоторый момент времени после прекращения закачки нагретой жидкости, а кривая 3 - распределение температуры после прекращения закачки холодной воды. В области 4 наблюдается вертикальная фильтрация, в области 5 горизонтальная фильтрация, а в области 6 фильтрация отсутствует. Из сравнения кривых 2 и 3 следует, что наибольшая разница в распределении температуры кривых 2 и 3 наблюдается в области, где фильтрация отсутствует, далее в области вертикальной фильтрации и наименьшая разница в области горизонтальной фильтрации.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность определения закондукторного движения жидкости в вертикальном или горизонтальном направлениях. Реализация способа позволяет определить скважины, в которых происходит осолонение пресноводных источников за счет закондукторного перетока, а также скважины, где происходит уход пресных вод в нижележащие горизонты, что важно для охраны окружающей среды.

Используемая литература:
1. Кузнецов Г. С. , Леонтьев Е.В., Резванов Р.А. Геофизические методы контроля разработки нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 1991, с. 202-204.

2. Авторское свидетельство СССР 1359435, 1987.

Формула изобретения

1. Способ термических исследований скважин, включающий проведение серии замеров термометром после прекращения теплового возмущения в интервале исследования и анализ темпов установления температуры, отличающийся тем, что при исследовании скважин многоколонной конструкции время теплового возмущения в интервале исследования выбирают из соотношения
t < t_кр = 0.2(R_к-R)²/a,
где R_к - радиус кондуктора;
R - радиус колонны;
a - температуропроводность среды между колонной и кондуктором.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют тепловое возмущение, знакопеременное относительно первоначальной температуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3