Способ определения характера насыщения пластов в обсаженных скважинах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

408253

Союз Сометсиих

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 14Х!.1972 (№ 1797752/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.XII.1973. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 12.IV,1974

M. Кл. G Olv 5/00

Е 21b 47/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретеиий и открытий

УДК 550,835(088.8) Авторы изобретения

Ф. А. Куриленко и Э. Г. Урманов

Трест «Татнефтегеофизика»

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ ПЛАСТОВ

В ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИНАХ

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике и может быть использовано при исследовании обсаженных скважин импульсным генератором нейтронов, особенно в осложненных условиях, таких как осолонение цемента за колонной и проникновение пластовой воды в нефтеносный пласт и др.

В настоящее время для исследования обсаженных (остановленных и работающих фонтанным способом или при помощи штанговых насосов) скважин широко применяют импульсные нейтронные методы — импульсный нейтрон-нейтронный метод (ИННМ), импульсный нейтронный гамма-метод (ИНГМ), метод, основанный на активации ядер некоторых элементов (например кислорода), и т. д. При их помощи решают такие задачи, как определение водонефтяного контакта, определение мест поступления воды в скважину и скорость ее движения по стволу скважины, поиски ранее пропущенных продуктивных интервалов и др.

Работы проводят с импульсным нейтронным генератором, снабженным либо детектором нейтронов, либо детектором гамма-квантов (т. е. методом ИННМ, или ИНГМ с сопутствующими методами).

Однако при раздельном использовании этих методов однозначная интерпретация результатов измерения сильно затруднена, а иногда приводит к ошибочным результатам. Например, в случае осолонения цемента за обсадной колонной, что часто наблюдается против нефтенасыщенных перфорированных (за счет проникновения при глушении на некоторое время скважины пластовой водой), и неперфорированных (в результате затрубной циркуляции пластовой воды) интервалов, в случае образования зоны проникновения пластовой воды в продуктивный пласт и в случае глинизиро10 ванных продуктивных пластов.

Известен способ выделения глинизированных продуктивных пластов, который осуществляют следующим образом.

15 При измерении макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов вводят поправки путем умножения измеряемого значения макроскопического сечения на отношение скорости счета тепловых нейтронов к скорости

20 счета гамма-квантов, измеряемых зондами не одинаковой величины. Точность этого способа низка из-за того, что для измерения отношения скоростей счета используют зонды разной величины. Кроме того, в измеряемую ве2S личину вводятся дополнительные погрешности: в случаях осолонения цемента (а это, как упоминалось выше, наблюдается против большинства нефтеносных пластов) и проникновения соленой жидкости в нефтеносный пласт—

З0 понижая, а в других случаях, например гли408253 нистого продуктивного пласта, — повышая, причем в разной степени.

Целью изобретения является повышение эффективности и однозначности определения характера насыщения пластов, а также исключение временной зависимости.

Для этого одновременно с данными импульсного нейтрон-нейтронного и импульсного нейтронного гамма-методов, регистрируемыми зондами одинаковых размеров, измеряют отношение скорости счета гамма-квантов радиационного захвата преимущественно хлора к скорости счета тепловых нейтронов и по величине этого отношения совместно с данными импульсных нейтронных методов определяют характер насыщения пластов. Для исключения временной зависимости отношения скорости счета гамма-квантов к скорости счета тепловых нейтронов измеряют во временном окне в интервале, превышающем 1,0 мсек после окончания нейтронного импульса.

Способ позволяет более надежно выделять продуктивные пласты независимо от заполнения ствола скважины, осолонения цемента за колонной и наличия неглубокого (меньше

20 см) проникновения соленой жидкости (пластовой воды). Кроме того, способ позволяет выявлять глинизированные продуктивные пласты и определять коэффициент поглощения гамма-квантов в пласте.

Изобретение пояснено чертежом. На чертеже приведен график изменения отношения скорости счета гамма-квантов радиационного захвата к скорости счета тепловых нейтронов в зависимости от времени после окончания нейтронного импульса.

На кривых 1 — цемент за колонной против нефтеносного пласта, пресный; 2 — цемент осолонен; 3 — проникновение пластовой воды (20 см) в нефтенасыщенный пласт.

В основу способа положена установленная исследованиями на модели нефтенасыщенного пласта различная чувствительность методов

ИННМ и ИНГМ к осолонению цемента за колонной и к проникновению пластовой воды в нефтенасыщенный пласт.

Способ заключается в том, что скважинным импульсным генератором нейтронов, снабженным расположенными на одинаковом расстоянии от мишени ускорительной трубки детекторами тепловых нейтронов и гамма-квантов, проводят одновременные исследования методами ИННМ и ИНГМ (записывают непрерывные диаграммы на выбранных задержках, определяют по точкам или записывают непрерывную диаграмму значений эффективного времени жизни тепловых нейтронов по кривым спада плотности тепловых нейтронов (n(t) ) и гамма-квантов (y(t) ), и определяют отношение скорости счета гамма-квантов к скорости счета тепловых нейтронов в выбранном временном окне. После этого путем совместного рассмотрения значений отношения скоростей счета со значениями параметров т,(п) и т,(у) или с кривыми ИННМ и ИНГМ

3О

65 определяют характер насыщения пласта. При этом могут встретиться следующие случаи: а) значение отношения скоростей счета низкое ((3);,значения с,(п) и т,(у) в пределах погрешности измерения равны и соответствуют нефтенасыщенным пластам; скорости счета в каналах высокие. Этот случай соответствует нефтенасыщенному пласту без проникновения соленой воды и без осолонения цемента за колонной; б) значение отношения скоростей счета в

2 — 3 раза выше, чем против чистого нефтенасыщенного пласта; значение т,(у) несколько (-!0 /О) пониженное, значение т,(п) соответствует среднему значению между нефтенасыщенным и водонасы щенным пластом; резко изменяются кривые спада плотности тепловых нейтронов на малых временах задержки, экспоненциальный участок кривой начинается на

400 — 500 мксек позже и скорость счета тепловых нейтронов при задержках 4,) 1000 мксек уменьшается примерно в 6 раз, скорость счета гамма-квантов на задержках 1000 — 1200 мксек уменьшается в 1,5 — 2 раза. Этот случай соответствует нефтенасыщенному пласту, против которого цемент за колонной осолонен; в) значение отношения скоростей счета приблизительно в 5 раз выше, чем против чистого нефтенасыщенного пласта; значения т,(п) и т,(у) сильно различаются, т,(п) близко к водонасыщенному пласту, значение т,(V) в

1,5 — 2 раза меньше, чем против нефтенасыщенного пласта; кривые спада плотности тепловых нейтронов и гамма-квантов радиационного захвата выходят на экспоненциальный участок за пределами 1500 мксек задержки.

Этот случай соответствует нефтенасыщенному пласту с проникновением соленой (пластовой) воды на глубину 10 — 15 см;

r) отношение скоростей счета высокое ()5), значения т,(п) и т,(V) равны и со6тветствуют водоносному пласту. Этот с учай соответствует водоносному пласту; д) отношение скоростей счета низкое ((1) значения т,(n) и т,(у) близки и несколько (на

20 — 30 ) выше, чем против водоносного пласта. Этот случай наблюдается против нефтеносных глинизированных пластов. Низкая скорость счета против таких пластов связана с низкой энергией гамма-квантов, испускаемых некоторыми элементами (например бор, редкоземельные элементы и др.), содержащимися в глинах, при захвате тепловых нейтронов.

Эти гамма-кванты, не доходя до детектора, поглощаются, Как видно из чертежа, кривые отношений скоростей счета, начиная с некоторой величины задержки (в случае пресного цемента с

500 мксек, в случае осолоненного цемента с

900 мксек) не изменяются, и их величины зависят, в основном, от коэффициента диффузии и времени жизни тепловых нейтронов и коэффициента поглощения гамма-квантов. Рассмотрим простейшие приближения нестационарного распределения тепловых нейтронов и гам408253 ма-квантов радиационного захвата в однородной среде. Для тепловых нейтронов это распределение выражается формулой

Л „(,/) (41zDt) ехр (1, (1)

4Dt j а для гамма-квантов радиационного захвата в той же точке

2 4Ю/ 2Dt С dx (4zDt) i с r, х о х

>< (— — — р,х i зй (хг), (2)

4Dt где D — коэффициент диффузии тепловых нейтронов;

t — время после окончания нейтронного импульса; т — среднее время жизни тепловых нейтронов;

r — расстояние от источника до рассматриваемой точки (длина зонда).

Отношение (2) к (1) для больших времен пропорционально коэффициенту диффузии тепловых нейтронов, обратно пропорционально времени жизни тепловых нейтронов и коэффициенту поглощения гамма-квантов в данной среде.

У„ (О D ) 1 (з) и ()

Отсюда видно, что, измеряя время жизни тепловых нейтронов по кривым спада их плотности, коэффициент диффузии тепловых нейтронов по кривым спада плотности тепловых нейтронов на двух зондах известными методами и отношение скорости счета гамма-квантов радиационного захвата к скорости счета тепловых нейтронов при временах задержки, когда это отношение не изменяется во времени, можно вычислить коэффициент поглощения гамма-квантов в данной среде.

Возможность оценки изменения содержания хлора в цементе во времени против неперфорировапных нефтенасыщенных пластов путем регистрации отношения скоростей счета позволяет получать дополнительную информацию при контроле за обводнением коллекторов, контроле за перемещениями нефти и, в некоторых случаях (если ранее цемент против нефтеносного пласта был осолонен), по опреснению цемента против нефтеносного пласта определять прорывы пресных закачиваемых

i0 вод.

Наиболее благоприятным условием проведения исследований является заполнение скважины однородной соленой водой, что обычно выполняется для большинства обсаженных

15 скважин. Например, в эксплуатационных скважинах ствол до насосно-компрессорных труб всегда заполнен пластовОй водой, даже если скважина отдает почти безводную нефть.

Предмет изобретения

1. Способ определения характера насыщения пластов в обсаженных скважинах, осно25 ванный на исследовании импульсными нейтронными методами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и однозначности определения характера насыщения, одновременно с данными импульсного

З0 нейтрон-нейтронного и импульсного нейтронного-гамма методов, регистрируемыми зондами одинаковых размеров измеряют отношение скорости счета гамма-квантов радиационного захвата, преимущественно хлора, к скоЗ5 рости счета тепловых нейтронов и по величине этого отношения совместно с данными импульсных нейтронных методов определяют характер насыщения пластов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, 40 что, с целью исключения временной зависимости, отношение скорости счета гамма-квантов к скорости счета тепловых нейтронов измеряют в временном окне в интервале, превышающем 1,0 мсек после окончания нейтрон45 ного импульса.

408253 имгеи

Составитель Э. Терехова

Редактор А. Знньковский Техред А. Камышникова Корректор А. Дзесова

Заказ 835/IO Изд. № 290 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, д. 2