Основные методы исследования отдающих и поглощающих пластов

Цель исследований:

1. Определение толщины отдающих (поглощающих) интервалов.

2. Определение профиля притока (приемистости).

3. Определение местоположения обводненных интервалов в пластах.

Задачи, решаемые с помощью исследований:

1. Определение степени охвата пласта заводнением.

2. Определение коэффициента продуктивности коллектора.

Существуют следующие методы исследования пластов: гидродинамические, термодинамические и геофизические.

1. Гидродинамические методы

Гидродинамические методы подразделяются на:

- исследование скважин при установившихся отборах (или исследование на приток);

- исследование скважин при неустановившихся режимах (или снятие кривых изменения давления на забое после закрытия скважины, смены режимов работы);

- исследование скважин на взаимодействие (или гидропрослушивание);

- исследование профилей притока и поглощения.

Сущность метода исследований профилей притока и поглощения заключается в измерении расходов жидкостей и газов по толщине пласта. Скважинные приборы, предназначенные для измерения притока жидкости и газа (дебита), называются дебитомерами, а для измерения поглощения (расхода) — расходомерами. По принципу действия скважинные дистанционные дебитомеры (ДГД) и расходомеры (РГД) бывают турбинные (вертушечные), пружинно-поплавковые и с заторможенной турбинкой на струнной подвеске. В этих приборах скорость вращения турбинки преобразуется в электрический сигнал с помощью вращающихся турбинок с магнитоуправляемым контактным преобразователем. Для направления всей жидкости через прибор внутреннее сечение колонны или ствола скважины можно перекрывать пакерами различных типов: управляемыми, гидравлическими (резиновыми), под оболочку которых с помощью насоса закачивается жидкость из скважины; механическими фонарного типа с электромеханическим приводом, состоящими из центратора, изготовленного из упругих пластин, и чехла, надетого на эти пластины; механическими зонтичными, состоящими из равномерно расположенных по окружности металлических лепестков; кольцевыми (обычно неуправляемыми), изготовленными из резины или другого эластичного материала. Наибольшее распространение имеют механические пакеры фонарного типа с электромеханическим приводом.

Для исследования водонагнетательных скважин без НКТ используют расходомеры с высокими верхними пределами измерений (1000-5000 м³/сут) и большим диаметром корпуса (80-135 мм), беспакерные и с неуправляемым па-кером. Малогабаритные расходомеры для исследования водонагнетательных скважин имеют диаметр корпуса не более 42 мм и снабженыцентраторами.

Спускают (поднимают) прибор в фонтанную скважину при закрытой выкидной задвижке со скоростью не более 2500 м/ч и без резких торможений. Задвижка открывается после прохождения прибором воронки НКТ, замеры желательно начинать не раньше чем через 10-15 мин. Для более точной привязки результатов измерения к глубинам прибор спускают в скважину совместно с приставкой для измерения интенсивности гамма-излучения (ГК), или с локатором муфт. Скорость перемещения прибора при снятии профилей притока или поглощения не должна превышать 200 м/ч. Наиболее достоверные результаты можно получить при точечных измерениях, так как в этом случае наблюдается постоянство коэффициента пакеровки (степень перекрытия, которая равна единице при полной пакеровке, а при отсутствии пакера будет равняться отношению площадей проходного сечения прибора и колонны). По полученным данным исследования можно строить интегральную и дифференциальную кривые притока или поглощения.

Кроме своего основного назначения, скважинные дебитомеры и расходомеры используются и для установления затрубной циркуляции жидкости, негерметичности и мест нарушения эксплуатационной колонны, перетока жидкости между пластами.

Наличие затрубной циркуляции определяется сопоставлением геолого-эксплуатационной характеристики перфорированного пласта и профиля притока (при определении путей поступления воды по негерметичному цементному кольцу в нефтяных добывающих скважинах) или профиля поглощения (при перетоке закачиваемой воды в непродуктивные горизонты).

2. Термодинамические методы

Термодинамический метод исследования основан на сопоставлении геотермы и термограммы действующей скважины. Геотерма снимается в простаивающей скважине и дает представление о естественном тепловом поле Земли. Термограмма фиксирует изменение температуры в стволе скважины. На вид термограммы влияют теплообмен в стволе; эффект Джоуля — Томсона (или дроссельный эффект), заключающийся в том, что в процессе фильтрации жидкости и газов в пористой среде и истечения их в скважину вследствие адиабатического расширения температура жидкости растет, а температура газа падает; калориметрический эффект, заключающийся в смещении в стволе скважины жидкости и газа различных горизонтов (интервалов) с неодинаковыми исходными температурами.

Эффект Джоуля - Томсона проявляется в виде разницы в температурах притекающих к забою скважины жидкости и газа и соответствующей изотермической на глубине залегания продуктивною пласта. Эта разница прежде всего определяется перепадом давления (депрессией) на пласт. Например, интегральный коэффициент Джоуля - Томсона для воды равен 0,235 град/МПа, для жидкостей изменяется в пределах 0,4 - 0,6 град/МПа, для углеводородных газов - от 3 до 6 град/МПа. Такая разница в коэффициентах Джоуля - Томсона для воды, нефти и газа позволяет по температурным изменениям призабойной зоны отбивать в пласте интервалы притока нефти, воды и газа.

Проявление калориметрического эффекта заключается в том, что в каждом горизонте (пласте) температуры двух потоков - восходящего и притекающего из этого горизонта, выравниваются с соответствующим изменением температуры более теплой восходящей нефти. Скачок температуры определяется калориметрическим законом: произведение теплоемкости, расхода и скачка температуры поступающего из пласта потока равно произведению тех же показателей восходящего потока, взятому со знаком минус. Такое соотношение позволяет выделять по термограмме работающей скважины продуктивные интервалы и определять их дебит.

В водонагнетательных скважинах эффект Джоуля - Томсона (дроссельный эффект) и калориметрический эффект отсутствуют, а наблюдается только процесс теплообмена между закачиваемой водой или газом и стенками скважины. Поэтому для выделения интервалов поглощения можно использовать термограммы остановленных в течение 1-2 недель скважин. На этих термограммах поглощающие воду интервалы имеют отрицательные температурные скачки (аномалии), что объясняется охлаждением поглощающих интервалов в процессе длительного закачивания воды. Термометры для измерения температуры в скважинах бывают дистанционные и с местной регистрацией. Скважинные регистрирующие термометры позволяют за один спуск определить распределение температуры по стволу, а также характер ее изменения во времени.

В скважинном геликсном термометре (ТГГ) полость термоприемника и геликса или полностью заполняется жидкостью - тип ТТГ, или легкокипящей. жидкостью - на 2/3 объема - тип «Сириус». Измерения высокочувствительным термометром выполняют в начале комплексных исследований и только при спуске прибора на забой в процессе работы и после остановки скважины. В нагнетательных скважинах измерения проводят с обязательной герметизацией устья.

Скважинные контактные термометры ТГК-2 предназначены для замеров с высокой степенью точности. По принципу действия эти термометры относятся к термометрам расширения, чувствительный элемент которых - ртутный, столбик.

В скважинном термометре ТГБ-1М используется принцип замера с помощью пружины из биметаллической ленты высокой чувствительности.
В настоящее время более широкое применение находят термометры, в которых используются датчики электрического сопротивления. Особенно широкое; применение получили датчики с проволочным сопротивлением. К таким электротермометрам относятся ЭС-СБ, ЭТМИ-55, ЭТС-2, ЭТС-4, ЭСО-2 и модернизированный вариант термометров ЭТС-ЭТСМ-2.

Для исследования глубоких и сверхглубоких скважин при температурах. 150—200 °С выпускают скважинные электронные термометры ТЭГ-36, ТЭГ-60* и ТЭГ-60А.

3. Геофизические исследования

Основная цель исследования - определение источников обводнения продукции скважины.

Перед началом геофизических работ скважину заполняют жидкостью необходимой плотности до устья, а колонну шаблонируют до забоя.

Основные методы исследований:

1. Построение инклинограмм по данным измерений искривления скважины.

2. Гамма- гамма-толщинометрия.

Метод используют:

- при интерпритации цементограмм;

- паспортизация обсадной колонны;

- определение местоположения муфт и цементирующих фонарей;

- определение участков с механическим и коррозионным разрушением труб.

3. Гамма-гамма цементометрия (СГДТ)

Метод оценивает характер заполнения заколонного пространства цементным раствором по данным изменения плотности вещества в нем при сравнении с известными значениями плотностей бурового раствора или цементного камня или горной породы.

Метод используют для:

- определения распространения объемных дефектов (каверн, каналов);

- определения наличия цементного камня за колонной;

- определения эксцентричности эксплуатационной колонны в скважине.

Преимущества метода:

- проведение исследований в любое время после окончания цементирования;

- выделение незацементированных интервалов;

- выполнение работ с односторонней заливкой.

Недостатки метода:

- необходимо значительное отличие в плотностях (более 0,3 -0,4 г/см³);

- эффективность метода снижается с уменьшением диаметра скважины;

- необходимо существенное различие в диаметре скважины и эксплуатационной колонны (больше 0,04 м);

- невозможно оценить щелевые дефекты в цементировании.

4. Акустическая цементометрия (АКЦ)

Метод АКЦ по изменению колебания упругих волн, излучаемых источиком, оценивает наличие цементного камня, контакта Цементного камня и обсадной колонны и цементного камня и гонной породы.

Метод используют при определении объемных и щелевых дефектов не различия их между собой (отсутствует сцепление, плохое сцепление, хорошее сцепление).

При выявлении источников обводнения про­дукции в действующих скважинах исследования вклю­чают измерения высокочувствительным термометром, гидродинамическим и термокондуктивным расходо­мерами, влагомером, плотномером, резистивиметром, импульсным генератором нейтронов. Комплекс иссле­дований зависит от дебита жидкости и содержания воды в продукции. Привязку замеряемых параметров по глубине осуществляют с помощью локатора муфт и ГК.

Для выделения обводнившегося пласта или пропластков, вскрытых перфорацией, и определения заводненной толщины коллектора при минерализа­ции воды в продукции 100 г/л и более в качестве до­полнительных работ проводят исследования импульс­ными нейтронными методами (ИНМ) как в эксплуа­тируемых, так и в остановленных скважинах. В случаях обводнения неминерализованной водой эти задачи ре­шаются ИНМ по изменениям до, и после закачки в скважину минерализованной воды с концентрацией соли более 100 г/л. Эти измерения проводятся в ком­плексе с исследованиями высокочувствительным тер­мометром для определения интервалов поглощения закачанной воды и выделения интервалов заколонной циркуляции.

Измерения ИНМ входят в основной комп­лекс при исследовании пластов с подошвенной во­дой, частично вскрытых перфорацией, при минера­лизации воды в добываемой продукции более 100 г/л. По результатам измерений судят о путях поступления воды к интервалу перфорации - подтягиванию подо­швенной воды по прискважинной зоне коллектора или по заколонному пространству из-за негерметичности цементного кольца.