СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМЫХ ЗОН СКВАЖИНЫ Российский патент 2006 года по МПК E21B47/00 E21B47/10 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам геофизических исследований.

Известен способ определения проницаемых зон в стволе обсаженных и необсаженных скважин с помощью геофизических исследований путем измерений с помощью комплекса: стандартного каротажа, каверномера, термометра. Однако способ не позволяет определить точно интервалы проницаемых зон и интенсивность их приемистости [1].

Ближайшим техническим решением, принятым за прототип, является способ определения проницаемых зон скважины, включающий спуск расходомера в скважину, закачку жидкости и подъем расходомера при непрерывной закачке жидкости [2].

Для исследований в скважину спускается на кабеле расходомер и закачивается жидкость, при подъеме расходомера измеряется скорость потока жидкости, движущегося по стволу скважины. Данные по изменению скорости потока по кабелю передаются на поверхность. Измеряя скорость потока по стволу, проведенному через породы с несколькими проницаемыми зонами определяют их мощность, интервалы расположения.

Использование расходометрии с использованием расходомеров, спускаемых на кабеле в скважину, затруднительно в горизонтальных стволах, что ограничивает ее применение. В горизонтальные стволы длиной 300-400 м и более, тем более в необсаженные стволы, доставить расходомер к их забою практически невозможно. В практике кабель спускают вместе с прибором, причем кабель при этом спускается в межколонное пространство: между стволом скважины и насосно-компрессорными трубами. Проведение такой операции опасно из-за возможного защемления кабеля при спуско-подъемных операциях, обрыва его. Как следствие этого - аварийные работы.

В горизонтальном стволе расходомер спускают к забою. Затем начинают закачивать жидкость, продавливая ее в проницаемые зоны. При этом эмульсия, шлам поступает навстречу расходомеру, поднимаемому из ствола. Образующиеся пробки не позволяют осуществить замеры расходомером.

Задача - обеспечение безаварийного спуска расходомера в горизонтальный ствол.

Задача решается за счет того, что в способе определения проницаемых зон, включающем спуск расходомера в скважину, закачку жидкости и подъем расходомера при непрерывной закачке жидкости, расходомер спускают на длинномерных гибких трубах до забоя горизонтального ствола, затем создают круговую циркуляцию через затрубное пространство и длинномерные гибкие трубы и одновременно осуществляют их подъем для перемещения расходомера по всей длине горизонтального ствола. При этом расходомером фиксируют расход потока жидкости по затрубному пространству.

Длинномерные гибкие трубы (ДГТ) в этом случае являются средством доставки и транспортировки расходомера по горизонтальному стволу, а также каналом для создания круговой циркуляции в скважине.

Применение круговой циркуляции жидкости с разной производительностью позволяет устанавливать зависимость между расходом жидкости (Q) в зону поглощения и давлением на устье скважины (Р) для каждой из проницаемых зон, т.е. определять конкретную ее гидродинамическую характеристику.

На фиг. 1 приведена общая схема проведения исследований в скважине 1 с горизонтальным стволом 2, с зонами высокой проницаемости 3, в которую спущена колонна труб, например ДГТ, 4 с расходомером 5.

Способ расходометрии в горизонтальных стволах с применением ДГТ заключается в следующем.

В открытый горизонтальный ствол 4 спускаются ДГТ 4 с расходомером 5 на их конце, замеряющим скорость потока жидкости в пространстве между ДГТ и стволом скважины. В обсаженной колонне замер производится между колонной и ДГТ.

Расходомер допускается до забоя горизонтального ствола (фиг. 1). Создается круговая циркуляция. Жидкость (например, пластовая вода) закачивается в затрубное пространство с производительностью Q₀. Поток жидкости проходит по заколонному пространству, достигает расходомера 5 и через ДГТ 4 поднимается к поверхности с производительностью Q_i. При прохождении через горизонтальный ствол скорость потока уменьшается по мере прохождения от одной проницаемой зоны 3 к другой. При подъеме ДГТ 4 с расходомером 5, прибор фиксирует изменение скорости потока (фиг.2) после прохождения каждой проницаемой зоны.

Одновременно на поверхности фиксируется скорость потока выходящей жидкости из скважины через ДГТ.

На фиг. 2 выделены этапы в проведении исследований в горизонтальном стволе с помощью расходомера 5 и ГДТ 4 при наличии 3-х проницаемых зон (1'; 2'; 3'). На фиг. 2 отмечены этапы "а"; "б"; "в" соответственно после того, как в процессе исследований при подъеме ГДТ 4 расходомер 5 последовательно прошел 3'; 2'; 1'; зоны.

В начале операции по исследованию горизонтального ствола 2, когда расходомер 5 находится на забое, поток жидкости, закачиваемой через затрубное пространство, выражается в следующем виде:

Q₀=Q_P+q₁+q₂+q₃,

где: Q₀ - расход потока жидкости, закачиваемой на поверхности в затрубное пространство;

Q_P - расход потока, фиксируемый расходомером на конце ДГТ;

q₁, q₂, q₃ - расход потоков жидкости в проницаемые зоны (фиг.2) 1'; 2'; 3', которые пересек горизонтальный ствол.

В данном положении расход потока Q_P, фиксируемый расходомером равен расходу потока Q_i, выходящему по ДГТ на поверхность.

При подъеме ДГТ во время измерения "утечек" по горизонтальному стволу Q_i будет изменяться, т.к. через расходомер будет проходить только часть потока. Другая часть общего потока жидкости будет уходить в проницаемые зоны, которые расходомер при подъеме ДГТ миновал.

Величина Q_i практически остается постоянной во время всего процесса подъема ДГТ с расходомером из горизонтального ствола.

На фиг. 2 показаны этапы измерений "утечки" жидкости в 3 проницаемые зоны.

После прохождения 1-ой зоны расходомер покажет следующее изменение потока:

Q_p1=Q₀-q₁-q₂

После 2-ой зоны:

Q_p2=Q₀-q₁

Подъем расходомера дальше 1-ой зоны, где Q_p=Q₀ может 5ыть контрольным, на основе которого должно проводиться уточнение величин "утечек" q₁, q₂ и q₃.

Уточненную гидродинамическую характеристику проницаемых зон в горизонтальном стволе можно получить, если исследования будут проводиться неоднократно с разной производительностью закачки жидкости с устья в скважину.

Данные исследований скважин с закачкой жидкости под давлением в проницаемые зоны не всегда совпадают с данными исследований, когда они проводятся при депрессии на пласты, т.к. при повышенном давлении (выше пластового давления), например, в трещиноватых породах трещины раскрываются, при снижении давления ниже пластового часть трещин смыкается.

Предлагаемый способ определения проницаемых зон в горизонтальных стволах позволяет проводить исследования как при повышенном давлении на зоны, так и при понижении давления ниже пластового. Для этого в горизонтальную скважину закачивается аэрированная жидкость, пена или нефть. При давлении в горизонтальном стволе ниже пластового из зон будет происходить интенсивный приток жидкости. Во время круговой циркуляции аэрированной жидкости расходомер будет фиксировать увеличение потока жидкости по затрубному пространству. Поток будет изменяться по мере подъема гибких труб из горизонтального ствола и фиксироваться на автономном записывающем устройстве, соединенном с расходомером.

Передача данных измерений расходомером может осуществляться разными способами.

Например, автономно. В расходомер встроено записывающее устройство. После подъема ДГТ запись расшифровывается и представляется для анализа. Применение ДГТ обеспечивает СПО с расходомером за самое короткое время и не представляет затруднений в организационном плане.

Другим способом для регистрации работы расходомера может быть использование гидравлического канала. Пульсацию потока в ДГТ в этом случае создают с помощью вертушки расходомера, которая при вращении перекрывает часть отверстия в ДГТ.

Преимуществом заявляемого способа является прямое физическое определение границ зон проницаемости в горизонтальном стволе фиксацией изменения расхода жидкости при подъеме расходомера, причем наличие круговой циркуляции жидкости в процессе исследований исключает опасность прихвата прибора в скважине.

Источники информации

1. Крылов В.И., Блинов Г.С., Сидоров И.А., Сухенко Н.И. Осложнения при бурении скважин. М.: Недра, 1965, с. 27-39.

2. Ивачев Л.М. Борьба с поглощениями промывочной жидкости при бурении геологоразведочных скважин. М.: Недра, 1982, с. 42-70.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам геофизических исследований. Техническим результатом изобретения является обеспечение безаварийного спуска расходомера в горизонтальный ствол за счет прямого физического определения границ зон проницаемости в горизонтальном стволе. Для этого спускают расходомер в скважину. Закачивают жидкость и поднимают расходомер при непрерывной закачке жидкости. При этом расходомер спускают на длинномерных гибких трубах до забоя горизонтального ствола, затем создают круговую циркуляцию через затрубное пространство и длинномерные гибкие трубы и одновременно осуществляют их подъем для перемещения расходомера по всей длине горизонтального ствола, при этом расходомером фиксируют расход потока жидкости по затрубному пространству. 2 ил.

Способ определения проницаемых зон, включающий спуск расходомера в скважину, закачку жидкости и подъем расходомера при непрерывной закачке жидкости, отличающийся тем, что расходомер спускают на длинномерных гибких трубах до забоя горизонтального ствола, затем создают круговую циркуляцию через затрубное пространство и длинномерные гибкие трубы и одновременно осуществляют их подъем для перемещения расходомера по всей длине горизонтального ствола, при этом расходомером фиксируют расход потока жидкости по затрубному пространству.