СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ИМПУЛЬСНЫМ НЕЙТРОННЫМ МЕТОДОМ Российский патент 2014 года по МПК G01V5/10 

Изобретение относится к ядерным методам контроля состояния скважин в процессе разработки и эксплуатации нефтяных месторождений с использованием нейтронных полей, генерируемых в малогабаритных ускорительных трубках.

Известны импульсные нейтронные методы исследования разрезов скважин, в которых дифференциация элементного состава пластов осуществляется по измеренным значениям декремента спада плотности тепловых нейтронов в пласте, определяемым макросечением радиационного захвата нейтронов [1-3].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является импульсный нейтронный метод, описанный в работе [3], который может быть взят за прототип.

Согласно способу-прототипу перемещают каротажный прибор по стволу скважины, генерируют импульсно-периодический поток быстрых нейтронов в скважине, осуществляют временной анализ плотности потока тепловых нейтронов в пласте, на каждом кванте глубины с номером n=(1÷N), на которые разбивается пласт с мощностью Н, определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов-λ в точках . Этот способ позволяет устанавливать местонахождение пласта, содержащего продуктивный углеводород.

В процессе работы действующей скважины ее состояние изменяется в сторону уменьшения дебита, в результате засорения зоны извлечения продуктивного флюида различными загрязняющими примесями. Для восстановления дебита и поддержания его на эксплуатационном уровне можно осуществлять акустическое воздействие на пласт продольной ультразвуковой волной давления, очищая, таким образом, зону извлечения флюида от указанных выше загрязнений [4]. Следует отметить, что такой способ восстановления и поддержания дебита не всегда может приводить к положительному результату. Существуют нефтяные коллекторы с такими физико-химическими свойствами и структурой, при которых акустическое воздействие не может оказывать существенного влияния на проницаемость пласта и возможность очистки зоны, прилегающей к скважине.

Недостатком способа-прототипа является невозможность выделения продуктивных пластов, в которых применение метода акустического воздействия на пласт для поддержания дебита скважины на эксплуатационном уровне дает положительный результат. Таким образом, воздействие на значительное число объектов оказывается не эффективным. При этом существенно повышается стоимость профилактических работ по очистке скважин в данном регионе.

Техническим результатом предлагаемого способа является уменьшение стоимости профилактических работ по повышению дебита скважин.

Этот результат достигается тем, что в известном способе [3], включающем генерацию импульсно-периодического потока быстрых нейтронов в скважине, временной анализ плотности потока тепловых нейтронов в пласте на каждом кванте глубины с номером n=(1÷N), на которые разбивается пласт с мощностью Н, определение значений фоновых декрементов - λ_ф в точках пласта, согласно предлагаемому способу, закачивают в скважину под давлением раствор-реагент, содержащий соединения элементов с аномально высоким макросечением радиационного захвата нейтронов (Cl, В, Cd, Gd, Sm, Eu, Dy), вторично определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов - λ₁ в точках x_n, генерируют в скважине ультразвуковое излучение с частотой f=(10÷25) кГц, воздействуют этим излучением на пласт, после чего снова определяют значения декремента спада плотности тепловых нейтронов - λ₂ в точках х_n и по выполнению неравенств

,

где

- статистическая погрешность определения декремента спада плотности тепловых нейтронов на n-м кванте глубины в пласте,

Δλ_Ф(х_n), Δλ₁(х_n), Δλ₂(х_n) - статистические погрешности определения λ_Ф, λ₁и λ₂ на каждом этапе измерений, судят о возможности поддержания дебита скважины на эксплуатационном уровне при периодическом воздействии на пласт продольной акустической волной давления.

Первое неравенство было установлено в процессе обработки данных эксперимента по опробованию предлагаемой методики на различных действующих нефтяных скважинах Западной Сибири, полученных сотрудниками Института геофизических и радиационных технологий Международной академии наук высшей школы. Нарушение неравенства (1) означает в случае нефтяного коллектора наличие у него таких физико-химических свойств и структуры, при которых акустическое воздействие не может оказывать существенное влияние на его проницаемость и возможность очистки. Доля таких скважин в Западной Сибири по результатам проведенных исследований составляет примерно 30%.

Значения декрементов и погрешности Δλ_Ф(х_n), Δλ₁(х_n), Δλ₂(х_n) должны определяться в процессе обработки сигналов импульсного нейтронного каротажа по специальной компьютерной программе при минимальной доверительной вероятности 0.95 [5].

Рассмотрим пример реализации способа при анализе состояния одного из пластов действующей нефтяной скважины на Талинском месторождении (Западная Сибирь).

В проведенном эксперименте был использован стандартный аппаратурно-методический комплекс импульсного нейтронного каротажа на базе серийной ускорительной трубки, генерирующей поток быстрых нейтронов в результате ядерной реакции T(d,n)⁴He [6] и скважинный ультразвуковой излучатель с частотой колебаний 20 кГц. Рассматривался участок разреза скважины мощностью Н=3м, содержащей N=10 квантов глубины. В процессе работы осуществлялся импульсный нейтронный каротаж до и после закачки раствора-реагента и в результате компьютерной обработки результатов определялись значения λ_Ф(х_n), λ₁(х_n) на каждом кванте глубины. Затем производился запуск ультразвукового излучателя. При этом в скважине возбуждалось акустическое поле с интенсивностью до 10 кВт/м². Этому значению соответствует интенсивность ультразвуковой волны в пласте, на расстоянии 1 м от стенки скважины до 0.2 кВт/м². После прекращения работы излучателя снова проводился импульсный нейтронный каротаж и определялись значения λ₂(х_n). Далее осуществлялась проверка неравенств (1) и делалось заключение о возможности поддержания дебита скважины на эксплуатационном уровне при периодическом воздействии на пласт продольной акустической волной давления. На рисунке представлены зависимости λ_Ф(х) - нижний график, λ₁(х) - верхний график и λ₂(х) - средний график, построенные путем сплайновой интерполяции значений λ_Ф(х_n), λ₁(х_n), λ₂(х_n). По оси абсцисс откладывалось расстояние по стволу скважины в м. Координата х=0, соответствовала началу исследуемого участка. По оси ординат откладывались значения декрементов в относительных единицах. Статистическая погрешность определения декремента спада плотности тепловых нейтронов на n-м кванте глубины в пласте определялась по формуле (2) с использованием программы [5].

Этот пример иллюстрирует ситуацию, когда неравенства (1) выполняются и для поддержания дебита скважины может эффективно использоваться метод акустического воздействия.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет заранее исключить из рассмотрения нефтеносные скважины, для которых метод акустического воздействия не может дать положительный результат, и тем самым уменьшить непроизводительные затраты на проведение работ по поддержанию дебита скважин.

Источники информации

1. Физические основы импульсных нейтронных методов исследования скважин / Шимелевич Ю.С., Кантор С.А., Школьников А.С. и др. // М., Недра, 1976, 161 с.

2. Импульсный нейтронный каротаж / Басин Я.Н., Мартьянов И.А., Цейтлин В.Г. и др. // М., ВНИИЯГГ, 1984, 65 с.

3. Дистанционный радиационный контроль с линейными ускорителями. Т.2. Комплексы радиационного контроля / Богданович Б.Ю., Нестерович А.В., Шиканов А.Е. и др. // М., Машиностроение, 2012, 284 с.

4. Экологическая безопасность и акустическое воздействие / Атаманов В.В., Жуйков Ю.Ф., Зилонов М.О., Попова А.В. // Материалы Международной научно-практической конференции “Проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности” под редакцией проф. В.Н. Пряхина, в.3, М., 2002, с.218-222.

5. Программа обработки данных ИНК на базе двухкомпонентной модели сигнала / Мартьянов И.А., Старцев А.А., Федына Е.А. и др. // Научно-технический вестник «Каротажник», №52, Тверь, 1998, с.68-72.

6. Аппаратура импульсного нейтрон-нейтронного каротажа для применения в современных технологиях исследования скважин/ Амурский А.Г., Курдюмов И.Г., Титов И.А. и др. // Сб. материалов Международной научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе», М., ВНИИА им. Н.Л. Духова, 2005, с.253-255.

Использование: для определения состояния продуктивного пласта импульсным нейтронным методом. Сущность изобретения заключается в том, что перемещают каротажный прибор по стволу скважины, генерируют импульсно-периодический поток быстрых нейтронов в скважине, осуществляют временной анализ плотности потока тепловых нейтронов на каждом кванте глубины, на которые разбивается пласт, определяют значения фоновых декрементов спада плотности тепловых нейтронов, при этом закачивают в скважину под давлением раствор-реагент, содержащий соединения элементов с аномально высоким макросечением радиационного захвата нейтронов, вторично определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов, генерируют в скважине ультразвуковое излучение, воздействуют этим излучением на пласт, после чего снова определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов по выполнению соответствующей системы неравенств, содержащих значения декрементов, полученные на трех этапах измерений. По выполнению этих неравенств судят о возможности поддержания дебита скважины на эксплуатационном уровне при периодическом воздействии на пласт продольной акустической волной давления. Технический результат: обеспечение возможности выделения продуктивных пластов, в которых применение метода акустического воздействия на пласт для поддержания дебита скважины на эксплуатационном уровне дает положительный результат. 1 ил.

Способ определения состояния продуктивного пласта импульсным нейтронным методом, при котором перемещают каротажный прибор по стволу скважины, генерируют импульсно-периодический поток быстрых нейтронов в скважине, осуществляют временной анализ плотности потока тепловых нейтронов на каждом кванте глубины с номером n=(1÷N), на которые разбивается пласт с мощностью Н, определяют значения фоновых декрементов спада плотности тепловых нейтронов - λ_Ф в точках пласта, отличающийся тем, что закачивают в скважину под давлением раствор-реагент, содержащий соединения элементов с аномально высоким макросечением радиационного захвата нейтронов, вторично определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов - λ₁ в точках х_n, генерируют в скважине ультразвуковое излучение с частотой в диапазоне f=(10÷25) кГц, воздействуют этим излучением на пласт, после чего снова определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов - λ₂ в точках х_n и по выполнению неравенств
, ,
где

- статистическая погрешность определения декремента спада плотности тепловых нейтронов на n-м кванте глубины в пласте, Δλ_Ф(х_n), Δλ₁(х_n), Δλ₂(х_n) - статистические погрешности определения λ_Ф, λ₁ и λ₂ на каждом этапе измерений, судят о возможности поддержания дебита скважины на эксплуатационном уровне при периодическом воздействии на пласт продольной акустической волной давления.