СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОЛОННОГО ПЕРЕТОКА ЖИДКОСТИ В ДЕЙСТВУЮЩИХ СКВАЖИНАХ Российский патент 2023 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к контролю за разработкой нефтяных месторождений промыслово-геофизическими методами исследования скважин, и может быть использовано для определения наличия движения жидкости по стволу скважины в пространстве за обсадной колонной (заколонных перетоков жидкости).

Известны способы определения интервалов заколонного движения жидкости в нагнетательных скважинах, включающие регистрацию серии термограмм вдоль ствола скважины (а.с. SU665082, МПК Е21В 47/10, опубликовано 30.05.1979г.; а.с. SU933964, МПК Е21В 47/00,47/06, опубликовано07.06.1982г.; а.с. SU 1476119, МПК Е21В 47/10, опубликовано 08.04.1987г.; патент RU 2121572, МПКЕ21В 47/00, 47/10, 47/06, опубликован 10.11.1998г.).

Недостатком известных способов является неоднозначность в определении интервала заколонного движения жидкости вследствие неопределенности интервала времени, в течение которого необходимо проводить регистрацию термограмм.

Известен способ определения заколонного движения жидкости в нагнетательной скважине, в котором выполняют регистрацию серии термограмм вдоль ствола скважины в расчетный промежуток времени после прекращения закачки при герметичном устье, а об интервале заколонного перетока жидкости судят по замедленному темпу восстановления температуры в системе скважина - пласт. Регистрацию серии термограмм проводят в промежуток времени 4-40 минут после прекращения закачки (патент RU 2171373, МПК Е21В 47/10, опубликован 27.07.2001 г.).

Недостатком известного способа является то, что промежуток времени 4-40 минут не является оптимальным для точного определения интервала заколонного перетока жидкости, и замедленный темп восстановления температуры не является достаточным для точного определения интервала заколонного перетока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ активной термометрии действующих скважин, включающий проведение серии временных замеров температуры с последующим сопоставлением полученных термограмм в процессе работы скважины и определение характера движения флюида по темпу изменения температуры; регистрацию термограмм проводят до и после кратковременного локального нагрева обсадной колонны в предполагаемом интервале движения флюида, о характере движения флюида судят по темпу возрастания температуры (патент RU2194160, МПК Е21В 47/06,опубликован 10.12.2002 г.).

Недостатком известного способа является то, что регистрация термограмм по стволу скважины представляет собой измерение температуры жидкости в обсадной колонне, обладающей низкой чувствительностью к тепловым процессам, происходящим в пространстве за обсадной колонной. Кроме того, темп возрастания температуры по стволу скважины может быть связан с процессами, происходящими в разрабатываемых пластах и не связанными с заколонными перетоками, в связи с этим появляется неоднозначность в определении заколонного перетока.

Задачей изобретения является снижение эксплуатационных затрат при разработке нефтяных месторождений благодаря повышению достоверности выявления заколонных перетоков жидкости в действующих скважинах.

Технический результат заключается в повышении чувствительности температурного поля к движению жидкости в пространстве за обсадной колонной, основанном на создании искусственных тепловых полей в обсадной колонне и жидкости, движущейся в пространстве за обсадной колонной, благодаря ее локальному индукционному нагреву.

Данная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в способе определения заколонного перетока жидкости в действующих скважинах, включающем локальный кратковременный индукционный нагрев обсадной колонны, регистрацию температуры в обсадной колонне до и после индукционного нагрева, осуществляют замер температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале в процессе работы скважины, проводят кратковременный (длительностью до 20 мин) локальный индукционный нагрев обсадной колонны в середине изучаемого интервала, после чего осуществляют серию замеров температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале, для каждого замера рассчитывают распределение температурной аномалии на внутренней поверхности обсадной колонны по глубине, определяемой как разница между температурой внутренней поверхности обсадной колонны до и после проведения ее локального индукционного нагрева по формуле:

, (1)

где T - температура внутренней поверхности обсадной колонны в момент времени t после окончания индукционного нагрева на глубине z, T₀ - температура внутренней поверхности обсадной колонны на этой же глубине z до проведения локального индукционного нагрева, после чего анализируют смещение во времени глубины, на которой достигается максимальная температурная аномалия на внутренней поверхности обсадной колонны, вниз для определения заколонного перетока вниз или вверх для определения заколонного перетока вверх относительно участка локального индукционного нагрева, и по факту наличия смещения устанавливают факт наличия заколонного перетока в изучаемом интервале.

Эффективность предлагаемого способа определения заколонного перетока обусловлена, во-первых, созданием искусственных температурных аномалий в обсадной колонне и жидкости, движущейся в пространстве за обсадной колонной, за счет индукционного нагрева обсадной колонны и ее непосредственного контакта с пространством за обсадной колонной, обеспечивающего нагрев жидкости, формирующей заколонный переток. Во-вторых, в предлагаемом способе измеряется температура внутренней поверхности обсадной колонны, а благодаря непосредственному контакту обсадной колонны и пространства за ней, высокому коэффициенту теплопроводности материала обсадной колонны (стали) и ее небольшой толщине температурные аномалии быстро передаются от нагретой жидкости, движущейся в пространстве за обсадной колонной, к ее внутренней поверхности.

Способ осуществляют следующим образом:

1. Осуществляют замер температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале в процессе работы скважины.

2. Проводят кратковременный (длительностью до 20 мин) локальный индукционный нагрев колонны в середине изучаемого интервала.

3. Осуществляют серию замеров температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале после окончания индукционного нагрева.

4. Для каждого замера рассчитывают распределение температурной аномалии на внутренней поверхности обсадной колонны по глубине как разницу между температурой внутренней поверхности обсадной колонны до и после проведения ее локального индукционного нагрева по формуле (1).

5. Анализируют смещение во времени глубины, на которой достигается максимальная температурная аномалия на внутренней поверхности обсадной колонны, вниз (для определения заколонного перетока вниз) или вверх (для определения заколонного перетока вверх) относительно участка локального индукционного нагрева, и по факту наличия смещения устанавливают факт наличия заколонного перетока в изучаемом интервале.

Пример осуществления способа проиллюстрирован схематически на диаграмме, где представлены результаты расчета распределения температурной аномалии на внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в различные моменты времени при проведении исследований в скважине в отсутствие и наличие заколонного перетока. На диаграмме приняты следующие условные обозначения: 1,2 - распределение температурной аномалии на внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в отсутствие заколонного движения жидкости через 5 и 10 мин соответственно после окончания индукционного нагрева;3,4,5 - распределение температурной аномалии на внутренней поверхности обсадной колонны по глубине при заколонном перетоке вниз через 5, 10, 20 мин соответственно после окончания индукционного нагрева; выделенная область - участок индукционного нагрева; штриховыми линиями отмечены глубины, на которых достигается максимальная температурная аномалия на различных замерах; стрелкой схематично показано направление движения жидкости в пространстве за обсадной колонной.

Как видно из диаграммы, наличие заколонного перетока приводит к смещению во времени глубины, на которой достигается максимальная температурная аномалия, вниз, по направлению движения жидкости в пространстве за обсадной колонной: через 5 мин (кривая 3) максимальная температурная аномалия достигается на глубине 3.4 м, через 10 мин (кривая 4) - на глубине 3.55 м, через 20 мин (кривая 5) - на глубине 3.8 м. В отсутствие заколонного перетока (кривые 1,2) максимальная температурная аномалия отмечается на глубине 2.9 м и ее положение практически не изменяется с течением времени.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет обеспечить достоверное определение заколонных перетоков жидкости в действующих скважинах, а оперативное устранение заколонных перетоков на основании полученной информации позволяет сократить эксплуатационные затраты и повысить эффективность разработки нефтяных месторождений.

Изобретение относится к способу определения заколонного перетока жидкости в действующих скважинах. Техническим результатом является повышение чувствительности температурного поля к движению жидкости в пространстве за обсадной колонной, основанном на создании искусственных тепловых полей в обсадной колонне и жидкости, движущейся в пространстве за обсадной колонной, благодаря ее локальному индукционному нагреву. Способ включает регистрацию температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале. Также включает проведение кратковременного длительностью до 20 мин локального индукционного нагрева обсадной колонны в середине изучаемого интервала. Также включает осуществление серии замеров температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале после окончания индукционного нагрева. Также включает расчет распределения температурной аномалии на внутренней поверхности обсадной колонны по глубине, определяемой как разница между температурой внутренней поверхности обсадной колонны до и после проведения ее локального индукционного нагрева. Также способ включает анализ смещения по времени глубины, на которой достигается максимальная температурная аномалия на внутренней поверхности обсадной колонны, вниз или вверх относительно участка локального индукционного нагрева. Также способ включает установление факта наличия заколонного перетока в изучаемом интервале по факту смещения во времени глубины, на которой достигается максимальная температурная аномалия. 1 ил.

Способ определения заколонного перетока жидкости в действующих скважинах, включающий локальный кратковременный индукционный нагрев обсадной колонны, регистрацию температуры в обсадной колонне до и после индукционного нагрева, отличающийся тем, что осуществляют замер температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале в процессе работы скважины, проводят кратковременный длительностью до 20 мин локальный индукционный нагрев обсадной колонны в середине изучаемого интервала, после чего осуществляют серию замеров температуры внутренней поверхности обсадной колонны по глубине в изучаемом интервале, для каждого замера рассчитывают распределение температурной аномалии на внутренней поверхности обсадной колонны по глубине, определяемой как разница между температурой внутренней поверхности обсадной колонны до и после проведения ее локального индукционного нагрева по формуле:

$$\Delta T\left(z,t\right)=T(z,t)-T_0\left(z\right)$$ ,

где T – температура внутренней поверхности обсадной колонны в момент времени t после окончания индукционного нагрева на глубине z, T₀ – температура внутренней поверхности обсадной колонны на этой же глубине z до проведения локального индукционного нагрева, после чего анализируют смещение во времени глубины, на которой достигается максимальная температурная аномалия на внутренней поверхности обсадной колонны, вниз для определения заколонного перетока вниз или вверх для определения заколонного перетока вверх относительно участка локального индукционного нагрева, и по факту наличия смещения устанавливают факт наличия заколонного перетока в изучаемом интервале.