Способ определения градиента температуры вдоль скважин Российский патент 2024 года по МПК E21B47/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области геофизических исследований, в частности к методам определения температуры горных пород, пересеченных скважиной.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известен способ определения градиента температуры путем точечных измерений температуры в скважине на фиксированных глубинах (см. [1]), в том числе в целевых интервалах, то есть заранее заданных интервалах глубин скважины (см. [2]), с последующим расчетом градиента температуры известным способом (см. [2, 3]).

Недостатком известного способа является низкая производительность при измерении температуры в точках целевого интервала (минимум 3-5 мин на точку по глубине) в условиях немалого числа точек измерения для учета вертикальных вариаций градиента температуры в пределах целевого интервала. Требование немалого числа точек измерения вызвано тем, что на практике в пределах даже относительно небольших интервалов глубин значение градиента температуры часто меняется более чем в два раза (см., например, [2]).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ определения градиента температуры путем проведения измерений температуры подвижным термометром на спуске прибора (см. [4]) с последующим расчетом градиента по известным формулам (см. [2, 3]).

Недостатком известного способа является то, что при необходимости определять градиент температуры с точной привязкой результата к интервалам глубин, в которых отбирали керн, на котором после этого измеряли теплопроводность для определения теплового потока, это нельзя осуществить из-за сдвига результатов измерений термозондом, полученных при его движении. Это делает невозможным исследование детальных вариаций градиента температуры в малых интервалах глубин (несколько метров), в том числе в целевых участках.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является устранение указанного недостатка прототипа, что делает возможным оценивать градиент температуры в целевых интервалах глубин, включая интервалы малой длины (несколько метров).

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения градиента температуры вдоль скважины в целевых интервалах глубин.

Указанный технический результат достигается за счет того, что предварительно определяют максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда, осуществляют непрерывные измерения температуры при спуске термозонда с заданной скоростью, при спуске термозонда останавливают его на заданном расстоянии до каждого целевого интервала глубин на заданный период времени, по достижении термозондом заданной глубины изменяют направление движения термозонда, осуществляют непрерывные измерения температуры при подъеме термозонда с заданной скоростью, при подъеме термозонда останавливают его на заданном расстоянии до каждого целевого интервала глубин на заданный период времени, затем по результатам измерения температуры при остановках термозонда определяют значения характеристики инерционности термозонда, по результатам измерений температуры при движении термозонда вниз и вверх определяют сдвиг показаний термозонда вдоль скважины при подъеме термозонда относительно показаний термозонда при его спуске, после чего с учетом установленных значений характеристики инерционности термозонда и установленного сдвига показаний термозонда определяют сдвиг показаний термозонда при его движении вверх для привязки их к целевым интервалам глубин, после этого определяют градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины.

Технический результат достигается также за счет того, что определяют максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда путем предварительного опускания термозонда на забой со скоростью, равной скорости спуска термозонда при регистрации температуры в целевых интервалах глубин скважины, с последующей остановкой термозонда на забое скважины и измерения температуры термозондом на забое скважины до ее стабилизации.

Технический результат достигается также за счет того, что дополнительно регистрируют скорости движения термозонда при его спуске и подъеме в пределах целевых интервалов, и с учетом полученных данных о скорости движения термозонда определяют температуру и градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины.

Технический результат достигается также за счет того, что дополнительно осуществляют остановки термозонда на заданный период времени на заданном расстоянии после выхода термозонда из целевых интервалов глубин, по результатам измерения температуры при остановках термозонда определяют значения характеристики инерционности термозонда после его выхода из целевых интервалов глубин, корректируют значения характеристики инерционности термозонда при спуске и подъеме в пределах каждого целевого интервала, и с учетом скорректированных значений характеристики инерционности термозонда определяют температуру и градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1. Пример определения для глубины z_i j-го целевого интервала 2 величины сдвига Δz_i показания термозонда T_п(z*_i) при его подъеме (кривая 3) относительно показания термозонда T_c(z_i) при его спуске (кривая 1) за счет инерционности термозонда с результатом распределения температуры (кривая 4) в целевом интервале, полученным с учетом весового коэффициента w_j, рассчитанного на основе установленных значений тепловой инерции термозонда при его остановках на спуске (глубина z_cj) и подъеме (глубина Z_pj), и установленного сдвига показаний термозонда Δz.

Фиг. 2. Пример определения температуры в целевом интервале для расчета градиента температуры путем реализации предлагаемого способа: а - результаты измерения температуры при спуске термозонда (кривая 1) с его остановкой на 24 секунды на глубине 1434,8 м и при подъеме термозонда (кривая 3) с его остановкой на 29 секунд на глубине 1461,2 м с результатом определения температуры (кривая 4) в целевом интервале 2 глубин.

Фиг. 3. а - Результаты определения сдвига показаний термозонда вдоль скважины (кривая 1) при подъеме термозонда относительно показаний термозонда при его спуске на основе измерений температуры движущимся термозондом, б - Результаты измерений температуры (точки 3) при остановке термозонда на глубине 1434,8 м и результат аппроксимации (кривая 4) с использованием экспоненциальной зависимости для определения значения тепловой инерции термозонда при его спуске в скважину, в -Результаты измерений температуры (точки 5) при остановке термозонда на глубине 1461,2 м и результат аппроксимации (кривая 6) с использованием экспоненциальной зависимости для определения значения тепловой инерции термозонда при его подъеме в скважине.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с предложенным способом задают скорость U движения термозонда и определяют максимальное время t_max стабилизации температуры применяемого термозонда, за которое регистрируемые значения температуры термозонда стабилизируются после остановки термозонда в скважине. Величину t_max определяют, например, на основе результатов предыдущих измерений t_max для применяемого термозонда.

Осуществляют спуск термозонда в скважину и измеряют температуру T_c(z) при спуске термозонда (кривая 1, Фиг. 1). Перед каждым целевым интервалом глубин (интервал 2 на Фиг. 1, то есть интервал в случае j-го целевого интервала) останавливают термозонд на время, достаточное для стабилизации регистрируемой термозондом температуры с учетом погрешности ее измерения. При этом глубину остановки термозонда (z_сj перед j-м целевым интервалом на Фиг. 1) выбирают таким образом, чтобы расстояние между остановившимся термозондом и ближайшей границей целевого интервала (d_cj на Фиг. 1, было достаточным для прекращения переходных процессов при регистрации температуры термозондом, вызванных возобновлением его движения, до момента достижения термозондом ближайшей границы целевого интервала. Величину d_cj выбирают исходя из данных о максимальном значении времени стабилизации температуры и заданной скорости движения термозонда:

где d_cj - расстояние между остановившимся при спуске термозондом и ближайшей границей j-го целевого интервала, м; U - скорость движения термозонда, м/с; t_max - максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда, с. При обычных скоростях движения термозонда в скважине (сотни метров в час) расстояние d_cj достигает нескольких метров.

Движение термозонда возобновляют после стабилизации регистрируемой термозондом температуры с учетом погрешности измерения температуры. На практике период времени остановки не превышает значения t_max.

По достижении заданной глубины изменяют направление движения термозонда в скважине. Если необходимо определить градиент температуры вдоль N целевых интервалов скважины, пронумерованных в порядке увеличения их глубины, то значение глубины, на которой планируется изменение направления движения термозонда, определяют по формуле:

z_max - глубина, на которой планируется изменения направления движения термозонда, м; z_N^низ - глубина нижней границы самого глубокого целевого интервала (N -го по счету), м; U - скорость движения термозонда, м/с; t_max - максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда. На практике, как правило, термозонд в скважину опускают в комплексе с другими каротажными приборами для измерений не только температуры, но и других параметров. В этом случае значение глубины, на которой планируется изменения направления движения термозонда в комплексе с другими приборами, задают равной значению глубины которую необходимо достигнуть согласно целям проведения измерений каротажными приборами, движущимися в комплексе с термозондом, если (в случае, если то глубину изменения направления движения термозонда оставляют равной

Осуществляют измерения температуры Т_п(z) при подъеме термозонда (кривая 3, Фиг. 1). При этом перед каждым целевым интервалом глубин (интервал 2 на Фиг. 1) останавливают термозонд на время, достаточное для стабилизации регистрируемой термозондом температуры с учетом погрешности ее измерения. При этом расстояние d_пj между остановившимся термозондом и ближайшей границей целевого интервала (d_пj на Фиг. 1) определяют исходя из данных о максимальном значении характеристики инерционности и заданной скорости движения термозонда:

где d_пj - расстояние между остановившимся при подъеме термозондом и ближайшей границей j-го целевого интервала, м; U - скорость движения зонда, м/с; t_max - максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда, с.

Глубину изменения направления движения термозонда в скважине также, как и значения d_сj и d_пj для всех целевых интервалов, определяют заранее, после определения t_max.

Определяют значение характеристики инерционности термозонда при его спуске (значение τ_сj перед j-ым целевым интервалом на глубине z_сj, Фиг. 1) и значение характеристики инерционности термозонда при его подъеме (значение τ_пj перед j-ым целевым интервалом на глубине z_пj, Фиг. 1) для каждого целевого интервала. Для этого, например, аппроксимируют результаты измерений температуры Т_ост(t) при остановленном термозонде функциональной зависимостью, например, экспоненциальной зависимостью вида

где Т_ост(t) - температура, регистрируемая остановленным термозондом, °С; t - время с момента остановки термозонда, с; а, b и с - коэффициенты, определяемые в процессе аппроксимации с использованием, например, метода наименьших квадратов. Затем находят время восприятия термозондом задаваемой заранее доли разности между его начальной температурой и температурой среды. Например, задают долю 0,63 (см. [5]). Тогда в случае остановки термозонда перед j-ым целевым интервалом при спуске термозонда находят такое значение τ_c; характеристики инерционности термозонда, при котором:

где τ_сj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на спуске на глубине z_cj перед j-ым целевым интервалом, с; Т_ост._сj(τ_cj) - температура термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом по прошествии τ_cj, секунд с момента остановки, °С; - начальная температура термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом, °С; температура среды при остановке термозонда на спуске перед j-ым целевым интервалом, °С. В случае остановки термозонда перед j-ым целевым интервалом при подъеме термозонда находят такое значение τ_пj характеристики инерционности термозонда, при котором:

где τ_пj – значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на подъеме на глубине z_пj перед j-ым целевым интервалом, с; - температура термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом по прошествии τ_пj секунд с момента остановки, °С; - начальная температура термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом, °С; - температура среды при остановке термозонда на подъеме перед j-ым целевым интервалом, °С.

Рассчитывают по формуле (5) значение Т_ост.сj (τ_сj), учитывая, что при использовании зависимости вида (4) температура среды после чего определяют значение τ_cj,. При использовании зависимости вида (4) значение τ_cj, определяют по формуле:

где τ_cj - характеристика инерционности термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом; Т_{ост. cj}(τ_сj) - температура термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом по прошествии τ_cj секунд с момента остановки, рассчитанная по формуле (5), °С; а, b и с - коэффициенты, определяемые в процессе аппроксимации (4) с использованием, например, метода наименьших квадратов.

Рассчитывают по формуле (5а) значение Т_ост.пj/(τ_пj), учитывая, что при использовании зависимости вида (4) температура среды после чего определяют значение τ_пj. При использовании зависимости вида (4) значение T_nj определяют по формуле:

где τ_пj - характеристика инерционности термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом; Т_ост.пj(τ_сj) - температура термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом по прошествии t_cj секунд с момента остановки, рассчитанная по формуле (5), °С; а, b и с - коэффициенты, определяемые в процессе аппроксимации (4) с использованием, например, метода наименьших квадратов.

Устанавливают величину сдвига Δz показаний термозонда при его подъеме относительно показаний термозонда при его спуске за счет инерционности термозонда в пределах каждого целевого интервала. Для этого, например, перебирают зарегистрированные значения температуры при спуске термозонда в каждом целевом интервале и его окрестностях (например, от значения температуры при спуске термозонда на верхней границе целевого интервала до значения температуры при подъеме термозонда на нижней границе целевого интервала) следуя шагу дискретизации измерений температуры (обычно около 0,1-0,2 м, см. [6]). Для i-го фиксированного значения T_c(z_i) температуры при спуске термозонда находят такое значение при котором значение температуры при подъеме термозонда равно значению температуры при спуске термозонда, то есть Если зарегистрированное значение температуры при подъеме не совпадает со значением T_c(z_i) температуры при спуске, то используют интерполяцию z(Т_п) на значение T_c(z_i). После нахождения z*, определяют сдвиг Δz_i по формуле

где Δz_i - величина сдвига показаний термозонда при его подъеме относительно показаний термозонда при его спуске за счет инерционности термозонда для i-го значения T_c(z)_i температуры при спуске термозонда, м; - глубина регистрации значения Т_с(z_i) температуры при подъеме термозонда, м; глубина регистрации значения T_c(zi) температуры при спуске термозонда, м.

Далее, по установленным значениям инерционности термозонда при спуске (τ_cj,) и подъеме (τ_пj) рассчитывают для j-го целевого интервала весовой коэффициент w_j.

где w_j - весовой коэффициент для j-го целевого интервала; τ_cj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом; τ_пj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом. После чего определяют значения Т температуры вдоль целевых интервалов (кривая 4, Фиг. 1) сдвигая значения Т_п температуры при подъеме термозонда (кривая 3, Фиг. 1)) на установленные значения Δz сдвига с учетом весового коэффициента w_j (см. Фиг. 1):

где - значение температуры на глубине°С; w_j - весовой коэффициент для j-го целевого интервала, рассчитанный по формуле (8); - значение температуры на глубине при подъеме термозонда, °С.

Аналогичный результат может быть получен сдвигом значений Т_с температуры при спуске термозонда (кривая 1, Фиг. 1) на установленные значения Δz сдвига с учетом весового коэффициента w_j (см. Фиг. 1):

где - значение температуры на глубине °С; w_j - весовой коэффициент для j-го целевого интервала, рассчитанный по формуле (8); T_c(z_i) - значение температуры на глубине z_i при спуске термозонда, °С. На практике, градиенты температуры, рассчитанные при движении термозонда вниз и вверх по скважине, прекрасно воспроизводятся при повторных измерениях температуры в исследуемой скважине (см., например, [2]).

По установленному значению температуры T(z) рассчитывают градиент температуры в целевых интервалах известным способом (способы расчета градиента температуры приведены, например, в рекомендациях Международной комиссии по тепловому потоку [3]). Например, для j-го интервала с границами на глубинах градиент G, может быть рассчитан по формуле:

где G - градиент температуры, °С/м (или К/м), глубина верхней границы j-го целевого интервала, м; - глубина нижней границы j-го целевого интервала, м; - установленные значения температур на глубинах соответственно.

Для реализации способа предложено дополнительно определять заранее максимальное время t_max стабилизации температуры применяемого термозонда, например, путем опускания данного термозонда с задаваемой скоростью в рассматриваемую скважину с последующей остановкой термозонда в слое осадков, скапливающихся на забое скважины (из-за осадка в зумпфе скважины инерционность термозонда может меняться существенно, см. [7]). По окончании строительства скважины и в процессе ее эксплуатации происходит седиментация частиц в скважинном флюиде, в результате чего максимальная концентрация частиц достигается у забоя скважины. Это приводит к тому, что по мере приближения к забою термозонд загрязняется и его характеристика инерционности возрастает. Для определения W при остановке термозонда регистрируют термозондом температуру Т_ост до ее стабилизации. Определяют t_max как время, прошедшее с момента остановки термозонда до момента стабилизации регистрируемых значений температуры. После возобновления движения термозонда в противоположном направлении (от забоя к устью скважины) скважинный флюид обтекая термозонд автоматически очищает его от загрязнения. Величину W можно определить также путем предварительного опускания данного термозонда с задаваемой скоростью в другую скважину с последующей остановкой термозонда в слое осадков, скапливающихся на забое скважины, если типы скважинного флюида (вода, нефть, буровой раствор) в рассматриваемой и другой скважине совпадают.

Для реализации способа предложено дополнительно регистрировать локальные (в пределах j-го целевого интервала) скорость спуска (U_Cj) и подъема (U_Пj) термозонда. При этом в формуле (8) используют скорректированный весовой коэффициент w_j.

где w_j - весовой коэффициент для j-го целевого интервала; τ_cj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом, с; τ_пj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом, с; U_Cj - зарегистрированная скорость спуска термозонда в пределах j-го целевого интервала, м/с; U_Пj - зарегистрированная скорость подъема термозонда в пределах j-го целевого интервала, м/с.

Для реализации способа предложено дополнительно осуществлять остановки термозонда на период времени, достаточного для стабилизации регистрируемой термозондом температуры с учетом погрешности ее измерения, после выхода термозонда из целевых интервалов. При этом термозонд останавливают после выхода из целевых интервалов на расстоянии определяемом по произведению скорости движения термозонда и максимального значения характеристики инерционности термозонда (см. формулы (1) и (3)). По результатам измерения температуры при остановках термозонда после выхода термозонда из j-го целевого интервала глубин определяют значения характеристики инерционности термозонда при его спуске и подъеме и корректируют значения характеристики инерционности термозонда при спуске и подъеме в пределах каждого целевого интервала, например, при помощи среднего арифметического:

где - скорректированное значение характеристики инерционности термозонда при его спуске в j-м целевом интервале, с; - скорректированное значение характеристики инерционности термозонда при его подъеме в j-м целевом интервале, с; τ_cj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом, с; τ_пj- значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом, с; - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на спуске после j-го целевого интервала, с; - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на подъеме после j-го целевого интервала, с.

Скорректированные значения характеристики инерционности термозонда при спуске и подъеме лспользуют в формуле (8):

или, если дополнительно регистрировали локальные скорости спуска и подъема термозонда, в формуле (11):

где w_j - весовой коэффициент для j-го целевого интервала; τ_cj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на спуске перед j-ым целевым интервалом, с; τ_пj - значение характеристики инерционности термозонда при его остановке на подъеме перед j-ым целевым интервалом, с; U_Cj - зарегистрированная скорость спуска термозонда в пределах j-го целевого интервала, м/с; U_Пj - зарегистрированная скорость подъема термозонда в пределах j-го целевого интервала, м/с.

При наличии «пачки» целевых интервалов, то есть нескольких (как минимум двух) целевых интервалов с расстоянием между ближайшими границами каждой пары целевых интервалов менее произведения задаваемой или измеренной скорости и удвоенного максимального значения характеристики инерционности, пользуются результатами оценки характеристики инерционности термозонда при его остановках в ближайших к «пачке» интервалах глубин или осуществляют описываемые выше операции по определению градиента температуры вдоль целевых интервалов считая «пачку» целевых интервалов за один объединенный целевой интервал. Например, осуществляют остановку термозонда при его спуске на заданном расстоянии перед первым (самым неглубоким из рассматриваемых) целевым интервалом из «пачки» и остановку термозонда при его подъеме на заданном расстоянии перед последним (самым глубоким из рассматриваемых) целевым интервалом из «пачки».

Сочетание измерений температуры при спуске и подъеме зонда в совокупности с точечными измерениями до и после каждого целевого интервала обеспечивает в ходе всего процесса измерений постоянный контроль инерционности термозонда. Как показывает практика, инерционность может характеризоваться существенной нестабильностью не только от измерения к измерению, но даже в течение одного спуска или подъема термозонда. В пределах даже относительно небольших интервалов глубин значение градиента температуры может меняться более чем в два раза (см. [2]), поэтому расчет градиента лишь по отдельным измерениям температуры при остановке зонда до и после целевого интервала может сопровождаться ошибками в десятки и сотни процентов. Контроль инерционности термозонда необходим для обеспечения более точной пространственной привязки данных о градиенте температуры к данным о теплопроводности на рассматриваемом интервале глубин при регистрации вертикальных вариаций теплового потока, так как даже незначительный неконтролируемый сдвиг интервалов определения градиента температуры и теплопроводности пород приведет к существенной ошибке определения интервального значения теплового потока ввиду неоднородности пород и на участках с существенно изменяющимся градиентом температуры.

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА

Пример реализации предлагаемого способа представляет собой следующее. Для определения градиента температуры в одном целевом интервале глубин 1441-1455 м (интервал 2 на Фиг. 2) скважины глубиной 1590 м, задают скорость U движения термозонда (U=600 м/час) и определяют максимальное значение t_max времени стабилизации температуры термозонда. Для этого опускают термозонд с заданной скоростью в слой осадков у забоя скважины. Остановив термозонд на забое регистрируют температуру термозонда до ее стабилизации. За 36,9 секунд температура зонда изменилась от 32,906 до 33,699, после чего значения температуры меняются в пределах погрешности определения температуры термозонда. Следовательно, время t_max, прошедшее с момента остановки термозонда до момента стабилизации температуры, приблизительно равно 37 с.

После этого по формулам (1) и (3) определяют минимальное расстояние до ближайшей границы целевого интервала при спуске (d_c) и подъеме (d_n) термозонда:

а по формуле (2) определяют глубину z_max изменения направления движения термозонда:

В рассматриваемом случае измерения температуры в скважине требовалось осуществлять термозондом, идущим в комплексе с прибором измерения плотности пород, а для измерения плотности пород требовалось достигнуть глубины Так как то за глубину изменения направления движения термозонда принята величина 1490 м.

Осуществляют измерения температуры термозондом в скважине при спуске термозонда (кривая 1, Фиг. 2) с заданной скоростью U. На глубине 1434,8 м (за 6,2 метров до ближайшей границы целевого интервала) останавливают движение термозонда. По достижении стабилизации температуры (точки 3, Фиг. 36) через 24 секунды после остановки движения термозонда возобновляют спуск термозонда с заданной скоростью U.

По достижении глубины в 1490 м изменяют направление движения термозонда и измеряют температуру при подъеме термозонда (кривая 3, Фиг. 2) движущегося с заданной скоростью U. На глубине 1461,2 м (за 6,2 метра до ближайшей границы целевого интервала) снова останавливают движение термозонда. По достижении стабилизации температуры (точки 5, Фиг. 3в) через 29 секунд после остановки движения термозонда возобновляют подъем термозонда с заданной скоростью U.

Устанавливают величину сдвига Δz показаний термозонда вдоль скважины (кривая 1, Фиг. 3а) при подъеме термозонда относительно показаний термозонда при его спуске на основе измерений температуры движущимся термозондом. Для этого в интервале глубин 1441-1461 м перебирают значения температуры T_c(z_i), зарегистрированной при спуске термозонда (кривая 1, Фиг. 2), находят такое значение глубины для которого и определяют сдвиг Δz_i по формуле (7). Установленная таким образом величина сдвига Δz (кривая 1, Фиг. 3а) не постоянна по глубине скважины и изменяется от 3,5 до 8,1 м.

Аппроксимируют результаты измерений температуры при остановке термозонда на его спуске на глубине 1434,8 м (точки 3, Фиг. 36) с использованием функциональной зависимости (4) и определяют неизвестные коэффициенты: а=30,477, b=-0,052, с=0,17. Найденная функциональная зависимость показана кривой 4 на Фиг. 3б. Учитывая, что а температура среды значение Т_ост.с(τ_с) рассчитывают по формуле (5): Т_ост.с(τ_с)=30,458°С. Определяют значение τ_с характеристики инерционности термозонда при его остановке на спуске по формуле (6): τ_с=5,92 с.

Аппроксимируют результаты измерений температуры при остановке термозонда на его подъеме на глубине 1461,2 м (точки 5, Фиг. 3в) с использованием функциональной зависимости (4) и определяют неизвестные коэффициенты: а=30,918, и=0.057, с=0.14. Найденная функциональная зависимость показана кривой 6 на Фиг. 3в. Учитывая, что а температура среды значение Т_ост.п(τ_п) рассчитывают по формуле (5а): Т_ост.п(τ_п)=30,939°С. Определяют значение τ_п характеристики инерционности термозонда при его остановке на подъеме по формуле (6а): τ_п=7,17 с.

Рассчитывают по формуле (8) весовой коэффициент w по установленным значениям τ_с и τ_п характеристики инерционности:

Определяют значение T(z) температуры вдоль целевого интервала (кривая 4, Фиг. 2) с использованием формулы (9), то есть для каждого z_i

Определяют градиент G температуры с использованием формулы (10) для 14-метрового целевого интервала глубин 1441-1455 м со значениями температуры на верхней и нижней границе равными 30,587°С и 30,780°С соответственно:

Без использования предложенного способа градиент температуры в указанном интервале, рассчитанный по значениям температуры, измеренным на спуске (кривая 1, Фиг. 1), равен (30,715-30,554)/(1455-1441), что составляет около 11,5 мК/м. Таким образом, реализация предлагаемого способа приводит к повышению точности определения градиента температуры в целевом интервале глубин 1441-1455 м приблизительно на 20%. Для 8-метрового целевого участка в интервале глубин 1447-1455 м реализация предлагаемого способа приводит к повышению точности определения градиента температуры на величину около 50%.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как оно раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Список литературы:

1. Кропоткин П.Н., Смирнов Я.Б. Методические и экспериментальные основы геотермии. - Москва: Наука, 1983. - 230 с.

2. Popov Y., Spasennykh М., Shakirov A., Chekhonin Е., Romushkevich R., Savelev E., Gabova A., Zagranovskaya D., Valiullin R., Yuarullin R., Golovanova I., Sal'manova R. Advanced determination of heat flow density on an example of a West Russian oil field // Geosciences. - 2021. - 11 (8). - 346. - https://doi.org/10.3390/geosciences11080346.

3. Haenel R., Rybach L, Stegena L. (Eds.). Handbook of terrestrial heat-flow density determination with guidelines and recommendations of the International Heat Flow Commission. - Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1988. - 486 p.

4. Хаматдинова P.Т., Козяр В.Ф. и др. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. РД 153-39.0-072-01. - Тверь: ООО «Издательство «ГЕРС», 2002. - 272 с.

5. Мехтиев Ш.Ф., Мирзаджанзаде А.Х., Алиев С.А. Геотермические исследования нефтяных и газовых месторождений. - Москва: Недра, 1971. - 216 с.

6. Сковородников И.Г. Геофизические исследования скважин. - Екатеринбург: УПТА, 2003. - 294 с.

7. Насыртдинов Б.М., Ячменева Е.А., Косарев В.Е., Хасанов Д.И. Введение в промысловую геофизику. - Казань: Изд-во Казанского университета, 2017. - 121 с.

Изобретение относится к методам определения градиента температуры горных пород в целевых интервалах глубин. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения градиента температуры вдоль скважины. Градиент температуры определяют с точной привязкой результата к целевым интервалам глубин, что делает возможным исследование вариаций градиента температуры в малых интервалах глубин и необходимо для определения вариаций теплового потока вдоль скважины. Способ определения градиента температуры включает в себя определение максимального значения времени стабилизации температуры термозонда. После этого регистрируют температуру вдоль скважины при спуске термозонда в скважину с остановками термозонда до стабилизации регистрируемой термозондом температуры перед его входом в каждый целевой интервал глубин. По достижении термозондом заранее заданной глубины изменяют направление его движения. Затем регистрируют температуру вдоль скважины при подъеме термозонда с остановками термозонда до стабилизации регистрируемой термозондом температуры перед его входом в каждый целевой интервал глубин. После чего по результатам измерения температуры при остановках термозонда определяют значения характеристики инерционности термозонда. По результатам измерений температуры при движении термозонда вниз и вверх определяют сдвиг показаний термозонда вдоль скважины при подъеме термозонда относительно показаний термозонда при его спуске. Затем с учетом установленных значений характеристики инерционности термозонда и установленного сдвига показаний термозонда определяют сдвиг показаний термозонда при его движении вверх для привязки показаний к целевым интервалам глубин. После этого определяют градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины. При помощи предварительного опускания термозонда в скважину с последующей его остановкой на забое скважины определяют максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда. При помощи дополнительной регистрации скорости движения термозонда при его спуске и подъеме в пределах целевых интервалов, с учетом полученных данных о скорости движения термозонда, определяют температуру и затем градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины. При помощи дополнительных остановок термозонда на заданный период времени после выхода термозонда из целевых интервалов глубин определяют значения характеристики инерционности термозонда после его выхода из целевых интервалов глубин, корректируют значения характеристики инерционности термозонда при спуске и подъеме в пределах каждого целевого интервала, и с учетом скорректированных значений характеристики инерционности термозонда определяют температуру и затем градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения градиента температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины по результатам регистрации температуры вдоль скважины при спуске термозонда в скважину с заранее заданной скоростью до заранее заданной глубины ниже целевого интервала, отличающийся тем, что предварительно определяют максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда, при этом дополнительно при спуске термозонда перед его входом в каждый целевой интервал глубин термозонд останавливают на расстоянии до целевого интервала, определяемом по произведению скорости движения термозонда и максимального значения характеристики инерционности термозонда, причем термозонд останавливают на время, достаточное для стабилизации регистрируемой термозондом температуры, а по достижении термозондом заранее заданной глубины изменяют направление движения термозонда, после чего регистрируют распределение температуры вдоль скважины путем непрерывных измерений температуры при подъеме термозонда, при этом перед входом в каждый целевой интервал глубин термозонд останавливают на расстоянии до целевого интервала, определяемом по произведению скорости движения термозонда и максимального значения характеристики инерционности термозонда, причем термозонд останавливают на время, достаточное для стабилизации регистрируемой термозондом температуры, после чего по результатам измерения температуры при остановках термозонда определяют значения характеристики инерционности термозонда, а по результатам измерений температуры при движении термозонда вниз и вверх определяют сдвиг показаний термозонда вдоль скважины при подъеме термозонда относительно показаний термозонда при его спуске, затем с учетом установленных значений характеристики инерционности термозонда и установленного сдвига показаний термозонда определяют сдвиг показаний термозонда при его движении вверх для привязки их к целевым интервалам глубин, после этого определяют градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что максимальное значение времени стабилизации температуры термозонда определяют на основе измерения температуры термозондом на забое скважины до ее стабилизации, при этом термозонд опускают на забой со скоростью, равной скорости спуска термозонда при регистрации температуры в целевых интервалах глубин скважины.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют скорости движения термозонда при его спуске и подъеме в пределах целевых интервалов, и с учетом полученных данных о скорости движения термозонда определяют температуру и градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что дополнительно после выхода термозонда из каждого целевого интервала глубин при его спуске и подъеме осуществляют остановки термозонда на время, достаточное для стабилизации регистрируемой термозондом температуры, при этом термозонд останавливают на расстоянии от ближайшей границы целевого интервала, равном произведению скорости движения термозонда и максимального значения инерционности термозонда, по результатам измерения температуры при остановках термозонда определяют значения характеристики инерционности термозонда после его выхода из каждого целевого интервала глубин, после чего корректируют значения характеристики инерционности термозонда при спуске и подъеме в пределах каждого целевого интервала, и с учетом уточненных значений характеристики инерционности термозонда определяют температуру и градиент температуры в целевых интервалах глубин вдоль скважины.