Способ и устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле Советский патент 1985 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к методам опробования пластов приборам на кабеле. Отбор из пласта, вскрытого скваживой, некоторого количества и газа с одновременной регистрацией изменен давления широко используется в нефте газоразведочных скважинах с целью обнарзотения углеводородов и определения фильтрационньк свойств пород коллекторов. Известны способы выделения нефтегазонасыщенных и водоносных пластов и оценки их фильтрационных свойств по данным опробования с применением опробова елей пластов на кабеле, основанные на использовании информации о количестве и составе извлеченных при опробовании пластовых флюидо и об изменении давления в процессе опробования J3 . Наибольшее распространение для обнаружения углеводородов по данным опробования получили способы интерпретации, базирукнциеся на использовании- данных о количестве полученных при опробовании газов и об их компонентном составе. Эти способы при отсутствии значительной зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт и добавок нефтепродуктов в буровом растворе позволяют уверенно .ввделять в геологическом разрезе пласты, насьшенные углеводородами. Однако в сложных случаях.(нефтегазонасыщенные пласты с высокой водоиасыщенностью, значительное проникновение фильтрата в глубину пласта при бурении скважин на растворах с добав лением и нефтепродуктов) эти способы малоэффективны. Определение проницаемости по данным опробования осзтцествляется по формулам, учитьгаающим фазовый состав поступающей пробы. Но надежных спосо бов определения соотношения жидкой и газообразной фаз в различные момен ты времени в процессе притока не имеется. . В общем случае для определения соотношения фаз (газового фактора) в пробе используют данные о количестве поднятых в пробоприемнике жид кости и газа. В этом случае, однако, ничего нельзя сказать о фазовом распределении пробы в процессе притока. .По этим данным невозможно уверенно прогнозировать характер и скорость поступления пластового флюида, так как одинаковые количества жидкости и газа могут поступать в пробоприемник опробователя как в виде двухфазного притока, так и путем последовательной смены фаз. Известны также способ и устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле. При опробовании известным способом вызывают приток из пласта, производят отбор пробы пластового флюида в пробоприемник при непрерывной регистрации давления. Чтобы получить информацию о соотношении фаз в пробе, опробователь пластов оснащают дополнительными датчиками, например, резистивометром и влагомером или датчиком притока жидкости, работающим одновременно с датчиком давления С23 . Недостатком известного способа определения фазового состава пробы в процессе притока с помощью датчиков является необходимость в дополнительньк, помимо преобразователя давления, датчиках и в каналах связи для них, что в целом ведет к услож-, нению аппаратуры и ее удорожанию. Кроме того, сегодня не существует надежного датчика притока жидкости, способного работать в условиях вспенивания и разбрызгивания потока флюида, поступающего в пробоприемник опробоват я.. Цель изобретения - получение информации о фазовом составе поступаинцего в пробоприемник пластового флюида. Указанная цель достигается тем. что согласно способу гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле в процессе отбора производят несколько резких увеличений рабочего объема пробоприем{шка, причем, увеличение рабочего объема ведут со скоростью, значительно превышающей скорость, притока и до заданной величины при достижении в нем известного давления. Устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле, включающее п обоприемник, снабжено одним или более цилиндрит ческим стаканом с герметизирукщей крыщкой, закреплейной на стакане фиксирукщт элементом и именяцей диаметр, равный или несколько меньший внутреннего диаметра стакана, причем цилиндрический стакан расположен внутри .пробоприемника. Кроме того, фиксируютий элемент выполнен в виде срезного штифта. Возможность достижения поставлен ной цели базируется на известных физических свойствах жидкостей и га зов: практической несжимаемости пер вых и упругости вторых, а также на законе Бойля-Мариотта, из которого следует соотношение Vr VpV г где VP - объем газовой части пробы (при Р); bV - приращение объема (пробеприемника), заполненного газом; ч - уровень давления в пробоприемнике перед приращение его объема; Pg- уровень давления в пробопр емнике, полученный в резул тате изменения объема пробоприемника. Для определения фазового состава поступающей в пробоприемник пластов пробы, пользуясь указанными закономерностями, необходимо обеспечить следующее: после установки прибора на точке опробования герметизируют отверстие стока относительно ствола скважины, создают депрессию для вызова притока в некоторьм момеут после начала отбора. Когда отобран известньй объем, прекращают приток, загерметизировав пробоприемник, измеряют давление в нем, затем увеличивают объем пробоприемника на заданную величину и вновь замеряют давление. Но такой замер объема газовой части пробы требует разработки достаточно сложных устройств для его реализации и увеличивает время стояния опробователя на притоке, что может создавать аварий ную ситуацию. Поэтому, учитывая реально ограниченные скорости прито пробы из пласта впробоприемник,предлагается более простой способ, осно ванный на тех же закономерностях, увеличение пробоприемной каме1ры на заданную величину при достижении в ней известного уровня давления производят резко, практически мгнов но, не прекращая при этом притока, В ходе всего процесса регистрируют непрерывно изменения давления в про боприемнике. Для определения фазового состава пластовой пробы в начале, середине и в конце опробования такую операцию повторяют не менее трех раз при постоянной или изменяющейся по заданной программе депрессии. Для практической реализации предлагаемого способа разработано устройство в виде унифицированных элементов, позволякщих по заданной программе практически мгновенно увеличивать на известную величину действующий объем пробоприемника в ходе отбора пробы, и рассчитанных на применение с существующими конструкциями опробователей пластов, оснащенных дистанционной системой регистрации давления. На фиг. 1 изображен унифицированный элемент устройства для приращения в ходе отбора пластовой пробы действующего объема пробоприемника; на фиг. 2 - диаграмма давления в пробоприемнике опробователя пластов при отборе пробы с использованием предлагаемых способа и устройства при отсутствии в пробе газа; на фиг. 3 то же, при его наличии. Элемент устройства для расширения действующего объема пробоприемника (фиг. 1) состоит из корпуса 1, выполненного в виде стакана, крышки 2 с уплотнительным кольцом 3 и стержня А с рассчитанной прочностью на срез, фиксирующего через отверстия начальное положение крышки 2 относительно корпуса 2. Корпус 1 располагают внутри пробоприемника (не показан) опробователя. По оси давления диаграммы на фиг. 2 и 3 отложены гидростатическое давление в скважине на глубине опробования Рр , пластовое давление в точке отбора пробы Рр , давление , при котором происходит срезывание стержня 4 на фиг. 1, и некоторые промежуточные значения давления в пробоприемнике Р и Р. Момент Tt на оси времени - начало отбора пробы, моменты ,2 ni - соответственно время срабатывания элементов (фиг. 1) устройства расширения действующего объема пробоприемника. . При работе по предлагаемому способу в баллон-пробоприемник опробоателя пластов вкладывают несколько, например три, элементов устройства расширения действующего объема пробоприемника. После начала отбора пробы в пробоприемник с момента i начинает поступать гшастовый флюид. При этом если он представлен исключительно жидкостью, давление в пррбоприемник фиксируемое по телеметрической сист ме, начинает заметно изменяться (расти) только при заполнении практически Bcefo свободного объема пробоприемника (фиг. 2 и 3, отрезки ,, если перед спуском в скважин пробоприемник не был свакуумирован немного раньше за счет сжатия содер жащегося в нем воздуха). В момент i, давление достигает значения РС.П при котором происходит срез стержня в одном из элементов-расширителей действующего объема. 2 расши рителя проваливается внутрь корпуса 1 и вновь открывшийся объем начинает заполняться флюидом. Если на этом этапе отбора пробы фпюид газа не содержит, давление в момен вскрытия элемента-расширителя падае в пробоприемнике практически до нул (фиг, 2 и 3, момент t ). При даль нейшем поступлении в пробоприемник пластовой пробы давление вновь нарастает до значения PCD когда срабатывает в момент i второй элемент-расширитель объема. Характер фиксируемой кривой давления в пробоприемнике на участке т;, так у.е, как и на участке tg-t, зависит от наличия или отсутствия в пробе газа. В его отсутствии график на участке тЬ, г имеет вид, показанный на фиг. 2, при нал чии - на фиг. 3. Падение давления в пробоприемнике в момент, следую1Цйй сразу после i вызванное вскрытием второго элемента-расширителя объема, также зависит от содержания газа в флюиде. Перепад давления лР Р.. - РЗ тем меньше, чем большую часть пробы составляет газ. Количественно объем газа определяется по приведенной формуле, которая в этом случае принимает вид г Р р -р 7 ср 2 где VP - внутренний объем одного . элемента-расширителя, остальные обозначения - в соответствии с описанием. То же относится и к участку диаграмм давления, но в расчетную формулу вместо значения Р подставлено значение Р . За срабатыванием в момент i-3 последнего (третьего) элемента-расширителя объема давления в пробоприемнике после падения уровня Р возрастает до пластового PfJ/ . Характер кривой при этом зависит от фазового состава находящейся в пробоприемнике пробы пластового флюида. Применение предлагаемых способа и устройства позволяет при использовании серийных опробователей пластов например ОПН-7-10, ОПН-140 и т.п., оснащенных телеметрической системой регистрации давления, иметь с минимальными затратами и без использования .дополнительных каналов связи достоверную информацию оЪ изменении фазового состава пробы в процессе ее отбора.

1. Способ гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле, включающий вызов притока .из пласта, отбор пробы пластового ;флюида в пробоприемник при непрерывной регистрации давления, отличающийся тем, что, с целью получения информации о фазовом составе поступающего в пробоприемник плас-; тового флюида, в процессе отбора производят несколько резких увеличений рабочего объема пробоприемника, причем увеличение рабочего объема ведут со скоростью, значительно превьшающей скорость притока, и до заданной величины при достижении в нем известного давления. 2.Устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле, включающее пробоприемник, отличающееся тем Ci что оно снабжено одним или более цилиндрическим стаканом с герметизи(Л рующей крышкой, закрепленной на стакане фиксирующим элементом и имеющей диаметр, равный или несколько меньший внутреннего диаметра стакана, цилиндрический стакан расположен внутри пробоприемника. 3.Устройство по п. 2, о т л и- . чающееся тем, чтр фиксирующий элемент выполнен в виде срезного штифта,