Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта Советский патент 1987 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к гидрогеологии и может быть применено при определении параметров водоносных горизонтов, содержащих газ„

Цель изобретения - повьппение достоверности результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ,,

Способ осуществл51ют следующим образом.

Исследуемый водоносный горизонт, содержащий газ, вскрывают одной или несколькими скважинами. В последнем случае информативность гидродинамического эксперимента повышается. Затем с помощью глубинного пробоотбор- |Ника отбирают пробу пластовой жидкости и определяют количество растворенного газа и его состав. По известной методике рассчитывают упругость растворенного газа Рг (МПа) и, следовательно, глубину до границы зоны газовыделения Нг (м), отсчитываемую от уровня жидкости в скважине:

Нг

10 Рг

где р - плотность жидкости, кг/м. Пьезометрическую трубу опускают в каждую из скважин ниже границы зоны газовыделения. Для реализации способа могут быть использованы стандартные насосно-компрессорные трубы (НКТ) диаметром 50-63 мм В каждую трубу заливают не содержащую свободного газа жидкость с плотностью,меньшей или равной плотности пластовой жидкости, с таким расчетом, чтобы ее нижняя граница была ниже Нг при максимальном подъеме уровня, а верхняя - ниже верхнего края пьезомет- рической трубы при тех же условиях.

С помощью сжатого воздуха пони жают уровень жидкости в пьезометрической трубе. После достижения стабилизации уровня залитой жидкости воздух быстро стравливают и тем самьпч возбуждают свободные колебания. Для того, чтобы колебания развивались в системе труба - скважина - водоносный горизонт, устраняют возможность перемещения уровня жидкости в скважине. Этого можно добиться с помовз,ью пневматического пакера, устанавливаемого выше нижнего конца пьезометрической трубы, но ниже границы зоны газовыделения. Изменение уровня за140342

литой жидкости в процессе колебаний регистрируют и по результатам измерений, используя зависимость частоты и амплитуды колебаний жидкости от 5 гидрогеологических параметров водоносного горизонта, проводят определение последних.

Для коэф(1)ициента затухания 1 эти зависимости имеют вид:

10

| (Кег(оС) - .-pL,Kei(o6)),

15

7 Р

w fKei(o6)),

oi К-р i

где со собственная частота колебаний жидкости в пьезометрической трубе, ; g - ускорение силы тяжести,м/с Н - высота столба жидкости в

пьезометрической трубе, от- считываемая от кровли водоносного горизонта, Mj т - радиус пьезометрической

трубы, м

Т - водопроводимость водоносного горизонта, , S - коэффициент упругоемкости

водоносного горизонта; Кег(об)

и Kei(oc) - действительная и мнимая

части модифицированной функции Бесселя 11-го рода нулевого порядкаi i - мнимая единица. При R 1 зависимости имеют вид:

Н

г 2 Т

Кег((Л),

g

w

S ((- i+i |i -i)

w,

/a

S).

В случае использования в экспери- 50 менте нескольких скважин коэффициент пьезопроводности а водоносного горизонта определяют, например, по следующей формуле:

tr

Г(

где Т - период колебаний жидкости.

31

г - расстояние между возбуждающей и реагирующей скважинами, м;

об - фазовое запаздывание колебаний в реагирующей скважине, рад.

Для оценки возможного влияния газовыделения в характерном случае исследования водоносного горизонта,содержащего жидкость с растворенным га зом, рассматривают процесс газовыделения в скважине, которая использует ся в методе колебаний, описанном в прототипе.

Уменьшение давления в столбе воды или в какой-то его части вызывает вы деление газа в свободное состояние.

Пусть скважина глубиной 150 м вскрыла углекислые воды с содержанием COj, равным 8, 6 г/л при 40 С, что соответствует газовому фактору Vjj 4,3 . Бунзеновский коэффициент (Kg) для СО при указанной температуре равен 0,43 . В этом

случае Рр

Vo

К.

10 атм.

В любом интервале ствола скважины вьше давления насыщения содержится количество растворенного газа, рав- ное Бунзеновскому коэффициенту (в рассматриваемом случае - 0,43 ) Если в свободное состояние из-за динамических воздействий на жидкость в скважине выделится только 1% растворенного газа, то плотность газоводяной смеси уменьшится на 0,4%. Это приведет к понижению уровня жидкости в скважине на 40 см.

Кроме того, в методе колебаний амплитуда смещения уровня должна удовлетворять- условию малых колебаний, т..е. должна быть гораздо меньше HQ. Таким образом, даже в случае реализации односкважинной модификации метода в рассматриваемом примере с Hjj-si 150 м, где начальная амплитуда Хд .1 м, а далее из-за диссипации энергии уменьшается, величина возмущения уровня из-за газовыделения сопоставима с Х. В много- скважинной модификации наблюдательные скважины размещают как можно дальше от центральной, чтобы увеличить размеры области отклика водоносного горизонта, поэтому амплитуды колебания уровня в них значительно меньше, чем в центральной, и сос14034 . 4

тавляют величины порядка несколько сантиметров. Здесь влияние газовыделения Сказывается еще сильнее.

Динамику вьщеления газа в реаль- 2 ных условиях оценить сложно. Если газовыделение произойдет в нижней части ствола скважины, то газовые пузьфьки при всплывании увеличат свой объем на порядок и уровень будет подtO ниматься постепенно, а затем падать по мере выхода газа в воздух. Следовательно, возникнут паразитные колебания, не связанные с колебаниями пластового давления. Этот процесс в J5 ходе опыта может неоднократно повторяться, причем период этих колебаний будет зависеть только от глубины газовыделения. Например 1% газа вьщелился в зоне глубин 70-90 м. В 20 начальный момент времени уровень поднялся на 9 см. По мере всплывания объем газа возрастает в 9 раз и составит в расчете на уровень 80 см, затем последует спад до естественного 25 уровня. Время подъема уровня при этом будет в 3,5 раза больше времени спада. Учесть все это при обработке кривой свободных затухающих колебаний известными методами невозможно.

30

Таким образом, использование пневматического пакера для устранения колебаний жидкости в скважине при одновременной регистрации колебательного процесса в пьезометрической трубе, заполненной жидкостью, не содержащей свободного газа, позволяет установить параметры гидрогеологического пласта, содержащего газ, используя

.., зависимость частоты и амплитуды ко35

лебаний жидкости.

Формула изобретения

с Способ определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, включающий вскрытие пласта,возбуждение в нем колебаний жидкости и регистрацию характеристик колебаCQ тельного процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов определения гидрогеологических параметров водоносного пласта, содерсс жащего газ, измеряют в скважине глубину зоны газовыделения, опускают в скважину пьезометрическую трубу,нижний открытый конец которой помещают ниже зоны газовьщеления, устанавли513140346

вают в скважине пакер выше нижнегогаза, возбуждают в ней свободные коконца пьезометрической трубы, но ни-лебания уровня жидкости и по изменеже зоны газовыделения, заполняют пье-нию уровня жидкости в пьезометричесзометрическую трубу жидкостью с плот-кой трубе определяют гидроностью, меньшей или равной пластовой згеологические параметры пласжидкости и не содержащей свободногота.

., лх -ДЛ / v .vV

Изобретение позволяет повысить достоверность результатов определех НИН гидрогеологических параметров водоносного пласта, содержащего газ. Способ включает вскрытие пласта скважинами. Затем по нз-вестной методике определяют в скважине глубину зоны газовыделения (ЗГВ). Далее в скважину опускают пьезометрическую трубку (ПТ) , нижний открытый конец которой помещают ниже ЗГВ. В скважине устанавливают пакер выше нижнего конца ПТ, но ниже ЗГВ. Затем ПТ заполняют жидкостью с плотностью, меньшей или равной пластовой жидкости и не содержащей свободного газа. С помощью сжатого воздуха возбуждают в ПТ свободные колебания уровня жидкости. При этом пакер устраняет возможность перемещения уровня жидкости в скважине. По изменению уровня жидкости в ПТ определяют гидрогеологические параметры пласта. i (Л :А: N(U W 4