Способ исследования пласта Советский патент 1991 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при гидродинамическом исследовании скважин.

Целью изобретения является повышение информативности исследования одновременно всей толщины пласта.

На фиг.1 показана принципиальная схема возмущения скважины при промывке и принципиальная схема расположения и перемещения измерительного зонда; на фиг.2 - эпюры давления по глубине скважины при различных расходах промывки; на фиг.З - эпюра распределения коэффициента фильтрации пород и коэффициента продуктивности по мощности пласта.

Способ осуществляют следующим образом.

Скважину 1 бурят и вскрывают продуктивный пласт. После вскрытия пласта в скважину 1 через спущенную колонну труб закачивают жидкость при малом расходе,

сл

с

создавая тем самым незначительную репрессию на пласт В качестве промывочной жидкости используют жидкость, аналогичную по составу пластовой, что позволяет исключить кольматацию.

В кольцевое пространство 2 спускают до нижней границы зонд 3, состоящий из двух чувствительных и реагирующих на давление элементов 4, которые располагаются на расчетном расстоянии друг от друга, зонд 3 позволяет определить перепад давления между двумя чувствительными элементами А Р. При перемещении зонда 3 от нижней к верхней границе исследуемого интервала записывают диаграмму 5 распределения давления по стволу скважины 1.

Создание незначительной репрессии на пласт приводит к поглощению промывочной жидкости пока только наиболее проницаемыми интервалами пласта. При поглощении наиболее проницаемым участком 6 части промывочной жидкости расход потока в

XI

о о ю го ю

кольцевом пространстве 2 выше этогр интервала снижается, что приводит к уменьшению потерь напора при циркуляции в кольцевом пространстве, а следовательно - изменению угла наклона эпюры давления. На интервале поглощения угол наклона эпюры давления к оси скважины изменяется, уменьшаясь от нижних к верхним интервалам, а на интервалах, где поглощение отсутствует - угол наклона эпюры давления к оси скважины остается постоянным.

Перепад давления на глубине определяется статической и динамической составляющими

Р pgH + aQ2H;

Р

-JL g+aQ2;

О)

где а - коэффициент пропорциональности:

Р - давление;

Н - глубина;

О - расход промывки;

р - плотность воды;

g - ускорение свободного падения.

Выделяют из общей величины давления статическую составляющую

.(2)

где а - угол между статической эпюрой 7.

Динамическая составляющая определяется выражением

Р .(3)

fl-.tfПодача насоса при промывке QH и расход потока в сливной магистрали Q0 известны. С учетом известных Он и 00 выражения (3) записывают

,-:(4)

aQ% igp0 (5)

Из выражений (4) и (5) находят коэффициент пропорциональности а, средние значения которого определяется выражением

.м

Уравнение динамической составляющей давления для нижнего прямолинейного участка эпюры до интервала перегиба имеет вид

,,(7)

где - угол между эпюрой общего и статического давления на нижнем прямолинейном интервале.

Для верхнего прямолинейного участка по аналогии с (7) имеем

(8) .

Расход поглощения АО находят из (7) и (8)

П2 П2 tg /Зн - tg Д)

UH Uo-

О

ЛО-19/ н Ч/ fQ

AU а(0„+0о)-19J

Расход ДО поглощается в интервале

перегиба эпюры при определенной репрессии, которая составляет

AP /9ghCT + Pg,(10)

где her - глубина статического уровня пла- ста.

В качестве фильтрационной характеристики пласта принимают коэффициент продуктивности .-з 5

N1 С

М

-TO1 или

v - До

0 (11)

где F - площадь фильтрациии потока в пласт

AQ

АР

(12)

где D - диаметр скважины;

H - мощность интервала поглощения.

Увеличивают расход промывочной жидкости и репрессию на пласт. Поглощать промывочную жидкость начинают новые менее проницаемые интервалы 8 и 9, характеризующиеся меньшими коэффициентами фильтрации и проницаемости. При увеличении расхода со значений Qi до Q2 эпюра распределения давления по стволу скважины в среднем наклонена под большим углом к

оси скважины, чем предыдущая эпюра. На интервалах поглощения 6,8 и 9 угол наклона эпюры давления изменяется, а на остальных остается постоянным, что свидетельствует об отсутствии поглощения на этих

участках вследствие недостаточности репрессии при имеющихся фильтрационных параметрах. Увеличение расхода промывки с 02 до Оз приводит к увеличению репрессии и вовлечению в процессе поглощения

новых интервалов и расширению мощности старых. Строят новую эпюру давления по стволу скважины, выявляют интервалы пласта, начинающие фильтровать промывочную жидкость. Увеличение расхода продолжают до создания репрессии, соответствующей планируемому возмущению пласта при эксплуатации. После обследования скважины и записи эпюры давления, расчета фильтрационных свойств пород по стволу промывку прекращают и контролируют процесс восстановления пластового давления. По методу переменного напора на основании анализа кривой восстановления давления определяют осредненные коэффициенты фильтрации или проницаемости

исследуемого интервала. Осредненные фильтрационные параметры, полученные при восстановлении давления, могут использоваться как контрольные.

Пример. Скважина 0190 мм вскрывает неоднородный водоносный пласт мощностью 100 м. Долото и инструмент не поднимают на поверхность и начинают промывать скважину чистой водой при минимальном расходе. В кольцевое пространство спускают зонд с чувствитель- ными элементами, расположенными на расстоянии 2 м друг от друга. Записывают величину перепада давления на зонде и строят эпюру давления по стволу скважины.

На глубину 50-52 м наблюдается пере- гиб эпюры давления и угол наклона кривой к оси скважины плавно изменяется с 5 до 82°, а тангенс этих углов - с 0,087 до 0,142. Это свидетельствует о поглощении части расхода промывочной жидкости в интерва- ле пласта от 50 до 52 м.

Коэффициент пропорциональности а определяют по формуле (6): я 1 + Ј 1 t ° 087 л, 0-142

i М Г) f i

Q2 Qi 0,001 f 0.00129)

Z

- 878575

Расход поглощения согласно (9) составляет

0,142-0,087

AQ

87875 (0,001 + 0,00129)

2,70 UPM-Yc

Величину поглощения для контроля определяют простым вычитанием из общего расхода промывки расхода потока в сливной магистрали на поверхности.

ДО 0,00129-0,001 0,00029 м3/с (15)

Погрешность между (14) и (15) объясняется тем, что 0,000020 м/с фильтруется в пласт на других интервалах, однако уловить это вследствие ограниченной разрешающей способности метода сложно.

Глубина статического уровня составляет 12 м. Тогда репрессия на пласт Р по (10) составит

ДР рдhcT + Pg pg hCT + И™ tgД, 12 + 50 0,087 16,35 м .вод .ст .0,1635МПа

Коэффициент продуктивности интервала 50-52 м составит

Кпп -

0,00029м3/с

пр л:-0,19м2,Ом-0,16351 /Па

1,486-10Г3

м

с МПа

06)

Из выражения (16) следует, что при перепаде давления в скважине 1 МПа на ин50

5 0

5

0

5

тервале пласта 50-52 м вода фильтруется со скоростью 1,486 м/с.

Удельный дебит пропластка при пони.. ..з жении 1 МПа составляет 1,773 10

-з м

с-МПа

Увеличивают расход промывки до 4, м3/с. Измеряют и записывают при помощи зонда диаграмму давления по стволу скважины. Полученная кривая имеет два характерных участка перегиба, первый на интервале 48-54 м, а второй 84-90 м.

На интервале 48-54 м угол наклона эпюры изменяется от 12 до 30°, причем на участке 48-50 м с 12 до 17°, на участке 50-52 м с 17 до 24°, а на участке 52-54 м - с 24 до 30°.

Расход промывочной жидкости на интервале 0-48 м составляет

v-3.,3.

Ql 12° 1.55 10 3м3/с.

а87875

В интервале 48-50 м расход составляет

°2 V tg2 V0.295 - 1,82 м3/с 87875 87875

Поглощение составляет A Qa-1 Q2 - Qi (1,82- 1,55)103 0,27-10 3 м3/с.

Репрессия на пласт при исследовании

АР2-1 HcT + Hi-tgЈ 12 + 48tg 12° 22,2 м.вод.ст.

АРм 0.222 МПа.

Коэффициент продуктивности на участке 48-50 м определяют по (12)

v0.00027 , П9 . 1П-з

,19-20,2221 u IU

м/с/МПа .

Расход промывочной жидкости в интервале 50-52 м составляет

аУтб 186 10 3м3/с

Поглощение составляет А Оз-2 Оз - Q2 (1,86 -1,82) 0.04-10 3 м3/с .

Репрессия на пласт ДРз-2-А P2-i + h3-2tg 17° 0.228 МПа. Коэффициент продуктивности

0.00004

0.315

лг-0,19-2-0,228 м3/с /МПа

Расход промывочной жидкости в интервале 52-54 м составляет

°4Т 8Ґ 2-56 10 3м3/с Поглощение

A Q4-3 Q4 - Оз - (2,56 -1,86) - 0,7 10 3м3/с.

Репрессия на пласт

А Р4-э А Рз-2 + Ьз-2 tg30° - 0,237 МПа.

Коэффициент продуктивности

К

0.0007 о лт щ-3 м /мп in.о. почт 2.47.10 --/МП

л- 0,19- 2 -0,237

В интервале 84-90 м наблюдается плавное увеличение угла наклона эпюры давления на всем участке, что свидетельствует об относительно равномерных фильтрационных свойствах. Наклон эпюры меняется с 30 A055V

Расход промывки согласно эпюре дав- ления составляет

4-°3-Ю-3м3/С

Величину Qs контролируют на поверх- ности оссходомером, установленным в нагнетательной магистрали насоса, она составила 4. м3/с.

Расход поглощения в интервале 84-90 м равен

10

AQ5-4

-3 м3/с.

Об - Q4 - (4,03 - 2,56) - 1,47Репрессия KS лласт A Ps-4 A P/J-3 + hs-4-tg 30° - 0,41 МПа, Коэффициент продуктивности интервала равен

v- 0.00147 oni щ-зм3/мпа

КпР5-4 я.О,19-б 0 4Т 3-ОГ1° -у/МПа

Дальнейшее увеличение репрессии путем увеличения расхода промывки не проводят, так как расчетное понижение при эксплуатации, выбираемое на основе типа насоса и проекта, соответствует 20 м.вод.ст., что равносильно созданию депрессии 0,2 МПа. В указанных диапазонах нагружения пласт исследован.

0

5

5

0

5

0

5

Определяют интервалы установки фильтров, которые соответствуют интервалам 48-54 м и 84-90 м. Модернизируют конструкцию скважины, экономят дорогостоящие фильтры.

Рассчитывают проектный дебит скважины

О Knpi -Wj + Кпр2« W2 + Кпрз W3 +

+ Knp4 W4

где Wb4 - площади фильтрации в 1-м...4-м интервалах скважины.

, (1,02 + 0,315 + 2,47 + 3.01)- з

10 3 6,82-10 3-/МПа . с

Учитывая, что расчетное понижение составляет 0,2 МПа, то ожидаемый дебит равен

Q 6,82 103-0,2 1,36-10 3 м3/с.

Внедрение способа позволило оперативно исследовать скважину, выделить про- дуктивные интервалы. Получена удовлетворительная сходимость с эксплуатационными характеристиками скважины, реальный дебит которой составил 1,54-10 м3/с. Некоторое увеличение дебита в сравнении с расчетными по данным экспресс- метода значениями объясняется несколько более низкой приемистостью скважины при наливе, чем продуктивность при откачке.

Формул а изо б ре тени я

Способ исследования пласта, включающий спуск колонны труб в скважину, закачку в нее жидкости с постоянным расходом и определение дифференциального давления в интервале исследуемого пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности исследования одновременно всей толщины пласта, закачку жидкости в скважину осуществляют поэтапно с изменением расхода на каждом этапе и замеряют дифференциальное давление в за- трубном пространстве по всей толщине исследуемого пласта, а по данным замера выявляют зоны поглощения жидкости и их фильтрационные свойства.

«о

с

Кф, м/су/п.

Hnprfcym/

У7Л

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при гидродинамическом исследовании скважин. Цель - повышение информативности исследования одновременно всей толщины пласта. Через колонну труб, спущенную в скважину, закачивают жидкость с постоянным расходом. В затрубном пространстве замеряют дифференциальное давление по всей толщине исследуемого пласта. Замеры повторяют при нескольких режимах закачки жидкости. По данным замеров дифференциального давления выявляют зоны поглощения жидкости и их фильтрационные свойства Зил.