СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ ПЛАСТОВ В ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИНАХ Советский патент 1973 года по МПК G01V5/10 E21B47/00 E21B47/12 

1

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике и может быть использовано при исследовании обсаженных скважин импульсным генератором нейтронов, особенно в осложненных условиях, таких как осолонение цемента за колонной и проникновение пластовой воды в нефтеносный пласт и др.

В настоящее время для исследования обсаженных (остановленных и работающих фонтанным способом или при помощи щтанговых насосов) скважин щироко применяют импульсные нейтронные методы - импульсный нейтрон-нейтронный метод (ИНЫМ), импульсный нейтронный гамма-метод (ИНГМ), метод, основанный на активации ядер некоторых элементов (например кислорода), и т. д. При их помощи решают такие задачи, как определение водонефтяного контакта, определение мест поступления воды в скважину и скорость ее движения по стволу скважины, поиски ранее пропущенных продуктивных интервалов и др. Работы проводят с импульсным нейтронным генератором, снабженным либо детектором нейтронов, либо детектором гамма-квантов (т. е. методом ИННМ, или ИНГМ с сопутствующими методами).

Однако при раздельном использовании этих методов однозначная интерпретация результатов измерения сильно затруднена, а иногда приводит к ощибочным результатам. Например, в случае осолонения цемента за обсадной колонной, что часто наблюдается против нефтенасыщенных перфорированных (за счет проникновения при глушении на некоторое время скважины пластовой водой), и неперфорированных (в результате затрубной циркуляции пластовой воды) интервалов, в случае образования зоны проникновения пластовой воды в нродуктивный пласт и в случае глинизированных продуктивных пластов.

Известен способ выделения глинизированных продуктивных пластов, который осуществляют следующим образом.

При измерении макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов вводят поправки путем умножения измеряемого значения макроскопического сечения на отнощение скорости счета тепловых нейтронов к скорости

счета гамма-квантов, измеряемых зондами не одинаковой величины. Точность этого способа низка из-за того, что для измерения отнощения скоростей счета используют зонды разной величины. Кроме того, в измеряемую величину вводятся дополнительные погрещности: в случаях осолонения цемента (а это, как упоминалось выше, наблюдается против больщинства нефтеносных пластов) и проникновения соленой жидкости в нефтеносный пласт -

понижая, а в других случаях, например глинистого продуктивного пласта, - повышая, причем в разной степени.

Целью изобретения является повышение эффективности и однозначности онредёления характера насыш,ения пластов, а также исключение временной зависимости.

Для этого одновременно с данными импульсного нейтрон-нейтронного и импульсного нейтронного гамма-методов, регистрируемыми зондами одинаковых размеров, измеряют отношение скорости счета гамма-квантов радиационного захвата преимуш,ественно хлора к скорости счета тепловых нейтронов и по величине этого отношения совместно с данными импульсных нейтронных методов определяют характер насыш;ения пластов. Для исключения временной зависимости отношения скорости счета гамма-квантов к скорости счета тепловых нейтронов измеряют во временном окне в интервале, превышаюш,ем 1,0 мсек после окончания нейтронного импульса.

Способ позволяет более надежно выделять продуктивные пласты независимо от заполнения ствола скважины, осолонения цемента за колонной и наличия неглубокого (меньше 20 см) проникновения соленой жидкости (Пластовой воды). Кроме того, способ позволяет выявлять глинизированные продуктивные пласты и определять коэффициент поглошения гамма-квантов в пласте.

Изобретение пояснено чертежом. На чертеже приведен график изменения отношения скорости счета гамма-квантов радиационного захвата к скорости счета тепловых нейтронов в зависимости от времени после окончания нейтронного импульса.

На кривых 1 - цемент за колонной против нефтеносного пласта, пресный; 2 - цемент осолонен; 3 - проникновение пластовбй воды ( с;м) в неф-Гепасыш.енный пласт.

В основу способа установленная исследованиями на модели нефтенасьщенного пласта различная чувствительность методов ИННМ и HTiFM к осолонению цемента за колонной и к проникновению пластовой воды в нефтена1сыш,енный пласт.

Способ заключается в том, что скважинным импульсным генератором нейтронов, снабженным расположенными на одинаковом расстоянии от мишёНй ускорительной трубки детекторами тепловых нейтронов и гамма-квантов, проводят одновременные исследования методами ИННМ и ИНГМ (записывают непрерывные диаграммы на выбранных задержках, определяют по точкам или записывают непрерывную диаграмму значений эффективного времени жизни тепловых нейтронов по кривым спада плотности тепловых нейтронов (n{t)) и гамма-квантов (f(t)), и определяют отношение скорости счета гамма-квантов к скорости счета тепловых нейтронов в выбранном временном окне. После этого путем совместного рассмотрения значений отношения скоростей счета со значениями параметров Тэ(п) и Тэ(у) или с кривыми ИННМ и ИНГМ

определяют характер насыщения пласта. При этом могут встретиться следуюш,ие случаи:

а)значение отношения скоростей счета низкое (3); .значения Тэ(я) и taiy) в пределах погрешности измерения равны и соответствуют нефтенасыщенным пластам; скорости счета в каналах высокие. Этот случай соответствует нефтенасыш.енному пласту без проникновения соленой воды и без осолонения цемента за колонной;

б)значение отношения скоростей счета в 2-3 раза выше, чем против чистого нефтенасьщенного пласта; значение taCv) несколько (10%) пониженное, значениеСэ(/г) соответствует среднему значению между нефтенасыщенным и водонасыщенным пластом; резко изменяются кривые спада плотности тепловых нейтронов на малых временах задержки, экспоненциальный участок кривой начинается на 400-500 мксек позже и скорость счёта тепловых нейтронов при задержках мксек уменьщается примерно в 6 раз, скорость счета гамма-квантов на задержках 1000-1200 мксек уменьшается в 1,5-2 раза. Этот случай соответствует нефтенасыщенному пласту, Против которого цемент за колонной осолонен;

в)значение отношения скоростей счета приблизительно в 5 раз выше, чем против чистого нефтенасыщенного пласта; значения Тэ(«) и ТЭ(У) сильно различа:ются, Тэ(г) близко к водонасыщенному пласту, значение Тэ(у) в 1,5-2 раза меньше, чем против нефтенасыщенного пласта; кривые спада плотности тепловых нейтронов и гамма-квантов радиационного захвата выходят на экспоненциальный участок за пределами 1500 мксек задержки. Этот случай соответствует нефтенасьПценному пласту с проникновением солёйой (пластойой) воды на глубину 10-15 см;

г)отношение скоростей счета высокое (5), значения Тэ(«) и Тэ(7) равны и соответствуют водоносному пласту. Этот сЛучЙй соответствует водоносному пласту;

д)отношение скоростей счета низкое (:1) значения ТэСп) и Тэ(7) близки и Несколько (на 20-30 %) выше, чем против водоносного пласта. Этот случай наблюдается против нефтеносных глинизированных пластов. Низкая скорость счета против таких пластов связана с низкой энергией гамма-квантов, испускаемых некоторыми элементами (например бор, редкоземельные элементы и др.), содержащимися в глинах, при захвате тепл:овых нёйтронов. Эти гамма-кванты, не доходя до детектора, поглощаются.

Как видно из чертежа, кривые отношений скоростей счета, начиная с некоторой величины задержки (в случае пресного цемента с 500 мксек, в случае осолоненйого цемента с 900 мксек) не изменяются, и их величины зависят, в основном, от коэффициента диффузии и времени жизни тепловых нейтронов и коэффициента поглощения гамма-квантов. Рассмотрим простейшие приближения нестациойарного распределения тепловых нейтронов и гамма-квантов радиационного захвата в однородной среде. Для тепловых нейтронов это распределение выражается формулой (r,f) (4uD)-3/2 ехр (- -f - ) , (1) а для гамма-квантов радиационного захвата в той же точке .A 4DtJ 2Dt N-,(r,t): (4r.Dtfl 1 x()h(xr). где D - коэффициент диффузии тепловых нейтронов; t - время после окончания нейтронного импульса; т - среднее время жизни тепловых ней- 20 тронов; г - расстояние от источника до рассматриваемой точки (длина зонда). Отнощение (2) к (1) для больщих времен пропорционально коэффициенту диффузии 25 тепловых нейтронов, обратно пропорционально времени жизни тепловых йбйтронов и -коэффициенту поглощения гамма-квантов в данной среде. р 1 Отсюда видно, что, измеряя время жизни тепловых нейтронов по кривым спада их плотности, коэффициент диффузии тепловых ней- 35 тронов по кривым спада плотности тепловых нейтронов на двух зондах известными методами и отношение скорости счета гамма-квантов радиационного захвата к скорости счета тепловых нейтронов при временах задержки, 40 когда это отнощение не изменяется во времени, можно вычислить коэффициент поглощения гамма-квантов в данной среде. Возможность оценки изменения содержания хлора в цементе во времени против неперфо- 45 5 10 15 30 рировапных нефтенасыщенных пластов путем регистрации отношения скоростей счета позволяет получать дополнительную информацию при контроле за обводнением коллекторов, контроле за перемещениями нефти и, в некоторых случаях (если ранее цемент против нефтеносного пласта был осолонен), по опреснению цемента против нефтеносного пласта определять прорывы пресных закачиваемых вод. Наиболее благоприятным условием проведения исследований является заполнение скважины однородной соленой водой, что обычно выполняется для большинства обсаженных скважин. Например, в эксплуатационных скважинах ствол до насосно-компрессорных труб всегда заполнен пластовой водой, даже если скважина отдает почти безводную нефть. Предмет изобретения 1. Способ определения характера насыщения пластов в обсаженных скважинах, основанный на исследовании импульсными нейтронными методами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и однозначности определения характера насыщения, одновременно с данными импульсного нейтрон-нейтронного и импульсного нейтронного-гамма методов, регистрируемыми зонда1 Ш одинаковых размеров измеряют отнощение скорости счета гамма-квантов радиационного захвата, преимущественно хлора, к скорости счета тепловых нейтронов и по величине этого отношения совместно с данными импульсных нейтронных методов определяют характер насыщения пластов, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения временной зависимости, отнощение скорости счета гамма-квантов к скорости счета тепловых нейтронов измеряют в временном окне в интервале, превышающем 1,0 мсек после окончания нейтронного импульса.

.ea

мнеен