Способ исследования водоносного пласта Советский патент 1980 года по МПК G01V9/00 G01V9/02 

1

Изобретение относится к гидрогеологии, в частности к области исследования характеристик водоносных горизонтов.

Известен способ иссле. гидродинамических параметров пласта включающий создание импульсов давления .в возмущающей скважине и регистрацию процесса гидродинамического возбуждения пласта в реагирующей скважине. Регистрация процесса возбуждения осуществляется путем измерения величин потоков пластового флюида в исследуемой-или в реагирующей скважине при помощи расходомеров-дебитометров 1 .

Известен также способ исследования водоносного пласта, основанный на определении его фильтрационных характеристик путем создания в скважине возмущающего воздействия и измерении параметров пластового флюида в реагирующих скважинах.

Способ включает создание возмущающего воздействия в скважине и измерение расхода осевого потока в функции глубины одновременно в возмущающей и реагирующей скважИнах при двух различных по интенсивности возбуждениях, пр.ичем измерение

расхода в реагирующей скважине производят также в функции времени, начиная с момента возбуждения 2, Все известные способы позволя5 ют определить единовременно только гидродинамические, а именно фильтрационные характеристики пласта, на основании данных об изменении расхода плас -ового флюида в процес10 се гидродинамического возбуждения пласта. Вследствие этого процесс гидрогеологического исследования скважин, который включает в себя . определение не только фильтрацион 5 ных, но и емкостных характеристик, требует больших затрат времени.

Цель изобретения - обеспечение одновременного определения фильтрационных и емкостных характеристик

20 пласта.

Поставленная цель достигается тем, что возмущающее воздействие создают путем возбуждения в пласте

25 упругих колебаний, а в реагируюпдах скважинах измеряют величину приращения давления пластового флюида и время распространения поперечной волны/ с момента возбуждения, по

30 кбторйм определяют величину порисгости и коэффициента фильтрации из следующих соотношений;

v-l yC9-P5-V«J

(3) , )Р ЯР . Г„&Ргпа Гй) где V- скорость распространения волны; J- - коэффициент Ляме р - плотность пористого материала;Ос, плотность скелета породы; -г плотность флюида Ф - пористость -коэффициент фильтрации - расстояния от возмущающей скважины до ре агирующи х; -коэффициент диссинации взрыва в среде; ( максимальные приращения давления пластового флюида в реагирующих скважинах. Упругие колебания в пласте возбуждают путем взрыва кумулятивного заряда, предварительно гидроизолируя возмущающую скважину по обе стороны от зарядана уровне границ исследуемо го пл.аст а., Момент прихода волны определяют по максимальному приращению давлени в реагирующих скважинах. Осуществление одновременного определения характеристик пласта бази руется на соотношениях между скоростью распространения поперечной вол ны упругого колебания и пористостью пласта - с одной стороны и максимал ным приращением давления пластового флюида до и после возбуждения пласт и коэффициентом фильтрации - с друг Соотношение (2) получено следующ образом. Рассмотрим пластр в котором кумул тивный заряд представляет собой тон кую нить. Тогда после взрыва в сред распрастраняется волна сжатия. Если в среде отсутствует диссипация энер пяи, то величина максимального приращения давлени.я 41гп«) ) на расстоя нии о: от заряда будет следующая;

где А - константа, зависящая от мощности взрыва на единицу длины заряда.

В случае наличия диссипации, это соотношение будет иметь дополнительный множитель 1 т.е.

р (,-Kv

Г man г

где К - коэффициент диссипации энергии взрыва в среде,

Коэффициент диссипации тесно связсч с величиной коэффициента фильтр ации.

г-г

VC % к А РтахСГд)

наконец

г тс11-.(г, Принимаем что сила трения на единицу объема флюида между флюидом и скелетом породы пропорциональна их относительной скорости V, т.е. FTP . , где К - коэффициент, также определяющий диссипационные характеристики среды. Кроме того, при установившемся движении, т.е. когда V const, должно соблюдаться равенство сил трения и сил, вызывающих движение флюида F,. F -grac5l р где Р - давление. Таким образом F Р„ grad Р и, наконец, V- grad Р(9) Сравнивая выражение (7) с записью закона Дарси, можно сделать вывод, что коэффициент фильтрации Кф обратно пропорционален величине К и, следовательно, коэффициенту диссипации К. Отсюда, если; известны величины максимальных приращений давлений флюида в скважинах, удаленных, соответственно, на расстояния г и г от возмущающей скважины, то Р- .()г- ЬРтах( ) тах() е ) K()en-llj 12i (г,) 4 -u moivt (-/it К -&п .с.Л

В пpeдлaгae v oм способе наличие в качестве возбуждающего воздействия упругих колебаний позволяет по измеряемым в реагируюцщх скважинах временам распространения поперечных волн и по известным расстояниям между скважинами определять пористость пласта. При этом объем влаги в закрытых порах, а также занятый конституционной водой в пористость не входит. Следовательно, найденная величина будет отражать значение активной пористости, т.е. емкостные характеристики пласта.

Вместе с тем, поперечная волна, распространяясь, создает в пласте приращение давления, которое измеряется в реагирующих скважинах. Помаксимальному приращению давления, измеренному в двух С1 важинах разноудаленных от возмущений, определяют коэффициент фильтрации пласта.

Время распространения поперечной волны от возмущающей скважины до реагирующей определяется по моменту появления максимального приращения давления пластового флюида в реагирующей скважине.

Таким образом,, возмущение пласта посредством упругих колебаний дает возможность одновременного изменения двух величин, по которым определяются фильтрационные и емкостные характеристики, причем измерение одной величины тесно связано с измерением другой.

Для создания в пласте упругих колебаний необходимо перед взрывом кулятивного заряда гидроизолировать возмущающую скважину по каждую сторну от заряда на уровне границ исследуемого пласта.

Определение фильтрационных и емкостных характеристик по указанному способу происходит следующим образом.

На уровне нижней границы пласта скважину гидроизолируют„ Затем закладывают куг 1улятивный заряд и гидроизолируют скважину на уровне верхне границы исследуемого пласта Начина с момента взрыва в измерительных скважинах.начинают измерять величины давлеЕШя, Времена распространения поперечных волн определяются по первому вступлению. Затем определяют величину максимального приращения давления в каждой реагирующей скважине по разности максимальной величины давления после взры- на и величины давления до начала возмущения. Зная величины времен распространения поперечных волн и максимальных давлений для двух скважин с помощью приведенных расчетных или находимых при калибровке эмпирических зависимостей находят как емкостные, так и фильтрзидионные характеристики исследуемэго водоносного пласта.

Предлагаемый способ не требует для осуществления специально разработанной аппаратуры и позволяет при помощи известных технических средств осуществить определение фильтрационных и емкостных характеристик исследуемого пласта одновременно, т.е. с меньшими затратами времени по сравнению с известными способами.

Формула изобретения

1. Способ исследования водоносного пласта, основанный на определении его фильтрационных характеристик путем создания в скважине возмущающего воздействия и измерении параметров пластового флюида в реагирующих скважинах, о т л и ч а юи и с я тем, что, с целью обеспечения одновременного определения фильтрационных и емкостных характеистик пласта, возмущающее воздействие создают путем возбуждения в пласте упругих колебаний, а в реагирующих скважинах измеряют величину приращения давлений пластового флюида и время распространения поперечной волны с момента возбуждения, по которым определяют величину пористости и коэффициента фильтрации из следующих соотношений:/

35

-/РТр.ф/к)

9 р,.(.Ф

Г.г.-1%

р к

.

.п (Гс.1

-скорость распространения

где V г- а:.

- коэффициент Ляме;

JJ Р

-плотность пористого материала;

§5 - плотность скелета породы; § - плотность флюида;

0 ф пористость; К - коэффициент фильтрации; г , г, - расстояния от возмущающей скважины до реагирующих; К - коэффициент диссинации

5 ввзрьша в среде;

, , маКСИмальные приращения давления пластового флюида в реагирующих скважинах.

0

2. Способ по П.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что упругие колебания в пласте возбуждают путем взрыва кумулятивного заряда,- предварительно гилроизолируя возмущгиощую скважину по обе стороны от заряда

5

7732517 8

яа уровне границ исследуемого плас-Источники -информации,

та,принятые во внимание при экспертизе

J. Способ по пЛ, о т л и ч а-- Авторское .свидетельство СССР ю ц и и с я тем что момент прихо- 185806, кл. Е. 21 В 47/10, 1966. да аолны рпределяют по максимальному приращению давления в реагя-5 2 Авторское свидетельство СССР рующих скважинах. 533898, кл. G 01 V 9/00, 1976.