Способ исследования нефтяных скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B47/00 E21B47/06 

Изобретение относится к контролю за разработкой нефтяных и газовых месторождений и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях действующих скважин.

Известен способ термического исследования скважин,при котором скважину останавливают,извлекают насосное оборудование, опускают НКТ, затем про1 ывают скважину, извлекают глубинное оборудование и спускают термометр. Термометром регистрируют температуру вдоль оси скважины. По результатам измерений судят о состоянии скважины и пласта ij.

Недостатками этого способа являются необходимость остановки скважины, проведение трудоемких спускоподъемных операций и закачки жидкости.

Известен также способ термического исследования действующих скважин, заключающийся в том., что регистрируют температуру вдоль ее ствола, при этом по, характеру термограммы оценив.ают состояние скважины. Информативность термометрии в этом случае Обусловлена, главным образом, эффектом Джоуля-Томсона и эффектом калориметрического смешивания потоков жидкостей в скважине 2.

Однако при совместной эксплуатации скважиной нескольких пластов затруднено выявление притока жидкости из вышележащего пласта, если ее температура близка к температуре потока жидкости в скважине и эффект калориметрического смешивания слабо

10 проявляется.

Кроме того, при наличии негерметичности искусственного забоя скважины и обсадной колонны невозможно однозначное ее определение. При на15личии случаев перетока жидкости по стволу скважины их верхних перфорированных Пластов в нижние невозможно однрзначное их выявление.

При наличии заколонного перетока

20 жидкости из вышележащих неперфорированных водоносных пластов в перфорированные затруднено его выявление.

Наиболее близким к предлагаемому является способ исследования нефтяных скважин, включающий регистрацию исходного распределения температуры вдоль ствола скважины, выделение интервала с .температурной аномалией, повторную регистрацию в выделенном

30 интервале распределения температуры по сечению скважины и сопоставление полученных термограмм l3j. Однако известный способ предназн чен для исследования остановленных сквагсин. Целью изобретения является обеспечение получения информации о состоянии действующей скважины. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу повторную регистрацию распределения температуры осуществляют в пределах радиуса ,обсадной колонны. Причем для определения наличия и направления движения жидкости в обсадной колонне измерение температуры в пределах радиуса производят в интервалах монотонного изменения температуры с глубиной и по измерению температуры судят о наличии и направлении движения жидкости. Для определения движения жидкости в эаколонном пространстве выше интер валов перфораций измерение температуры в пределах радиуса производят на глубине, соответствующей аномальному изменению вертикального градиен та температуры, причем о наличии движения жидкости судят по уменьшению температуры от стенки до оси скважины. Предлагаемый способ исследований скважин основан на том, что температура жидкости, поступающей из пласта и движущейся по скважине, как правило, отличается от температуры окружа щих пород. Вследствие теплообмена потока жидкости со стенками скважины возникает поперечный градиент температуры. Причем характер поперечного распределения температуры в действующей скважине зависит от дебита и направления движения жидкости в ство ле. Разность температур.у стенки скважины и на ее оси может достигать в потоке нескольких десятых долей градусов. Причем вне интервалов притока жидкости в скважину распределение температуры по радиусу скважины зависит от дебита (нулевому дебиту соответствует нулевой поперечный градиент). Указанные обстоятельства а также особенности радиального распределения температуры в зоне притоков позволяют однозначно выявить притоки жидкости в ствол скважины во всех случаях, включая случай отсутствия проявления эффекта калориметрического смешивания на продольной термограмме. Сопоставляя данные о продольном и .поперечном распределении температуры, можно судить о на личии и направлении потока жидкости в скважине. Так, если температура в исследуемом интервале скважины повышается с глубиной,то в случае отсутств движения жидкости температура во всех точках поперечного сечения сква жины одинакова, в случаях движения жидкости вверх или вниз температура у стенки скважины соответственно выше или ниже, че.м на удалении от стенки. В результате полученные с помощью предлагаемого способа данные можно использовать для определения притоков жидкости в скважину из перфорированных пластов, выявления мест негерметичности обсадной колонны и нарушения герметичности искусственного забоя, обнаружения перетоков жидкости по стволу скважины между перфорированными пластами, а также для решения других задач контроля работы скважин. Способ осуществляют следующим образом. Измеряют распределение температуры вдоль ствола скважины с помощью термометра, спускаемого в скважину, осуществляют предварительную интерпретацию данных, полученных при этом замере, в интервалах, где интерпретация затруднена или неоднозначна, измеряют распределение температуры по радиусу скважины, например с помощью устройства, фиксирующего датчик термометра на различных удалениях от стенки скважины. По сопоставлению полученного распределения температуры с термограммой вдоль ствола скважины судят о режиме работы и состоянии скважины. На фиг. 1 и 2 представлены графики конкретных реализаций способа; на фиг. 3 - устройство, используемое для реализации способа: а - вид прибора при закрытом фонаре, (J - вид прибора при открытом фонаре. На фиг. 1 обозначены;первая колонка - кривые электрометрии; вторая колонка Т - термограмма, зарегистрированная вдоль ствола скважины, третвя колонка Тг - распределение температуры по радиусу скважины на указанных глубинах , R - радиус обсадной колонны в дюймах (О соответствует оси скважины). Скважина глубинонасосная. Дебит скважины 10 м Усут воды. Интервал перфорации 1262,8-1265,8 м. Диаметр обсадной колонны 6 дюймов. С целью определения причины и источника обводнения скважины способ был реализован следукяцим образом. Через межтрубное пространство в скважину опускают термометр и измеряют распределение температуры вдоль ствола ее. Масштаб записи 0, на 1 см диаграммной ленты СФиг.1). На глубине 1243, 1260, 1280 м дополнительно измеряют поперечное распределени температуры. На термограмме Т в интервале 1242-1244 м отмечается небольшая температурная аномалия. Интерпретация термограммы в целом затруднительна. . Термограмма Т соответствует поперечному распределению температуры в скважине. На глубине 1243 м вид температурной кривой отличается от теоретической, т.е. температура жид кости у стенки скважины выше, чем на некотором удалении от стенки. Разность температур на стенке и на оси скважины в этом случае достигает О, 5° С. На глубине 1260 м поперечное рас пределение температуры согласуется по форме с теоретической, т.е. соответствует наличию движения потока жидкости в скважине вверх. На термограмме Т отмечается изменение наклона температурной криво выше глубины 1242 м относительно общего наклона температурной кривой ниже этой глубины. В интервале 1242-1244 м находится водоносный пласт. Очевидно, присутствие неболь шой температурной аномалии на Т и такой характер распределения температуры по радиусу скважины на Tj в этом интервале может быть связан лишь с проявлением эффекта дросселирования движущейся из водоносного пласта жидкости. Причем движение жидкости происходит за колонной. Учитывая наклон температурной криво выше глубины 1242 м .на Т и попереч ное распределение температурыв скважине на глубине 1260 м, можно сделать однозначное заключение о на личии заколонного перетока из непер форированного пласта в перфорирован ный, что и является причиной обводнения скважины. В зумпфе скважины распределение температуры по радиусу ее представляет прямую линию, т.е. температура вдоль радиуса скважины одинакова, что согласуется с теорией в случае отсутствия движения жидкости в этом интервале. На фиг. 2 обозначены: первая колонка Tj) - распределение температур вдоль ствола скважины; вторая колонка Т - распределение температур по радиусу скважины на указанных глубинах, R - радиус колонны в дюймах .О соответствует оси скважины) . Скважина эксплуатируется штанговым глубинным насосом. Дебит скважины 4 воды. Интервал перфор ции 1249,8-1251,8 м. Диаметр обсадной колонны 5 дюймов. С целью выявления причины обводнения на скважине был реализован предлагаемый способ. Порядок реализации способа такой же, как и в пре дыдущем способе. . На термограмме Т на глубине 1232 м отмечается излом (изменение наклона) температурной кривой. По характеру температурной аномсшии в интервале перфорации можно предполо жить, что пласт этот не принимает участия в работе. На термограмме Т представлено поперечное распределение температуры в скважине на трех глубинах 1228, 1244 и 1256 м соответственно. Характер распределения температуры на глубине 1228 м согласуется с теоретической кривой. На глубине 1244 м характер поперечного распределения температуры отличен от теоретического, т.е. температура у стенки скважины выше, чем на некотором удалении от нее. Таким образом, принимая во внимание наклон температурной кривой на Т выше и ниже глубины 1232 м, форму температурной аномалии в интервале перфорации, характер и вид поперечного распределения температуры на глубине 1228 м и 1244 м можно сделать однозначное заключение о том, что ни глубине 1232 м отмечается негерметичность обсадной колонны, через которую в скважину поступает жидкость. Причем жидкость, поступая в скважину, разделяется на два потока: часть жидкости (4 ) отбирается насосом из скважины, другая часть перетекает внутри колонны в перфорированный пласт. В зумпфе скважины движение жидкостм отсутствует. Таким образом, причиной обводнения скважины является негерметичность колонны на глубине 1232 м. Кроме того, в скважине отмечается внутриколонный переток жидкости, что ведет к заводнению продуктивного пласта. Для оеализации способа можно использовать устройство, позволяющее вести непрерывную, либо поточечную регистрацию температуры по радиусу скважины (фиг.З). Устройство представляет собой термометр, снабженный управляемым пружинным фонарем 1, что позволяет по команде с поверхности земли фиксировать датчик 2 температуры на различных расстояниях от стенки скважины. В процессе измерения температуру регистрируют как функцию расстояния датчика термометра от стенки скважины на заданной глубине. Диаметр термометра 26 мм, что позволяет проводить исследования через межтрубное пространство или НКТ. Предлагаемый способ, по сравнению с известными, позволяет повысить эффективность термических исследований действующих скважин при решении задач однозначного определения работающих интервалов при исследовании скважин, эксплуатирующих несколько продуктивных горизонтов, определения негерметичности искусственного забоя скважины и обсадной колонны, выявления случаев внутриколонного перетока жидкости из верхних перфорированных пластов в нижние, обеспечения возможности определения движения жидкости за колонной из вышележащих неперфорированных водоносныхj пластов в перфорированные.

.Формула изобретения

1,Способ исследования нефтяных скважин, вклйчакядий регистрацию исходного распределения температуры вдоль ствола скважины, выделение интервала с температурнбй аномалией, повторную регистрацию в выделенном интервале распределения температуры по сечению скважины и сопоставление полученных термограмм, отличающийся тем, что, с целью обеспечения получения информации о состоянии действующей скважины, повторную регистрацию распределения температуры осуществляют в пределах радиуса обсадной колонны.

2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что, с целью определения наличия и направления движения жидкости в обсадной колонне, измерение температуры в пределах радиуса производят в интервалах монотонного изменения температуры с глубиной и по измерению температуры судят о наличии и направлении движения жидкости.

3. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью определения движения жидкости в заколОнном пространстве выше интервалов перфорации, измерение температуры в пределах радиуса производят на глубине, соответствующей аномальному изменению вертикального градиента температуры, причем о наличии движения жидкости судят по уменьшению Температуры от стенки до оси скважины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Дахнов В,Н., Дьяконов Д.И. Термические исследования скважин. Гостоптехиздат, 1952, с, 252.

2.Дворкин И.Д. и др. Термометрия действующих скважин. Уфа, Башгосуниверситет, 1976.

3.Journal of Petroleum Technolog June. V. 31, No 6, 1979,p. 676-682 (прототип).

КСnc

/6.0474 ZO 30 W SO eOoMf

,

«;

/

7.0S.7ff

f 1.S 0

т n zzrc

.

«« «