Способ определения сообщения пластов в обсаженных скважинах Советский патент 1983 года по МПК G01V1/40 G01V1/00 

Изобретение относится к промыслово-геофизкческим исследованиям и может быть использовано для оценки качества разобщения нефтегазоносных и водоносных пластов и подготовки ремонтно-изоляционных работ в обсаженных скважинах. 1 Известен способ определения эаколонного сообщения пластов в модели обсаженной скважины, возникающего пр перепадах гидравлического давления между пластами, по максимальным- амплитудам шумов в различных областях спектра частот, регистрируемым дискретно с помощью набора полосовых фтт трон 1 . . Однако этот-способ, основанный на предложении о прямой зависимости ско рости потока от перепада гидравличес кого давления между пластами в заколонном пространстве, установленной в упрощенной модели заколонных каналов имеет существенные ограничения при применении его в реальных обсаженных скважинах с зацементированным заколо ным пространством. В частности, этот способ не учитывает влияния перепада давления в скважине на раскрытость каналов,, например, таких широко распространенных, как зазоры между цементным кольцом и колонной или стенкой скважины 2 и поэтому часто не . эффективен. Так, уже при перепадах давления в несколько МПа эти зазоры могут смыкаться и выявление эаколонного потока между пластами становится невозможным. Кроме того, интенсивность шумов от заколонного потока, возникающего в некоторых скважинах, недостаточна для его выявления. Наиболее близким по технической сущности является способ определения сообщения пластов в обсаженных .скважинах, основанный на изучении амплитудно-частотных характеристик акустического шума,возникающего от потоков флюида между пластами в заколонном пространстве,возбуждаемых повышением пе- репада давлений с устья скважины 3. При этом повышается эффективность исследований за счет того, что существенно возрастают амплитуды шумов -хзт негерметичности колонны, сообщающейся с высокоприемис Елми пластами в интервале отсутствия цемента. Известный способ характеризуется также недостаточной эффективностью вьщеления сообщения по заколонному пространству малоприемистых пластов через кольцевые и трещинные каналы малой раскрытости. Цель изобретения - повышение эффе тивности определения сообщения пластов в обсаженных скважинах путем выделения заколонных перетоков в каналах, раскрытость которых зависит от перепада давлений. Указанная цель достигается тем, что в известном способе определения сообщения пластов в обсаженных скважинах, основанном на изучении амплитудно-частотных характеристик акусти ческого шума, возникающего от потоко флюида между пластами в заколонном пространстве, возбуждаемых повышением перепада давления с устья скважины, производят регистрацию максимальных составляющих амплитуд шума и их частот против отверстий перфорации, явля ющихся, началом заколо.дных каналов, в процессе задаваемогоизменения перепада давлений, определяют давление, при котором начинается увеличение час тоты шума, после чего восстанавливают начальное давление и прослеживают -каналы заколонного сообщения путем повторения -указанного цикла в других точках при повышении перепада давлений до значения, установленного выше или - непрерывно по стволу при перепа де давлений, не превышающем установленное. С цёльнз исключения заведомо неэффективных циклов ремонтно-изоляционных работ путем определения перепада давлений, при котором заколонный поток отсутствует, производят в процесг се увеличения перепада давления регистрацию амплитуд шумов в области частот от 2-4 кГц, характеризующих внут риколонйый поток, и по равенству, амп литуд в области 2-4 кГц и максимальных составляющих амплитуд шума определяют перепад давления, при котором заколонные каналы перекрываются полностью. На чертеже показаны графики. На чертеже обозначено: I график изменения гидравлического давления Р на границе интервала перфорации ил участка негерметичной колонны в сква жине; 2 и 3 - графики изменений максимальной амплитуды Ац) шума и его частоты; 4 - изменение амплитуд шумов в области 2-4 кГц; точка а хара теризует начало уменьшения сечения каналов; точка б - снижение шумов за колонного сообщения до уровня шумов внутриколонного потока. Способ реализуется следующим обра зом. Прибор с гидрофоном устанавливают против крайних отверстий перфорации или негерметичности (т.е. в одной из точек выхода заколонного канала во внутриколонную полость,где закблоннь канал заведомо сущес твует) и медленн (со скоростью несколько МПа/мин) изме няют(Например повышают,давление до максимально допустимого для данной скважины,в нашем примере до 100 кГс/см. При этом регистрируют максимальную амплитуду шумов АШ, возникающих внутри колонны и по заколонным каналам от потока жидкости, которая характеризует звуковое давление, принятое гидрофоном, и регистрируется (после усиления) стандартным пиковым интегратором; частоту щ- итума максимальной амплитуды, которая представляет собой мгновенные- частоты .преобладающих по амплитуде шумов, возникающих в указанных выше условиях, регистрируется в виде длительности полупериода волны, выделяе юй для измерения вышеуказанной амплитуды. Отсчет полупериода ведется от некоторохО уровня дискрими нации (по амплитуде), осуществляется измерительным мультивибратором,соотгветствующая длительность проп6р1д1иональна току выходного интегратора стандартно1 о типа. В высокопроизводительных скважинах при необходимости исключения влияния шумов внутриколонного потока регистрируют амплитуду шумов Ащ в области частот 2-4 кГц, характеризуквдих поток в трубе диаметром 130-150 мм. Ука-. занная амплитуда выделяется с помощью фильтра, регис грируется стандартным интегратором для учета фона шу1.1ов, определяемых приемистостью перфорированного .пласта. Сбросив перепад давления, анализируют форму полученных графиков и по началу повышения частоты (в точке а) определяют давление, при котором амплитуды заколонных шумов максимальны (и, следовательно, наиболее легко регистрируемы) , а по достижению равенства обоих ( Ацз и АЦЗ ) амплитуд (в точке б) определяют давление, при котором заколонные каналы смыкаются и весь шум определяется шумом внутрико-лонного потока, зависящего, в свою очередь, от приемистости перфорированного пласта. Далее передвигают прибор в другую точку (через 1-2 м) и в случае необходимости только прослеживания каналов ограничиваются повторением цикла измерения до перепада давления не выше давления, характеризуемого точкой а, а в случае необходимости и оценки давления смыкания заколонных каналов проводит цикл измерений до перепадов давления, технически допустимых для данной скважины (обыхно 100-150 ат) . Выбираемая предполагаемым способом оптимальная величина перепада давления Л. (смотри чертеж) обеспечивает прежде всего такое оптимальное раскрытие контактно-трещинных каналов и режим фильтрации потока для конкретного типа каналов в исследуемом интервале, при которых наиСолее значительно изменяются характеристики шума, а следовательно, обеспечивает и наиболее эффективное определение границ сообщения пластов Увеличение перепада давления после TO4Kji а до величины Р может приводить уже к смыканию ука занных каналов. За счет расширяющейся под давлением колонны и деформации самого цементного кольца смыкаются за зоры между цементным кольцом к колон ной или породой, а также -вертикальные трещины в самом цементном кольце, что обуславливает повышение преобладающей частоты шума, но с одновременньм ослаблением амплитуды до значений соизмеримых с фоновыми (в области точ ки б) . Регистрируемые в процессе повышения перепада давления амплитуды шума в диапазоне 2-4 кГц характеризуют вну триколонный поток, величина которого обычно растет пропорционально перепаду давления, действующему на интервал перфорации. Поэтому, когда внешние заколонные каналы полностью перекрьшаются, максимальные шумы уменьшаются не до нуля, а до величин, характеризующих внутриколонный поток: (точка б). Таким обраЭом, исследовать переточные каналы целесообразно при перепадах давления не выше установленного (точка а), а условия перекрытия их - при больших перепадах (точка б). Поэтому прослеживание сообща ощихся каналов производят в каждом исследуемом участке при доведении давления до установленного (и сбросе его), а определение давления, при котором каналы перекрьюаются, только в нескольких (2-3) точках и при доведении давления до максимально ожидаемого при ремонтной продавке темпонажной смеси, планируемой в дальнейшем. Таким образом, необходимость изучения давления, при котором заколонные каналы смыкаются, обусловлена необходимостью исключить неэффективные режимы ремонтной продавки цемента. По лоса частот 2-4 кГц, характеризующих потоки жидкости внутри колонны, установлена по опыту исследования большого количества производственных скважин . Измерения по данному способу реали зованы с аппаратурой диаметром 36 мм, включающей, кроме каналов шумоиндикадии, также и каналы активного акустического зонда длиной 1,7 м с частотой излучения 25т35 кГц. Непрерывное измерение преобладающей частоты шума в данном способе, осуществляемое с помощью измерителя длительности преобладакнцего (видимого) периода колебаний или счетчика этих периодов, менее трудоемко и более эффективно по сравнению с дискретно-избйрательнь, т.е. с помощью нагбора фильтров так как исключает вероятность пропуска интервалов эаколонньос потоков в случаях произвольной заранее неизвестной частоты шума во вс&л диапазоне частот от десятков Гц до десятков кГц. Преимущество предлагаемого способа заключается в повышении геологоэкономической эффективности, обусловленной возможностью выделения эакопонных перетоков в малодебитных и малоприемистых скважинах, более точной оценкой характера и причин нарушения , изоляции пластов и обсаднызГ колонн, необходимых для целенаправленного совершенствования технологии цементи рования и ремонтно-изоляционных работ Т1О разобиению пластов в обсаженных скважинах, обеспечивающейвысокую экономичность эксплуатации скважин. Фо1Ж5ула изобретения 1.Способ определения сообщения пластов в обсаженных скважинах, основанный на изучении амплитудно-частотных характеристик акустич-еского шума, возникавшего от потоков флюида между пластами в даколонном прос- ранстве, возбуждаемых повькпением перепгща давлений с.устья скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности определение сообщения пластов в обсаженных скважинах путем вьщеления заколонных перетоков в каналах; раскрытость которых зависит от перепада давлений, производят регистрацию максимальных составляющих амплитуд шума и их частот против отверстий перфорации, являющихся началом заколонных каналов, в процессе задаваемого изменения перепада давлений, определяют давление, при которс начинается увеличение частоты шума, после чего восстанавливают начальное давление и прослеживают каналы заколонного сообщения путем повторения указанного цикла в других точках при повышении перепада давлений до значения, установленного выше, или - напрерывно по стволу при перепаде(Давлений, не превышающем установленное. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я .тем, что, с целью исключения заведомо неэффективных циклов ремонтно-изоляционных работ путем определения перепада давлений, при KOTqром заколонный поток отсутствует, производят в.процессе увеличения перепада давлений регистрацию амплитуд шумов в области частот от 2-4 кГц, характеризующих внутриколонный. поток, и по равенству амплитуд в области 2-4 кГц и максимальных составлягсиих амплитуд шума определяют перепад давлений, при котором заколонные каналы перекрываются полностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Мс. Kinley R. М. The Structure jand Jnterpretation of hoise from Plow behing Cemented Casing. - Материал : Фирмы Essoproduction research. CoI USA. Перевод 203. ПМ ГЛНТБ СССР 1-2,

Указатель переводов. М., ВУП, 33, 1977, с. 63.

2.Кирпиченко Б.И., Клеев А,М. и

др. Некоторые результаты определения О

методом АК заколонного сообщенияв скважинах Татарии. НТС Нефтяное хо зяйство, 1974, 2, М., Недра, с. 21-24.

3. Кирпиченко Б.И., Сержантов k.А Оперативный способ выделения интерваг лов негерметичности колонны Э.И. Разведывательная и промЕлшленная геофизика, 1978, 4, М., Недра, с. 12 (прототип).

.§

«I