Способ исследования скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B47/00 E21B47/06 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к исследованию пластов и скважин, и может, быть использовано на стадии поискрво-разведочных работ и на стадии пробной и промьплленной эксплуатации нефтяных, и газовых месторождений. Упругие характеристики {коэффициент сжимаемостиj модуль сдвига, гмодуль Юнга, коэффициент Пуассона) /обычно определяют в лаборатории, посредством тензометрических исследований образцов горных пород Однако лабораторные исследования не дают полной характеристики всего разреза пород, так как не все пластовые условия залегания горных пород можно смоделировать. Известны акустические способы ис следования, горных пород, заключающи еся в том, что при акустических исследованиях деформацию горных пород определяют по замерам скорости распространения пррдольньах Р и поперечных волн S в горном массиве. Акустические способы изучают рас пространение слабых к сильных полей продольных и поперечных упругих волн в пористых средах, насыщенных {водой, нефтью или газом, и устанавливают функциональные или корреляционные связи между основными акустическими и физико-механическими параметрами нефте-, водо- и газонасыщенных пород. Зная скорости распространения Про дольных Vp и поперечных волн и коэффициента затухания этих волнс р , ofs определяют расчетным путем деформационно-упругие характеристики пласта (модуль Юнга Е, сдвига G, коэффициент бокрвого распора К). Определив модуль Юнга Е и коэф,фициент Пуассона V, рассчитывают коэффициент упругости пласта. : -irCi- V), значение которого используется при оценке запасов нефти и газа. Таким образом,определение коэффициента упругости пласта по данным акустических исследований требует предварительного определения модуля Юнга и коэффициента Пуассона, которые определяются в лабораторных условиях. В сбязи с этим, особое значение приобретает разработка такого способа исследования продуктивных плас :тов, который позволил бы определять их упругие характеристики непосред ственно при исследовании скважин . Известен также способ исследования скважин продуктивного пласта пу тем измерения деформации и давления продуктивного пласта, согласно кото рому прессиометр, представляющий . собой эластичную камеру бокового да ления и основанный на принципе измерения радиальных деформаций расширяющейся упругой камеры,помещают в скважину на требуемую глубину, зате посредством сжатого газа создают давление и замеряю1; деформацию горных пород в радиальном,направлении. В ходе испытаний нагрузки создают ступенями (через 0,25 и 0,5 кгс/см Время приложения следующей ступени нагрузки определяют по затуханию де формации породы от предыдущей нагрузки 2. Изменение объема упругой камеры замеряют через каждые 2 мин в течение 10 мин до стабилизации деформаций. Одно испытание занимает 30 мин По результатам .проведенных измерений строят график зависимости полученной деформации от приложенного давления, а затем по нему определяют упругие характеристики горны пород З. Максимальное давление на горную породу, осуществляемое данным спо.собом, составляет не более 20 атм, причем измерения можно производить на глубине не более 50 м, вследствие чего данный способ не может быт применен при исследовании скважин, вскрывших нефте- и газоносные пласт которые залегают на глубине 1000-. 5000 м и давление в которых составляет от 100-500 кгс/см. Кроме того, известный способ служит для исследования боковой деформации горных пород, в то время как при исследовании скважин нефте газоносного продуктивного пласта необходимо исследование вертикальных смещений горных пород. Цель изобретения - повышение точности определения упругих характеристик продуктивного пласта. Поставленная цель достигается тем что согласно способу исследования скважин, включающему измерение давления и деформации продуктивного пласта, измеряют расстояние между двумя произвольно выбранными по толщине пласта точками и соответствующе ему давление в скважине, пускают сквсшину и повторно измеряют рассгояние между первоначально выбранными точками и соответствующее ему давление при стационарном режиме рабоТы скважины, по разнице замеров расстояний между выбранными точками и соответствующих им давлений в остановленной и работак)щей скважине определяют вертикальную деформацию пласта. . Для осуществления предлагаемого способа останавливают скважину после восстановления в ней давления, спускают на забой деформограф и глубинный манометр и измеряют расстояние между двумя произвольно выбранными по толщине пласта точками h и соответствующее ему забойное давление Р . Затем пускают скважину в работу и после стабилизации в ней режима, когда дебит и забойное давление постоянны Q const и P const, т.е. в течение длительного времени не меняются, вторично замеряют рас стояние между теми же фиксированными точками h и соответствующее этому режиму забойное давление Р . По разнице расстояний между фиксированными точками вычисляют деформацию пласта ДЦ h -h2 и соответствующее ей изменение давления Д Р Р -, Р . Для определения упругих характеристик продуктивного пласта рассмотрим следующую схему. Пласт, насыщенный жидкостью или газом, представим как среду, состоящую из скелета и жидкости. Масса жидкости М будет равна М РЖ- плотность жидкости, г/см ; где Рх h-1 мощность продуктивного пласта, занимаемая жидкостью, см. Имея в виду, что в процессе разработки (эксплуатации) масса переменна, найдем (3M--f dl) (3) Принимая, что жидкость и среда подчиняются закону Гука, заменим а9ж.ар К - модуль объемного сжатия жидкости, кгс/см ; dP - изменение давления в пласте, кгс/см ; К - модуль объемного сжатия г среды, кгс/см ; dhj - изменение мощности h. скелета, соответствующее изменению давления dP, сМ. зменение мощности (толщины) та dh dh-)+dh Тогда уравнение (3) с учетом (4), (5) и (6) можно записать а1А.(а(,-ак),мь fAJ- Кср-Чж р Из (7) найдем jM-Mt , JVVii dVi КСР Имея в виду, что )). (9) 1где m - пористость пласта, уравнен (8) представим в вКде d/W PiKCi-tvi) . РЖ . - dti dF kepКж . Из уравнения (10) легко можно найти модуль объемного сжатия жид кости Kyf и среды КСР или коэффици упругоемкости пласта .i. 6М , ( .±:2rL.-L+±,liL vi vnladP уиьр ар Определение упругоемкости плас та р при известной деформации ДЬ проиллюстрируем на примере исследо ваний, проведенных на Щелковском подземном хранилище газа. При проведении исследований ск жин продуктивного пласта предлагаемым способом после выполнения ряд операций: остановки скважин с последующим их-пуском в работу, спу ком глубинных приборов - деформографа и манометра на забой и измер ния расстояния между двумя фиксир ванными точками в продуктивной ча ти пласта и соответствующих им да лений, - была зафиксирована н.а де формации продуктивного пласта, ра ная 4h 1 см, и соответствующее ей изменение плаутового давления, равное ЛР 20 ат. Мощность продуктивного водонос го пласта составляет h 100 м, пористость m 0,3. Принимаем модуль объемного сжатия жидкости Кщ 20000 кгс/см , среда - К 30000 кгс/смЯ Тогда коэффициент упругоемкости пласта, согласно формулы (11) равен f . 1-И1 -1 -1 д 1 J.-t-o Г-7-- : -ьКж W Ср ЛР ОД-ю 7,.Г/ат Ci2) Технико-экономическая |Эффективность предлагаемого способа заключается в повышении точности способа и возможности определения упругих характеристик продуктивных пластов, пробуренных без отбора керна. Технико-эконок91ческий эффект от вн.едрения описываемого способа ис.следоэания скважин составит минимyN 10800 р. . Формула изобретения ., 1 Способ исследования скважин, включающий измерение давления и деформации продуктивного пласта, о т личающийся тем, что, с повышения точности определения упругих характеристик продуктивного пласта, измеряют расстояние между двумя произвольно выбранными по толщине пласта точками и соответстБующее ему давление в скваокине, пускают скважину и повторно измеряют расстояние между первоначально выбранными точками и соответствующее ему давление при стйционарном режиме работы скважины, по разнице замеров расстояний между выбранными точками и соответствующих им давлений в остановленной и работающей скважине определяют вертикальную деформацию пласта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Основы гидромеханики, М., Недра, 1974, с.296. 2. Карус Е.В.,.Кузнецов О.Д. Акустические методы исследований скважин при поисках, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.- Советская геология, 1978, 5, с.64-76. 3. Билик Ш.М. и др. Приборы и аппаратура для исследования проявле-. НИИ горного давления. М., Углетехиздат, 1958, с.224 (прототип).

У////////////////////////////////Л

//////////////////////////////////л