Какой метод используется для определения места притока воды в скважину

Исследование скважины проводят с целью установления профиля притока жидкости из пласта, определения характера притока жидкостей через нарушения в эксплуатационной колонне, а также контроля технического состояния обсадной колонны и качества цементного кольца в заколонном и межколонном пространствах.

Скважины исследуют для:

— выявления и выделения интервалов негерметичности обсадных колонн и цементного кольца за ними;

— изучения гидродинамических и температурных условий ремонтируемого участка ствола;

— выявления заколонных перетоков;

— контроля расположения муфт обсадной колонны, интервалов перфорации, искусственного забоя, инструмента, спущенного для ремонтных операций, вспомогательных мостов, изолирующих патрубков;

— оценки качества промежуточных операций и ремонта в целом.

В процессе эксплуатации происходит обводнение скважины. Чтобы произвести изоляцию поступающих в скважину вод необходимо определить источник обводнения. При выявлении источников обводнения продукции наилучшие результаты дают геофизические исследования в действующих скважинах. Наиболее информативны исследования высокочувствительным термометром, механическим и термокондуктивным расходомерами, датчиками состава — влагомерами, плотномерами, резистивиметром. Состав обязательного комплекса зависит от дебита жидкости и содержания воды в продукции. Во всех случаях обязательные комплексы включают высокочувствительную термометрию и механическую расходометрию.

Привязка замеряемых параметров по глубине осуществляется с помощью локатора муфт и ГК, а в последующем можно привязывать глубины только по локатору муфт. При обводнённости продукции 90% и более, определить какой, из пластов, вскрытый перфорацией, является источником поступления воды в скважину в большинстве случаев возможно по наибольшей производительности. Для этого достаточно провести исследование механическим расходомером и термометром. Термометр позволяет судить о том, является ли причиной обводнения продукции заводнение пласта или же вода поступает к интервалу перфорации по негерметичному заколонному пространству из ниже или вышележащих водоносных пластов.

Объяснение принципа работы высокочувствительного термометра: с глубиной наблюдается закономерное возрастание температуры, определяемое внутренним теплом Земли. Интенсивность нарастания температуры с глубиной характеризуется геотермическим градиентом. За величину геотермического градиента в практической работе принимают изменение температуры Земли в градусах Цельсия, на 100м глубины. Геотермический градиент пропорционален тепловому сопротивлению породы, которое отражает литологические особенности горных пород, слагающих разрезы скважин. Этим вызваны изменения геотермического градиента при пересечении скважиной различных пород, что отмечается изменением угла наклона термограммы относительно вертикали. Изучение тепловых свойств горных пород возможно, как в скважине, обсаженной колонной, так и не обсаженной. Это объясняется тем, что тепловое сопротивление железа в 40-80 раз меньше теплового сопротивления глин. По данным термометрии неперфорированных пластах прослеживают местоположение закачиваемых вод по площади и возможный их переток в затрубном пространстве.

В перфорированных пластах термометрия применяется для выделения интервалов обводнения (отдающих жидкость — в эксплуатационных и поглощающих — в нагнетательных), а также при решении других геолого-технических задач, связанного с исследованием технического состояния скважин. Решение перечисленных задач производится путём сравнения геотермы, (базисной температурной кривой, замеренной в простаивающей скважине, находящейся в режиме температурного равновесия с окружающими породами) с термограммами работающих скважин.

Наличие в скважине притока жидкости фиксируется температурной аномалией за счёт эффекта, вызванного дросселирования газа или нефти в продуктивном пласте (эффект Джоуля-Томпсона). При движении жидкости на фоне изменения геотермического градиента за счёт дроссельного эффекта возникают небольшие положительные аномалии. Измерение таких низких перепадов температур возможно термометрами с порогом чувствительности 0,02 -0,03 °С. Расходометрия заключается в изменении скорости перемещения жидкости в колонне скважины спускаемыми в неё на каротажном кабеле приборами, получившими название расходомеров.

С их помощью решаются следующие основные задачи: в действующих скважинах выделяют интервал притока или поглощения жидкости, восстановленных — выделяют наличие перетока по стволу скважины между перфорированными пластами, изучают суммарный дебит или расход жидкости отдельных пластов, разделённых неперфорированными интервалами; строят профили притока или приёмистости по отдельным участкам или пласта в целом. Различают гидродинамические и термокондуктивные расходомеры.

Измерительным элементом гидродинамического расходомера (ДГД) является турбинка с лопастями, расположенная в канале так, что через неё проходит поток жидкости, заставляющий её вращаться. При вращении турбинка приводит в действие магнитный прерыватель тока, по показаниям которого определяют частоту её вращения. Чем выше дебит , тем быстрее вращается турбинка и тем больше импульсов преобразуется блоком частотомера в пропорциональную её величину напряжения и по линии связи поступает на поверхность, где фиксируется регистрирующим прибором.

Термокондуктивные расходомеры с термодинамическим датчиком (СТД) основанные на зависимости степени охлаждения нагреваемого сопротивления, помещенного в поток, от средней линейной скорости потока. Измерительная установка термокондуктивного расходомера состоит из помещённой в поток непрерывно подогреваемой электрическим током спирали и скважинного термометра для измерения её температуры.

Место притока флюида в скважину отмечается уменьшением температуры. Термокондуктивные расходомеры (СТД) достаточно чувствительны к притокам с малым дебитом, надёжны в эксплуатации и не чувствительны к выносу песка потоком жидкости. Однако с помощью этих расходомеров нельзя проводить количественные оценки интенсивности потока при неоднородных жидкостях. Профиль притока можно получить только при однокомпонентной жидкости.

В скважинах с обводнённостью менее 90% по диаграммам притока жидкости не всегда можно выделить перфорированный пласт, из которого поступает вода. В этих скважинах, кроме рассмотренных методов, обязательный комплекс включает в себя изучение состава жидкости в стволе влагомером или индукционным резистивиметром при обводнении продукции соответственно до и выше 50% и гамма-плотномером, который может применяться во всём диапазоне изменения обводнённости.

Механизированные скважины часто не удается исследовать в период эксплуатации и измерения проводятся в процессе возбуждения компрессором после остановки скважины и подъёма глубинного оборудования.

Обычно в таких скважинах источник обводнения в пластах определяют с помощью электротермии в комплексе с дебитометрией. Для этого в скважину спускают НКТ на 50 м выше перфорированных пластов, оборудованные воронкой, а на глубине 700, 900 м от устья устанавливают пусковые муфты (d=2-2.5 мм). Записывают контрольные (базисные) замеры термометрии, затем снижают уровень жидкости в скважине с помощью компрессора, прокачивая воздух через муфты. Давление в стволе скважины снижается, и пласт начинает работать; жидкость из пласта поступает в скважину.

Производят замеры термометром и дебитомерами (СТД и ДГД) в работающей скважине. После нескольких часов работы скважины (2-3 часа) записывают ещё один замер, термометром и расходометрией (СТД и ДГД), сравнивая замеры в работающей скважине с базисными, определяют место притока жидкости в скважину.

Определение мест притока вод в скважину

Местоположение притоков вод в скважину может быть установлено методом сопротивлений, термическим методом и методом изотопов.

В методе сопротивлений сравнивают удельные сопротивления воды притока и жидкости, заполняющей ствол скважины. Успешное применение метода возможно только в том случае, если эти удельные сопротивления различны.

Для определения удельного сопротивления жидкости в скважине служит прибор, называемый скважинным резистивиметром. Резистивиметр представляет собой обычную трехэлектродную установку (зонд), защищенную кожухом от влияния окружающей среды. Резистивиметр показывает удельное сопротивление жидкости, заполняющей его внутреннюю полость.

Перед производством измерений скважину тщательно промывают и производят первый, контрольный замер. Затем, понижая уровень жидкости в скважине, вызывают приток вод. В процессе понижения уровня производят ряд повторных измерений. Участок резкого излома кривых сопротивлений указывает местоположение притока вод. Подобным образом может быть применен метод продавливания в пласт жидкости, удельное сопротивление которой отличается от сопротивления раствор. В термическом методе определение местоположения притока основано на разности температур вод, поступающих из пласта, и жидкости, заполняющей скважину. Измерение в этом случае производят с помощью электрического термометра по аналогичной, описанной выше, методике. При применении изотопов в скважину под давлением закачивают активированную воду или буровой раствор. После закачки и тщательной промывки скважины производят регистрацию кривой гамма-излучения. Сравнивая полученную кривую с кривой гамма-излучения, зарегистрированной до обработки скважины активированной жидкостью, по увеличению интенсивности излучения определяют место притока вод.

Рис. 36. Определение места притока вод в скважину резистивиметром (по Дахнову).

а — способом понижения давления (оттартыва-писм); fi — способом повышения давления (про-давливанигм). 1—6 —порядковые номеракривых резистивиметра; стрелками показано место притока.

При нарушении герметичности обсадных колонн в скважину может поступать вода, осложняющая ее дальнейшее бурение или эксплуатацию. Если место притока и очаг обводнения не совпадают по. глубине, то вода из-за некачественного цементирования передвигается по затрубному пространству и затем через нарушение в обсадной колонне или перфорационные отверстия попадает в скважину. В этом случае для успешной борьбы с обводнением требуется определить не только место притока воды в скважину, но и установить местоположение очага обводнения, т. е. определить интервал затрубного движения воды.

В процессе бурения скважин возможны также поглощения промывочной жидкости, вызывающие полную или частичную потерю ее циркуляции. Оперативное определение зон поглощения промывочной жидкости и принятие мер по восстановлению полной циркуляции — одно из важных условий успешного бурения скважин. Решение перечисленных задач осуществляется различными методами: резистивиметрией, термометрией, путем закачки радиоактивных изотопов и др.

Определение места притока воды в скважину. Для установления места притока воды в скважину наиболее часто применяются электрические и термические методы.

Электрический метод основан на измерении скважинным резистивиметром удельного сопротивления жидкости (промывочной жидкости и поступившей пластовой воды), заполняющей ствол скважины. Работы по определению места притока в зависимости от конкретных условий проводятся способом оттартывания или продавливания.

При способе оттартывания скважину промывают до получения однородного раствора по всему стволу, сопротивление которого должно отличаться от сопротивления пластовых вод. Столб жидкости в скважине должен обеспечить давление, превышающее пластовое. После промывки производят первый контрольный замер, подтверждающий однородность раствора по удельному сопротивлению в интервале всего ствола. Затем постепенно снижают статический уровень жидкости в скважине путем ее оттартывания. После некоторого восстановления уровня, что является признаком поступления воды в скважину, измерение сопротивления жидкости в стволе повторяют. Появление притока отмечается на фоне контрольной кривой понижением или повышением сопротивлений против притока. Серия таких замеров резистивиметром вдоль ствола позволяет достаточно точно определить нижнюю границу интервала притока.

При способе продавливания допускают, что водоотдающий интервал одновременно является и поглощающим. При этом способе, так же как и в предыдущем, добиваются однородности жидкости, заполняющей ствол скважины. В этом убеждаются, выполнив первый контрольный замер резистивиметром. Затем в скважину закачивают воду или глинистый раствор с сопротивлением, отличающимся от предыдущего, и проводят серию последовательных замеров резистивиметром. Таким образом, прослеживают перемещение границ раздела между жидкостями. Глубина, ниже которой граница раздела не перемещается, несмотря на продолжение закачки, соответствует нижней границе интервала поглощения.

Способ задавливания обычно применяют при газировании скважины и наличии опасности выброса. Описанный принцип измерений резистивиметром используется и при определении зон поглощения промывочной жидкости в процессе бурения скважины для оперативного восстановления ее циркуляции.

Применение термического метода определения места притока основано на различии температур жидкости, заполняющей ствол скважины, и поступающей пластовой воды. Измерение температуры осуществляется обычными скважинными электротермометрами. После контрольного замера, изменяя давление столба жидкости в скважине оттартыванием, производят регистрацию серии температурных кривых, по которым судят о положении места притока, которое отмечается повышением или понижением температуры.

При способе продавливания после контрольного замера в скважину закачивают определенные объемы воды (глинистого раствора), температура которой значительно отличается от температуры жидкости в стволе с последующим измерением температуры. На глубине поглощения (место нарушения герметичности обсадной колонны) закономерность изменения температуры резко изменяется.

8.6 Определение мест притока воды в скважину, зон поглощения и затрубного движения жидкости

8.7 Определение мест притока вод в скважину

Перед производством измерений скважину тщательно промывают и производят первый, контрольный замер. Затем, понижая уровень жидкости в скважине, вызывают приток вод.

В термическом методе определение местоположения притока основано на разности температур вод, поступающих из пласта, и жидкости, заполняющей скважину. Измерение в этом случае производят с помощью электрического термометра по аналогичной, описанной выше, методике.

При применении изотопов в скважину под давлением закачивают активированную воду или буровой раствор. После закачки и тщательной промывки скважины производят регистрацию кривой гамма-излучения. Сравнивая полученную кривую с кривой гамма-излучения, зарегистрированной до обработки скважины активированной жидкостью, по увеличению интенсивности излучения определяют место притока вод.

8.8 Определение затрубной циркуляции вод

Определение зон затрубной циркуляции вод производят термическим и радиоактивным методами.

Термический метод основан на интенсивном теплообмене между водами, циркулирующими в затрубном пространстве, и буровым раствором.

В результате этого теплообмена температура на участке циркуляции вод, несмотря на имеющийся естественный температурный градиент, остается сравнительно постоянной, что отражается на термограммах. Иногда, наблюдая процесс становления температур во времени, удается отделить пласт-обводнитель от поглощающего пласта.

Радиоактивный метод определения затрубной циркуляции вод применим при наличии выхода циркулирующих вод в скважину. Для определения зоны циркуляции вод в скважину под давлением закачивают активированную воду или буровой раствор. После тщательной промывки ствола скважины производят регистрацию кривой интенсивности гамма-излучения. Сравнивая измерения интенсивности гамма-излучения, сделанные после закачки активированной жидкости, со стандартной кривой ГМ, можно выделить поглощающие пласты по резкому увеличению интенсивности излучения.

Геофизические методы определения притока вод

Изменение пластовых давлений в процессе эксплуатации скважин также может являться косвенным признаком определения поступления чуждых вод. Так, в процессе добычи нефти может отмечаться повышение давления в интервале перфорации. К этому может привести прорыв вод от системы заводнения или из выше — и нижезалегающих пластов с АВПД. Наоборот, пониженное давление может произойти от того, что вода идет из пласта с более низким давлением, но высокой проницаемости, т.е. с большим дебитом.

При низких пластовых давлениях показателем прорыва вод может служить его статический уровень в колонне. По мере движения по пласту от крыльев к куполу уровни в скважинах понижаются. Крайние скважины, в которых проявляются напоры краевой воды, характеризуются более высокими уровнями стояния вод, купольные скважины отличаются более низкими уровнями.

Для определения положения источника притока вод используются такие геофизические методы, как электротермия, резистивиметрия, акустический метод, магнитный и другие.

При значительных дебитах скважины и притоках вод может быть использован метод термометрии. До начала работ по определению места притока воды скважина промывается, в результате чего в колонне выравнивается температура по стволу скважины. Снимается контрольная температура. Затем, снижая уровень в колонне, вызывают приток жидкости из пласта и снимают показания термометром.

При интенсивном притоке отмечаются два участка понижения или повышения температуры. Это и есть место притока. При незначительных расходах термография неэффективна. Для определения места притока вод используется свойство электропроводности вод. Пресная вода является плохим проводником электрического тока, обладая большим сопротивлением, в то время как вода, насыщенная солями, является проводником тока и сопротивление в ней падает с увеличением концентрации солей. В случае, когда минерализация воды, поступающей в скважину, отлична от минерализации воды, которой заполнена скважина, сопротивление в месте притока будет иным. Измерение электропроводности воды определяется резистивиметром (рис. 24).

Методика определения притока вод резистивиметром изложена в п.2.1.2. Приток газа за колонной устанавливают с помощью стандартной радиометрии. При этом определяют наличие газа в зоне коллекторов или перемещение газонефтяного контакта. Повышенные показания НКТ (нейтронного каротажа по тепловым нейтронам) соответствуют при прочих равных условиях газонасыщенному коллектору.

Рис.24 Кривая резистивиметра

В случае прорыва газа в зону перфорации или участки нарушения колонны, интервал поступления газа может быть определен гамма-плотномером ГГП-30 в возбужденной скважине при условии, если зона притока не перекрыта муфтовыми трубами. Повышение показаний плотнометрии будет указывать глубины разгазирования продукции скважины, т.е. зону притока газа в колонну. Дополнительную информацию о проникновении флюида по негерметичному кольцевому пространству можно получить используя акустическую цементометрию АКЦ или цементомер (гамма-гамма-каротаж), которые дают показания о нарушении целостности цементного кольца.

В процессе изоляционных работ для реализации расчетных параметров операции часто бывает необходимо уточнить положение инструмента и элементов конструкции скважины (искусственного забоя, интервала перфораций, муфт обсадных труб). Для этого используют запись магнитным локатором. При записи магнитным локатором муфт (МЛМ) в интервале расположения муфт сигналы сближены.

Какой метод используется для определения места притока воды в скважину