76. Геофизические исследования горизонтальных скважин в процессе их эксплуатации

Особенности геофизических измерений в обсаженном стволе

Деление методов ГИС на методы, предназначенные для необсаженных или обсаженных скважин, часто встречаемое в литературе, весьма условно, так как многие приборы могут быть с успехом использованы в обоих случаях, иногда с незначительной модификацией. Гораздо более целесообразной представляется классификация методов каротажа по основному объекту измерений. Выделяет четыре зоны в обсаженной скважине и группирует все методы ГИС по следующему признаку: какая из зон является основным объектом исследования, а какая «лишь оказывает большее или меньшее влияние на результаты измерений».

Под зоной I понимается внутрискважинное пространство, заполненное одно- или многофазовым флюидом, неподвижным или движущимся в том или ином направлении.

Зона II ‑ обсадная труба. Зона III ‑ пространство между трубой и породой, обычно заполненное цементом, и зона IV - собственно порода.

Из анализа данных следует, что большинство геофизических измерений в обсаженном стволе имеют своей целью исследование заполняющих скважину флюидов (группа А, эксплуатационный каротаж), обсадной колонны и цементного стакана (группы Б и В, контроль технического состояния скважины). Очевидно, что при этих видах каротажа влияние окружающих пород на результате измерения является нежелательным явлением, его стараются свести к минимуму. Что касается группы Г, то они проводятся для исследования окружающих скважину пород, как и каротаж в необсаженном стволе, и при их выполнении и интерпретации также очень важной является проблема исключения или полноценного учета влияния скважины (в том числе колонны и цемента) на результаты измерений. Так как принципиальных различий между методами ГИС группы Г в необсаженном и обсаженном стволе нет (за исключением требования малогабаритное приборов), то больше внимания уделяется методам, «типичным» для работающих скважин, т.е. эксплуатационному каротажу.

Геофизические исследования потока флюида в действующей

горизонтальной скважине

Современные исследователи рассматривают скважину как единую гидродинамическую систему, состоящую из следующих элементов: пласт-коллектор, переходная зона пласт ‑ скважина, погруженный насос (если таковой имеется) и трубы в скважине, переходная зона к поверхностной арматуре и, наконец, поверхностная система труб. Эксплуатационный каротаж решает задачи диагностики состояния элементов этой системы в скважине, например:

- утечка в трубах или пакерах;

• наличие перетоков флюидов (в затрубье, по каналам в цементном кольце); закупоривание перфорационных отверстий;

• приток флюида;

• оценка эффективности интенсификации притока (кислотной обработки, гидроразрыва) и т.д.

Обычно эталоном для сравнения служат наблюдения, обязательно выполняемые при пуске новой скважины, если есть основание считать ее работу «нормальной». Последующие периодические измерения позволяют выявлять различные отклонения работы скважины от «нормы» по временным изменениям в показаниях того или иного метода. В дополнение к периодическим измерениям приборами, спускаемыми на кабеле, практикуется установка стационарных манометров и дебитомеров в межтрубье (между НКТ и технической колонной), постоянно ведущих запись давления и расхода флюидов.

Из достижений последних лет заслуживают внимания следующие.

Фирмой Geoservises (Франция) был предложен комплект малогабаритных (внешний диаметр ‑ 43 мм) приборов, каждый из которых можно опускать в скважину отдельно или в любом сочетании с несколькими другими. Приборы рассчитаны на работу с одножильным кабелем, устойчивы к воздействию сероводорода и выдерживают температуру до 200 °С. В комплект входит 9 легко соединяемых друг с другом приборов:

1. Локатор муфт обсадной колонны (НКТ).

2. Прибор ГК.

3. Прецизионный термометр (или дифференциальный в другой модификации) с полупроводниковым датчиком.

4. Манометр (или дифференциальный манометр в другой модификации) с кварцевым датчиком давления и электронной схемой.

5. Денситометр (измеритель плотности скважинного флюида), работающий по принципу дифференциального манометра.

6. Гидрометр ‑ прибор, определяющий процентное содержание воды в скважинной смеси флюидов по принципу диэлектрического каротажа.

7. Шумомер, регистрирующий амплитуду и частоту звуков, генерируемых потоком флюидов в скважине.

8. Дебитомер вертушечного типа, снабженный диффузором диаметром 54 мм и надежным устройством защиты вертушки от механических повреждений.

9. Трехрычажный малогабаритный каверномер с тремя подпружиненными роликами, скользящими по внутренней поверхности трубы, выполняет также роль центратора всей сборки приборов, что особенно важно в наклонных скважинах.

В результате обработки первичной информации получают набор всех кривых от каждого прибора и результаты их первичной интерпретации.

Контроль качества обсадных труб

Для исследования труб в скважине с целью выявления различных их повреждений и отклонений от нормы (коррозия стенок, наличие трещин, разрывов, смятий и т.п.) применяются различные, специально для этого предназначенные приборы

Посредством применения каждого метода получают независимую информацию о тех или иных параметрах исследуемых труб. Интерпретация аномалий, выявляемых на отдельных получаемых кривых, часто неоднозначна, однако комплексная обработка кривых, полученных несколькими методами, особенно с учетом данных физического моделирования, позволяет в большинстве случаев достаточно правильно определять характер повреждения труб, что чрезвычайно важно для правильного проведения ремонтных работ.

Исследование пород, окружающих обсаженную скважину.

В последние годы наблюдается все более широкое применение гамма-спектрометрии в комбинации с набором различных радиоактивных изотопов для контроля за результатами кислотной обработки, гидроразрыва и других операций, направленных на интенсификацию притока флюида из пласта. Широкий выбор изотопов с разной энергией гамма-квантов, поставляемых в виде разных химических соединений, позволяет раздельно «метить» рабочий флюид, расклинивающий агент и закачиваемую жидкость и, следовательно, раздельно определять места их концентрации в обрабатываемом пласте и скважине.

Традиционно широко используются методы ННК, ГТК и ИННК для получения информации о пласте в обсаженных скважинах, новое поколение приборов ИННК, в которых микропроцессоры устанавливаются непосредственно в скважинном приборе, существенно расширило диагностические возможности импульсного нейтронного каротажа благодаря повышению его разрешающей способности и точности определения сечения захвата тепловых нейтронов Е и энергии вторичных гамма-квантов (т.е., в конечном итоге, водонасыщенности пласта и его элементарного состава соответственно).

Многозондовые приборы АК, позволяющие регистрировать полную волновую картину, в частности по зондам большого размера, с успехом применяются в обсаженных скважинах для определения пористости, выявления газонасыщенных зон и прогноза напряженного состояния пород, что важно для определения параметров трещины при планировании гидроразрыва. Результаты интерпретации АК существенно дополняют данные нейтрон-нейтронных и нейтрон-гамма спектрометрических методов. В целом комплексное применение современных приборов АК и РК в настоящее время позволяет исследовать породы в обсаженных скважинах с большой точностью.

К принципиально новым разработкам следует отнести систему электрического каротажа через колонну (СЭКЧК) и скважинный градиент гравиметр (СГГМ). Как показали теоретические исследования, электрическое поле между электродом, находящимся внутри обсадки колонны, и электродом, расположенным вне ее (в зумпфе, на поверхности земли или в другой обсадке колонны), не полностью шунтируется колонной.

Контрольные вопросы

1. Проводятся ли геофизические исследования в действующих горизонтальных скважинах?

2. Какие методы применяются при исследованиях технического состояния горизонтальных скважин?