Термические методы
Температурные исследования проводятся в большом объеме как в необсаженных (буровых), так, а в эксплуатационных скважинах различных категорий при контроле за разработкой нефтяных месторождений (добывающие, нагнетательные, контрольные). Скважинный прибор -электротермометр, датчиком которого служат полупроводниковые термисторы или чувствительные к температуре металлические элементы. Хорошей чувствительностью обладают термисторные термометры, которые позволяют писать термограммы по стволу скважины с большой скоростью 600-3000 м/час. У термометров с металлическими датчиками (медь) температурный коэффициент электрического сопротивления (а) составляет 0,004. Это значит, что при изменении температуры на один градус, сопротивление меняется на 0,4%». При изменении на 100 градусов изменение сопротивления элемента достигает 40%». А это довольно большая величина.
R=Ro[l+a (Т-То)]
При движении прибора по стволу скважины температура меняется, сопротивление датчика R3 меняется пропорционально температуре, поэтому электрический потенциал точки N моста меняется из-за изменения разности потенциалов на плече R3. А потенциал точки М всегда остается неизменным. Мост сопротивлений разбалансируется, появляется ΔU¹0. Следовательно, на термограмме записывается изменяющаяся разность потенциалов ΔU в измерительной цепи MN.
По термограмме можно определить температуру в скважине на любой глубинной отметке
Т=Т0+СΔU/I , где
I - ток питания скважинного прибора,
ΔU - разность потенциалов в измерительной цепи,
Т0 - температура баланса моста,
С - коэффициент перевода милливольт (ΔU) в градусы Цельсия.
Т0 и С - указываются в техническом паспорте прибора. Их можно определить при градуировке прибора в лаборатории.
Тарировка электротермометра производится в баке с прогреваемой водой. При этом температура воды контролируется ртутным термометром.
Все геофизические диаграммы записываются при движении прибора по стволу скважины снизу вверх. Термометр является исключением - его диаграммы пишутся при спуске. Это необходимо для того, чтобы не перемешивать жидкость ствола скважины движением каротажного кабеля, не ухудшить температурную дифференциацию по вертикали. Термограмма пишется сразу же при первом спуске скважинного прибора. Чувствительность электротермометра высокая, что позволяет писать диаграмму в крупном масштабе - 0,05 град/см. Скважинные исследования резисторным термометром проводятся на трехжильном каротажном кабеле.
Задачи термических исследований: Определение естественной геологической температуры по глубине.
Эти исследования проводятся в первых пробуренных скважинах любого нового месторождения. Для выравнивания температур по горизонтали скважина должна простоять в покое 6-8 суток. При этих исследованиях определяется геотермический градиент (геотерма).
Г=Δt°/Δh
Определение высоты подъема цемента (ВПЦ).
При цементировании эксплуатационной колонны жидкий цемент затвердевает в течении 16-24 часов. Реакция эта носит экзотермический характер - выделяется большое количество тепла. При наличии в скважине больших каверн диаметром 80-100 см. температура в них может подниматься до 80° С, в то время, как начальная геологическая температура девона Ромашкинского месторождения составляет 37° С.
Перед спуском колонны, в законченной бурением скважине, записывается контрольная термограмма.(1). А после закачки цементного раствора (через одни сутки) записывается основная (2) диаграмма. Высота подъема цемента за колонной определяется по резкому подъем температуры на второй термограмме. Метод ОВПЦ с помощью термометра имеет два существенных недостатка:
1.Кроме высоты подъема цемента он не дает больше никакой информации о качестве цементирования колонны.
2.Исследования жестко ограничены во времени - через двое суток тепловые поля рассеиваются, и уже ничего определить нельзя.
Существуют другие геофизические методы, по которым определяются другие, качественные показатели цементирования колонны: эксцентричность распределения цемента, отдельные интервалы отсутствия цемента, сцепление цемента с колонной и породой (цементомер ГГК, АкЦ).
Определение места нарушения колонны