Рис.9.15. Распределение электрического потенциала в колонне

(Кривая 1); 2 – кривая градиент-потенциала. N1 – 15 отв.; n2 – 30 отв.

Кривая 2 на рисунке соответствует диаграмме, зарегистрированной градиент-зондом. Из рисунка видно, что увеличение плотности отверстий по глубине в два раза (N₁=15, N₂=30) приводит к увеличению величины аномалии также, практически, в два раза. Границы вскрытого интервала приходятся на точки перегиба кривой и хорошо выделяются по диаграмме градиент-зонда. Рис.9.16 характеризует изменение аномалии электрических потенциалов по глубине в зависимости от мощности перфорированного интервала при одинаковой плотности перфорации. Из рисунка видно, что при увеличении перфорированной зоны возрастает и аномалия потенциалов. Аномалия симметрична относительно середины вскрытого интервала. Экспериментально установлена зависимость величины аномалии и от диаметра стальной колонны.

Рис.9.16. Распределение аномалий ПС в колонне в зависимости от мощности перфорированного интервала. Шифр кривых – мощность перфорированного интервала, см. Количество отверстий для всех мощностей = 20.

Из анализа модельных экспериментов следует, что основные закономерности образования аномалий в колонне аналогичны аномалиям ПС, возникающих в необсаженной скважине. Очевидно, что изменение распределения потенциалов в колонне в интервале сверления (перфорации) связано с появлением добавочных зарядов на ее внутренней поверхности вследствие химической реакции окисления. Т.е. происходит окисление «свежего» металла боковой поверхности перфорационного отверстия при воздействии на него внутрискважинной жидкости.

Экспериментальные исследования показали, что чем больше поверхность свежевскрытого металла, т.е. чем больше плотность перфорации, тем выше потенциал в колонне в интервале перфорации. Используя сведения о диаметре отверстия для данного типа перфоратора (см. паспортные данные по перфораторам), толщине колонны, по замерам ПС, проведенным до и после перфорации скважины, существует принципиальная возможность для оценки полноты срабатывания перфоратора.

Методика проведения замеров ПС в колонне

Замеры ПС при контроле вторичного вскрытия пластов проводятся при подъеме скважинного зонда. Последовательность проведения замеров ПС: фоновый замер до перфорации и измерения ПС после перфорации (основной и контрольный замеры).

Интервал исследований включает 25 м выше и ниже уровня жидкости, а также 50 м выше и ниже (или до забоя) интервала вторичного вскрытия пласта. При извлечении прибора с целью контроля положения уровня повторить замер в интервале уровня жидкости. Причем, на диаграммах ПС, зарегистрированных в интервале уровня, указать время замера, прошедшее после перфорации скважины. Кроме того, замеры ПС в интервале вторичного вскрытия пласта проводить не более, чем через 5 часов после перфорации скважины.

Масштаб записи ПС - 1025 мВ/см, масштаб глубины - 1:200. Скорость регистрации диаграмм при подъеме скважинного зонда 5001500 м/час. Проверить правильность включения полярности зонда. При правильном выборе полярности должно выполняться следующее условие: при отрыве прибора от забоя потенциал смещается в область отрицательных значений. Для регистрации ПС можно использовать обычные зонды ЭК, либо специальные модули скважинных зондов.

Методические основы обработки и интерпретации данных ПС

Принимая во внимание, что основное влияние на величину и форму аномалии ПС в интервале вторичного вскрытия пласта оказывают окислительно-восстановительные потенциалы, последовательность обработки и интерпретации диаграмм ПС следующая:

1. По сопоставлению диаграмм ПС, зарегистрированных до и после перфорации, определяется интервал аномального изменения кривой после вторичного вскрытия пласта. (Подошва и кровля интервала вторичного вскрытия пласта соответствуют глубинам, приуроченным к половине по амплитуде аномалии ПС (точки перегиба)). Затем определяется приращение потенциала U_и=U_max - U₀, где U_max, U₀ - потенциал максимальный в интервале перфорации после и до вторичного вскрытия пласта. Обычно U_и определяется по разностной диаграмме (разность между кривыми, зарегистрированными после и до перфорации).

2. Привязка к разрезу по данным ПС может осуществляться по положению муфт в колонне, часто отбивающихся на кривых электрических потенциалов. (Следует отметить, что муфты по ПС в колонне отбиваются не всегда).

Такая методика обработки справедлива при измерениях непосредственно после (в первые часы) перфорации. В противном случае необходимо делать поправку на временной фактор.

Практическое использование замеров ПС для определения

интервалов перфорации

1.Скв.7705 Арланской площади (рис.9.17). Исследования выполнены 7.02.95г. Перед исследованиями было извлечено оборудование, и осуществлена промывка скважины. В скважине имелся перфорированный интервал 1429 - 1434.6 м от 1988 года. При фоновых измерениях ПС уровень жидкости отмечался на глубине 300 м (до глубины 820 м скважина заполнена нефтью). На кривой ПС до перфорации старый интервал отмечался аномалией (U_мах75 мВ).

После проведения дострела (70 выстрелов ПК-105) в интервале 1434.6-1439 м в скважине отмечался приток нефти. На кривой ПС интервал приобщения пласта отмечается аномалией. При этом ширина аномалии стала в пределах всего перфорированного интервала (1429-1439 м), а величина аномалии уменьшилась (U_мах22мВ). Последнее вероятно связано с поступлением нефти из пласта. Кроме того, после дострела на диаграмме отмечаются муфтовые соединения, что облегчило привязку с использованием кривых СГДТ.

Рис.9.17. Кривые ПС в скв.7705: 1- до, 2 – после перфорации, 3 – в необсаженной скважине. 4 – ГК.

2.Скв.5550 Ново-Хазинской площади (рис.9.18). По планам работ на скважине было необходимо произвести перестрел ранее перфорированных интервалов (1356.8-1359.0 м и 1360.4-1365.0 м) после изоляционных работ. До перфорации были проведены измерения ПС (кривая 1), на которой старые интервалы не отмечаются. Затем перфорировали два интервала: 1357 - 1358.8 м и 1360.4 - 1362.2 м по20 выстрелов. При сопоставлении кривых до и после (кривая 2) перфорации по положительным аномалиям ПС (в 10 и 20 мВ) уверенно выделяются интервалы воздействия, причем фактические интервалы совпадают с проектными. Хорошо выделяются перфорированные интервалы и на разностной кривой 3.

3.Скв.4577-Д Ново-Хазинской площади (рис.9.19).

Перфорация осуществлялась после бурения и обсадки скважины. Проектные интервалы перфорации: 1438.6 - 1441.6 м и 1444.6 - 1451 м; плотность перфорации 10 отв/м, используемый перфоратор ПК-105. По сопоставлению кривых ПС до и после перфорации и разностной кривой четко выделяются аномалии, границы которых согласуются с проектными интервалами перфорации. В подошвенной части нижнего интервала перфорации отмечается уменьшение амплитуды аномалии ПС, что вероятно, связано с меньшей плотностью перфорации в данном интервале из-за отказа перфоратора.

Рис.9.18. Кривые ПС в скв.5550: 1 – до, 2 – после перфорации, 3 – разностная кривая. Интервалы перфорации: 1 – существующие, 2 – вновь вскрытые после изоляционных работ

Рис.9.19. Кривые ПС в скв.4577-Д: 1 – до, 2 – после перфорации,

3 – разностная кривая, 4 – в необсаженной скважине.

4. На рис.9.20 представлены результаты исследования скв.869 Сергеевской площади. В скважине выполнен перестрел ранее существовавщего интервала 2144.5 - 2150.0 м после капитального ремонта. Перфорация осуществлена ПКС - 80 (55 отверстий). На кривой ПС до перфорации (1) отмечается аномалия против перфорированного пласта. После перфорации (кривая 2) аномалия сохранилась, но уменьшилась. На разностной кривой 3 аномалия, связанная с перфорацией, выделяется более четко U=22.5 мВ.

Рис.9.20. Результаты исследований скв. 869. Кривые ПС: 1 – до, 2 – после перфорации, 3 – разностная.

5. На рис.9.21 приведены результаты исследования скв.8655 Буйской площади. Перфорация в интервале 1582.6 - 1596.8 м осуществлена сверлящим перфоратором ПС - 112. После бурения и обсадки скважины в проектном интервале было просверлено 80 отверстий. При сопоставлении кривых до (1) и после (2) перфорации выделяется аномалия порядка 70 мВ против перфорированного интервала. Кроме того, на кривых до и после перфорации отмечаются положения муфтовых соединений.

6. Скв.5539 Ново-Хазинской площади (рис.9.22). По результатам измерения термометрией (кривая 1) в процессе эксплуатации было обнаружено нарушение герметичности колонны в интервале 1327 - 1327.5 м, а также переток жидкости за колонной в интервале “1319 м – место нарушения герметичности”. С целью ликвидации нарушений скважина переведена в капремонт, где были выполнены следующие работы: осыпана песчаная подушка от забоя до глубины1329 м, и осуществлена перфорация специальных отверстий в интервале 1319 - 1320 м (10 отверстий перфоратором ПК –103).

Рис.9.21. Результаты исследований скв. 8655. Кривые ПС: 1 – до, 2 – после сверлящей перфорации. 3 – кривая СГДТ

Рис.9.22. Кривые: 1 - термограмма в действующей скважине, 2 - ЛМ,

3 - ПС после перфорации специальных отверстий

По замеру ПС после перфорации четкой аномалией (U=42 мВ) отмечается специальное отверстие в колонне для заливки цемента, а также положения искусственного забоя скважины.

7. На рис.9.23 приведены результаты исследования скв.13134 Вятской площади. В скважине был запланирован переход на верхние объекты после цементажа нижних горизонтов. На рисунке представлены две кривые ПС. Первая кривая зарегистрирована после перфорации интервала 940 - 942 м. Четкой аномалией в 35 мВ отмечается перфорированный интервал. Кривая 2 зарегистрирована через сутки после кривой 1 и сразу после перфорации интервала 926.4 - 928.4 м (в обоих случаях произведено по 20 выстрелов). Вновь перфорированный интервал очень хорошо выделяется аномалией, величиной 20 мВ. При этом отмечается и ранее вскрытый интервал (величина аномалии практически равна первоначальной). На дифференциальной кривой 3 отмечаются границы перфорированных интервалов.

Рис.9.23. Кривые ПС в скв.13134: 1 - после перфорации нижнего интервала 1; 2 - после перфорации верхнего интервала 2 через сутки после регистрации кривой 1; 3 - дифференциальная кривая

8. На рис.9.24 представлены результаты исследования скв.4079/1. Интервал 2439.5 - 2444.5 м вскрывался перфоратором ПКС - 80 (всего 90 отверстий). По диаграмме ПС в колонне после перфорации (кривая 1) интервал выделяется четко и соответствует проектному. Величина аномалии более 100 мВ. Проведенные дополнительно исследования индукционным скважинным дефектомером (ДСИ) подтверждают данные ПС о фактическом положении интервала перфорации. При этом нижняя граница интервала выделяется менее уверенно.

50 мВ

Рис.9.24. Контроль перфорации колонны комплексом методов ПС и ДСИ

Анализ скважинных материалов показал следующее: после кумулятивной перфорации колонны практически всегда образуется аномалия электрических потенциалов против перфорированного интервала; в некоторых случаях аномалией ПС выделяется и старый перфорированный пласт; границы вскрытых интервалов могут быть определены по правилам определения границ пластов по кривым ПС в необсаженных скважинах; на диаграммах ПС иногда отмечаются и муфтовые соединения; в зависимости от количества отверстий могут выделяться и интервалы, вскрытые сверлящими перфораторами.

Комплексное применение термометрии и метода ПС для контроля перфорации скважин

Тепловые и электрические поля в обсаженных скважинах, как было показано выше, несут достаточно большую информацию для решения задач, возникающих при перфорации колонны. Вместе с традиционными методами методы термометрии и ПС могут существенно расширить информативность комплекса.

Основные решаемые задачи

В таблице 9.1 применительно к контролю перфорации приведены задачи, при решении которых могут быть использованы рассмотренные методы.

Из таблицы видно, что эти методы практически перекрывают по своим потенциальным возможностям весь круг задач, требуемых решения при контроле перфорации. Полученные результаты экспериментальных и теоретических исследований позволяют сегодня рекомендовать эти методы для использования на практике.

Таблица 9.1

№ п/п	Метод исследования	Решаемые задачи	Информативный признак на диаграммах
1	Термометрия	Факт срабатывания перфоратора Фактическое положение зоны перфорации по глубине Наличие гидродинамической связи перфорированного плас-та со скважиной Наличие гидродинамической связи перфорированного с неперфорированными пласта-ми Привязка к разрезу	Температурная аномалия - // - Форма температурной аномалии - // - По наличию пластов с аномальными гра-диентами температу-ры (реперные плас-ты) в зумпфе
2	ПС	Факт срабатывания перфора-тора Фактический интервал перфорации Оценка полноты срабатывания перфоратора (в благоприятных условиях) Привязка к геологическому разрезу	Аномалия ПС - // - Величина аномалии ПС По аномалиям ПС на муфтовых соединениях

Достоинством рассмотренных методов можно считать и простоту их выполнения. А метод ПС, кроме того, может быть скомплексирован непосредственно с перфоратором. При дальнейшей доработке этот комплекс может быть использован и при контроле за перфорацией, выполненной сверлящими перфораторами. Промысловый материал показывает, что практически всегда после использования сверлящего перфоратора интервал воздействия, независимо от минерализации жидкости в скважине, отмечается тепловыми аномалиями, которые регистрируются высокочувствительными термометрами. ПС, в свою очередь, в случае заполнения скважины соленым раствором, либо при малом числе отверстий может оказаться малоинформативным. Поэтому, для таких случаев термометрия и ПС хорошо друг друга дополняют в информативном плане.

Комплексное использование методов

Из круга решаемых задач методами термометрии и ПС, как видно из таблицы 9.1, они (методы) существенно дополняют друг друга при контроле перфорации. При этом обязательно осуществление измерений до и после перфорации. По термометрии не зависимо от минерализации всегда выделяется перфорированная область в стволе скважины, а при несбалансированной перфорации оценивается качество вскрытия и техническое состояние скважины. Измерения электрических потенциалов позволяют, в свою очередь, с достаточной точностью определять границы перфорированных интервалов, а при благоприятных условиях – оценивать полноту срабатывания перфоратора и осуществлять привязку по глубине по муфтовым соединениям.

На рис.9.25 представлены результаты исследований скважины 6324 Юсуповской площади, выполненные опытно-методической партией БашГУ.

Рис.9.25. Комплексный контроль перфорации в скважине методами термометрии и ПС

Исследования проведены при перестреле двух интервалов в добывающей скважине. Ранее было перфорировано в скважине три интервала (а, б, в), но с целью восстановления проницаемости призабойной зоны пластов перестреливались только два (верхний - а и нижний - в) пласта. Для контроля перфорации выполнены исследования методами термометрии и ПС до и после перфорации. Вначале до перфорации были зарегистрированы термограммы и диаграмма ПС (кривые 1). Затем после перфорации нижнего интервала (в) зарегистрировали термограмму 2. После перфорации верхнего интервала (а) зарегистрировали термограмму 3 и термограмму 4 через один час после регистрации кривой 3. Кроме того, после регистрации термограмм записали диаграмму ПС (кривая 5). Вновь перфорированные интервалы хорошо отмечаются по данным термометрии и ПС. По последнему методу хорошо отбиваются их границы. Средний же пласт себя не проявляет. Дополнительной информацией могут служить данные о том, что верхний пласт более высоконапорный по сравнению с нижним. Об этом свидетельствует наличие внутриколонного перетока по данным термометрии.

На рис.9.26 представлены результаты исследований скважины 1542 Сергеевской площади. С целью повышения приемистости скважины было принято решение дострелять подошву интервала перфорации 2175.2-2179 м до проектной 2180 м - 20 отверстий, и дополнительно вскрыть интервал 2182 - 2187 м - 100 отверстий с использованием перфоратора ПК -105.

Рис.9.26. Контроль перфорации в скважине 1542

Исследования осуществлялись комплексом: термометр, ПС, ГК, ЛМ. По термометрии после перфорации отмечается фактический интервал перфорации 2182 - 2187 м, соответствующий проектному. Интервал 2179 - 2180 м по геофизике не отмечается. Показаниями локатора муфт отмечается фактическое положение ранее существовавшего и зацементированного интервала перфорации на глубине 2172 - 2175 м. На кривой ГК здесь проявляется аномалия РГЭ, что свидетельствует (в данном случае) о работе этого интервала. По диаграмме градиента температуры отбиваются границы перфорированного интервала.

Исследования ПС оказались не информативными и на рисунке не приводятся. Тем не менее, результаты геофизических исследований достаточно полно характеризуют состояние скважины после перфорации.