книги из ГПНТБ / Мищевич, В. И. Гидродинамические исследования поглощающих пластов и методы их изоляции

сравнению с приспособлениями, применяемыми в других районах страны.

С помощью приспособления УфНИИ устье скважины гермети­ зируется после опускания уплотнения в патрубок кондуктора за счет сжатия резиновых колец 7 шайбами 6 при отвинчивании гайки. Заглушенный внизу переводник 1 служит для удержания колонны бурильных труб, уплотне­ ния на весу и направления пото­ ка жидкости через патрубок 9 к дебитомеру или мерной емкости. Кон­ струкция уплотнения позволяет гер­ метизировать устье скважины как при поднятой, так и при спущенной

к отбору жидкости при различных положениях крана, герметизи­ рующего устье скважины. Необходимо создавать возможно боль­ ший диапазон перепадов давления — от полностью открытого до полностью закрытого устья.

В процессе работы скважины на данном режиме положение крана должно оставаться неизменным, а изменение давления во времени следует регулярно записывать до полного его установле­ ния и стабилизации дебита. Дебит считается постоянным, если отклонения величин при отдельных замерах от полученного сред­

него значения не превышает 5—7%.

Во время замера дебита всю поступающую из скважины жид­ кость следует направлять в мерную емкость. Причем необходим постоянный контроль за плотностью выходящей из скважины жидкости. Работа на первом режиме должна продолжаться до

20

практически постоянного значения плотности жидкости. При ко­ лебаниях плотности более чем на 0,01—0,02 г/см3 необходимо после окончания отбора на последнем режиме снова герметизи­ ровать устье скважины и сделать контрольный замер установив­ шегося избыточного давления на устье.

Методы установившихся режимов нагнетания в поглощающие и водопроявляющие пласты. До начала исследования необходимо убедиться в установившемся состоянии системы пласт — скважи­ на. В случае перетоков или поступления в скважину соленых вод исследование проводится только после заполнения ее однородной по плотности жидкостью (например, после очередного рейса до­ лота или его работы).

При исследовании скважины должно быть максимальное чис­ ло нагнетаний. При этом перепады давления создают в зависи­ мости от конкретных условий: приемистости пласта, положения

или буровым насосом. При каждом режиме закачки производи­ тельность постоянна. Это непрерывно контролируется по показа­

ности различны, необходимо продолжать работу на первом ре­ жиме до замещения всей жидкости выше поглощающего пласта и достижения постоянного перепада давления. В таких случаях после окончания нагнетания на последнем режиме проводят кон­ трольный замер давления.

При исследовании скважин по методу кратковременных уста­ новившихся закачек (отборов) данные непосредственных наблю­

21

Результаты исследования оформляются графически в прямо­ угольной системе координат Ар—Q (рис. 5).

В скв. 475 Арланского месторождения спущен кондуктор диа­ метром 220 мм. С глубины 460 м отмечено водопроявление. При забое 550 м плотность промывочного раствора р= 1,13 г/см3. Давление на устье после его герметизации составило 2,63 кгс/см2.

§ 4. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИК ПО ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Выше показано, что в районах Урало-Поволжья исследования скважин при бурении ведутся при неустановившейся и установив­ шейся фильтрации жидкости. Существуют различные методики обработки результатов исследований при установившихся и не­ установившихся режимах движения жидкости по пласту. Поэтому получаются различные величины, характеризующие параметры поглощающего пласта. Однако анализ данных исследования по­ глощающих горизонтов позволил установить некоторую законо­ мерность.

Так, первые попытки теоретического обоснования интенсивно­ сти поглощения были сделаны А. А. Гайворонским (ВНИИБТ) в 1955 г. на основании изучения опыта борьбы с поглощениями

22

при бурении на месторождениях Татарии. Для этого было пред­ ложено использовать формчлу Краснопольского — Шези, в кото­ рой скорость течения жидкости заменена расходом промывочного раствора:

Рекомендации А. А. Гайворонского позволили систематизи­ ровать большой промысловый материал по борьбе с поглощением промывочного раствора при бурении скважин на месторождениях Татарии. Предложенная методика, хотя и не отражала всех закономерностей течения жидкостей в поглощающих горизонтах, явилась началом изучения теоретических вопросов фильтрации жидкости в поглощающих пластах.

В работе '[32] была предложена методика для определения интенсивности поглощения промывочного раствора при неустановившихся режимах. При бурении скважины предлагалось иссле­ довать поглощающий пласт методом прослеживания за сниже­ нием уровня после предварительного заполнения скважины и вы­ ведения ее из равновесного состояния.

На основе большого объема промысловых исследований было установлено, что зависимость количества поглощаемой жидкости от избыточного давления в большинстве случаев подчиняется за­ кону Смрекера

23

(б. КуйбышевНИИНП) и другими было подтверждено, что при большом количестве исследований поглощающих горизонтов при­

меним закон, выраженный формулой Смрекера.

В 1957 г. М. С. Винарский предложил способ обработки ре­ зультатов исследований скважин, заключающийся в нахождении зависимости между временем снижения уровня и изменением избыточного давления на поглощающий пласт

где v — скорость перемещения динамического уровня; коэффи­

коэффициенты.

Н. Г. Хангильдин и Н. К. Шевченко (б. УфНИИ), 3. М. Шахмаев и Ш. 3. Асадуллин (б. трест Башзападнефтеразведка) счи­ тают, что зависимость Ар—Q должна быть прямолинейной, осо­ бенно для небольших перепадов давления

Аналогичная зависимость рекомендуется в [38] для определе­ ния удельной гидродинамической характеристики поглощающего горизонта

где Q — расход жидкости в м3/мин; р — вязкость в сПз; s — пло­ щадь контакта породы с поглощающим пластом в м2; Ар — избы­ точное давление на поглощающий пласт во время бурения в кгс/см2.

При любой форме течения жидкости в пласте интенсивность поглощения является функцией геометрических размеров систе­ мы, прямо пропорциональна перепаду давления в ней и обратно пропорциональна вязкости промывочного раствора, т. е.

(8)

(К — коэффициент, характеризующий геометрические размеры скважины, в которой происходит поглощение).

В работе [43] отмечается, что в зависимости от скорости дви­ жения жидкости по каналам поглощения и размеров каналов зон поглощения в пласте существуют зоны турбулентного и лами­ нарного движения. Поэтому авторы [43] считают, что ни прямоли­ нейная, ни квадратичная зависимость не могут быть использова­ ны для определения коэффициентов поглощающего способности различных зон ухода, и предлагают эмпирическую формулу, ко­

24

торая позволяет определить коэффициент поглощающей способ­ ности, остающийся практически постоянным для различных сква­ жин независимо от их местоположения по отношению к уровню моря, интенсивности поглощения и перепада давления. Этот ко­ эффициент определяется по формуле

—о > л ср — о

В. Н. Майдебор и К. X. Таташев [29] непрямолинейные инди­ каторные линии в прямоугольной системе координат Ар—Q, по­ лучаемые при исследовании нагнетательных скважин с трещино­ ватыми коллекторами, объясняют изменением проницаемости от давления и наличием инерционных сопротивлений. Они считают,, что в залежах коллектором является система соединенных между собой трещин различной раскрытое™, каверн и крупных пор. Площадь поперечного сечения каверн для движущейся жидко­ сти в таких коллекторах по сравнению с пористыми может резко измениться (в десятки, сотни, тысячи раз и более). Следователь­ но, скорости движения жидкости также могут резко меняться,, что приводит к значительным инерционным сопротивлениям, на преодоление которых необходимо создание дополнительного пере­ пада давления.

Наличие выпуклой части или даже резкого изгиба к оси дав­ ления в конце индикаторной линии, по мнению авторов, является результатом расслоения породы.

Другими причинами, влияющими на форму индикаторной ли­ нии при исследовании поглощающих пластов, по мнению многих авторов, являются: различные плотность закачиваемой жидкости и время воздействия на поглощающий горизонт, упругие свойст­ ва пласта, наличие других одновременно вскрытых поглощающих, пластов (взаимодействие пластов).

Лабораторные исследования, проведенные В. И. Крыловым в б. ТатНИИ показали, что упругие свойства пласта приводят к изменению участка индикаторных линий при значительных пере­ падах давления; по мере снижения перепада давления эффект упругости пласта становится незначительным.

В б. ВНИИНГП М. С. Винарским выполнены эксперимен­ тальные работы по определению гидропроводности пласта по Данным исследования скважин методом восстановления давле­

25-

ния. В работе отмечается, что на интенсивность поглощения,

•определенную по данным исследования скважин методом просле­ живания за падением уровня, влияет продолжительность долива жидкости (11].

На месторождениях Башкирии, Татарии и других районов при выборе метода изоляции поглощающих пластов, кроме интен­ сивности поглощения, с помощью расходомера определяют место­ нахождение и мощность поглощающего пласта. Рекомендуется для исследования применять расходомер и каверномер. Каверно­ мером определяют диаметр скважины в интервале поглощения. Для сравнения характеристик поглощающих пластов и выбора мероприятий по борьбе с поглощениями определяют следующие

величины:

1) суммарную продуктивность каждого пласта С при перепа­ де давления 1 кгс/см2;

2)поверхность фильтрации S, соответствующую поверхности стенки скважины в интервале проницаемого пласта с учетом за­ мера каверномером;

3)среднюю удельную продуктивность р пласта:

На основании перечисленных данных (продуктивность и удельная продуктивность пласта, мощность пласта, диаметр сква­ жины в зоне поглощения) выбирают метод и технологию прове­ дения изоляционных работ.

В ТатНИПИнефти интенсивность поглощения рекомендуется

волжья установившиеся уровни воды в скважинах находятся на глубине 50 м и более. За критерий оценки поглощающего пласта принята величина удельной приведенной интенсивности поглоще­ ния как отношение интенсивности поглощения при перепаде дав­ ления в 5 кгс/см2 к мощности поглощающего пласта. По вели­ чине удельной приведенной интенсивности поглощения рекомен­ дуется выбирать тампонажные материалы и технологию проведе­ ния изоляционных работ.

Таким образом, при обработке результатов исследования по­ глощающих пластов многие авторы принимают движение жидко­ сти по пласту по различным законам — или по прямолинейному закону Дарси, или по квадратичному закону Краснопольского— Шези, или по степенному закону Смрекера. Предпочтение от­ дается какому-либо одному закону, при котором получаются ми­ нимальные расхождения исходных данных с полученными.

Совпадение ряда данных исследования поглощающих горизон­ тов с данными, принятыми для анализа, указывает на широкий диапазон проницаемости поглощающих горизонтов, встречаю­ щихся при бурении нефтяных и газовых скважин, или на дейст­ вие ряда законов фильтрации в зависимости от размера каналов

26

Глава III

Приборы для исследования поглощающих пластов

Затраты средств и времени на борьбу с поглощениями могут быть снижены, если перед изоляционными работами определена характеристика поглощающего пласта по данным гидродинами­

ческих исследований.

Практикой установлено, что неудачи при ликвидации погло­ щений вызваны ошибками в определении интервалов поглощения. В зарубежной литературе отмечается, что точное определе­ ние зон поглощения и осуществление необходимых мер дает воз­

интенсивности поглощения; 2) для определения мощности и местоположения поглощающих пластов и направления перетоков по стволу скважины.

§ 5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ

К этой группе приборов относятся: лебедка Яковлева с по­ плавком, электрический уровнемер ТатНИИ, лебедка ВНИИБТ, дистанционные регистрирующие манометры. Все они применяются, если статический уровень жидкости в скважине превышает 30 м.

Электрический уровнемер ТатНИИ имеет ряд преимуществ по сравнению с ранее применявшимися поплавковыми приборами типа аппарата Яковлева. Датчик (зонд) уровнемера реагирует на изменение уровня в пределах 5 см, что отмечается сигнальной лампочкой на поверхности.

Электрический уровнемер (рис. 6) состоит из портативной лебедки, на барабане которой намотан изолированный провод. Один конец провода присоединен к коллектору, который через две щетки подключен к источнику питания (батарее или к выход­ ной клемме понижающего трансформатора), а другой конец со­ единен с медным сердечником зонда, опускаемого в скважину. При погружении зонда в жидкость, заполняющую скважину, замыкается электрическая цепь от одного вывода батареи или

28

трансформатора через провод, зонд, жидкость и породу до вто­ рого (заземленного) вывода батареи или трансформатора.

Понижающий трансформатор применяют для безопасности ведения работ при использовании электроэнергии буровой. В этом случае напряжение в сети 220 В понижается в приборе до 36 В. В цепь прибора включена лампочка, сигнализирующая о замыка­ нии и размыкании цепи. На оси барабана имеется счетчик оборо-

тов, показывающий глубину нахождения зонда. Порядок иссле­ дования горизонтов, поглощающих жидкость, следующий:

1)замеряют положение статического уровня в скважине;

2)с помощью буровых насосов скважину заполняют жид­

костью через ведущую трубу, которую отводят от устья сразу же после остановки насоса; секундомер включают в момент, когда прекращается перелив жидкости через устье скважины;

в стволе скважины, так и в скважине со спущенными бурильными трубами.

Если статический уровень находится у устья скважины или равен 30 м, то искусственно снижают уровень и замеряют ско­ рость его подъема.

Электроуровнемер ЭВ-1. По принципу действия этот прибор (рис. 7) аналогичен электрическому уровнемеру ТатНИИ, однако он более портативен. Уровнемер ЭВ-1 состоит из корпуса 5 с рукояткой 1, барабана 3 с тросом, ролика 7, рукоятки 2 и

29