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

ток жидкости или газа, от скорости его движения. Такие приборы относятся к классу термоанемометров. Основным элементом СТД является датчик — сопротивление, нагреваемое электрическим током до температуры, превышающей температуру среды. Датчик

включен в мостовую схему, при помощи которой наблюдается изменение его сопротивления при постоянной подводимой мощ­ ности электрического тока. По величине этого изменения можно судить о температуре датчика и скорости потока.

Аппаратура СТД состоит из скважинного прибора (рис. 19) и наземного пульта. Сопротивление датчика изготовляют из про­ вода ПЭЛШО-0,05 и покрывают 50%-ным раствором клея в эти­ ловом спирте. Сопротивление помещают в металлическую трубу. Для уменьшения постоянной времени свободное пространство в трубе заливают металлическим сплавом с температурой плавле­ ния от 80 до 130° С. Значение температуры плавления выбирают в указанных пределах в зависимости от температуры в скважи­ нах, на работу в которых рассчитан СТД.

Перед началом измерения скважинный термометрический дебитомер устанавливают в скважине в интервале измерений и,

40

пользуясь балансовым сопротивлением, уравнивают мостовую схему при небольшой силе тока питания, не повышающей темпе­ ратуру датчика относительно температуры среды. Затем устанав­ ливают рабочую силу тока, при которой датчик нагревается,, и определяют приращение AR сопротивления

датчика относительно его значения при темпера­ туре среды. При нулевой скорости потока AR максимально; в движущемся потоке AR снижа­ ется тем больше, чем больше скорость потока.

Переход от приращения сопротивления AR к объемной скорости Q движения потока осуще­ ствляется по эталонной кривой AR = f(Q), полу­ чаемой по результатам измерения AR при раз­ личной скорости движения Q жидкости в тру­ бах. Основными причинами погрешности в ре­ зультатах измерения дебитомером является влияние температуры и свойств жидкости на его показания.

Установка КПБО-1. В ТатНИИ разработан ! установка контроля за процессом бурения и осложненностью разреза [1], позволяющая ре­ гистрировать на одной диаграммной ленте:

1)количество нагнетаемой жидкости;

2)количество жидкости, выходящей из сква­ жины, причем замер осуществляется не в при­ емной емкости, а в желобе при выходе из сква­

жины;

3)проходку на долото во времени;

4)изменение нагрузки на долото;

5)давление в нагнетательной линии.

По результатам исследования можно опре­ делить интервалы поглощающих пластов и ряд других технологических параметров.

В состав установки входят сельсинный само­ пишущий прибор для регистрации четырех па­ раметров (веса бурильной колонны, давления на нагнетательной линии, расхода выходящей из скважины жидкости, подачи бурильной колон­ ны) и комплект соединительных кабелей.

За рубежом также имеется ряд приборов для определения мощности и границ поглощающего пласта. Наиболее распростра­ нены приборы вертушечного типа, работа с которыми аналогична замерам расходомером РЭИ-УфНРШ.

Кроме того, для этой цели применяют индикатор места погло­ щения промывочного раствора, индикатор скорости движения жидкости, прибор с горячей проволокой, метод прослеживания резистивиметром перемещения границы раздела двух фаз в сква­ жине. Подробное описание этих приборов приведено в работе [26].

41

Глава IV

Исследования поглощающих горизонтов при установившемся и неустановившемся режимах течения жидкостей

Метод исследования поглощающих горизонтов в бурящихся скважинах при неустановившемся режиме, как отмечено в гл. И, имеет ряд преимуществ по сравнению с методом исследования при установившемся режиме:

1) можно получить непрерывную индикаторную линию в широ­ ком диапазоне перепада давлений;

2) не требуется больших затрат времени на исследование

впроцессе проходки нефтяных и газовых скважин;

3)возможно использование автоматических приборов с при­

менением регистрирующих устройств.

Однако область применения этого метода имеет ограничения. Когда статический уровень от устья скважины находится в преде­ лах 30 м, этот метод неприменим вследствие невозможности соз­ дания необходимого перепада давления на поглощающий гори­ зонт методом долива скважины.

В скважинах, где статический уровень столба жидкости менее 30 м, в том числе имеющих перелив промывочного раствора через устье скважины, для создания перепада давления на поглощающий горизонт может быть применен метод «мгновенного» снижения уровня в скважине (после чего восстановление давления при не­ установившемся режиме происходит за счет притока жидкости из поглощающего горизонта в скважину) или метод кратковремен­ ных установившихся отборов, или нагнетаний с применением гер­ метизирующих устройств на устье скважины.

При методе «мгновенного» снижения уровня в скважине и за­ писи данных восстановления давления вследствие притока жид­ кости в скважину из поглощающего горизонта для достоверности данных должно соблюдаться условие равенства плотностей жид­ костей, поступающей из поглощающего горизонта и находящейся в стволе скважины. Из-за сложности соблюдения этого условия, несмотря на простоту метода «мгновенного» снижения уровня в скважине, этот способ не нашел широкого распространения при исследовании скважин.

«Мгновенное» снижение уровня в скважине достигается вы­ теснением жидкости из скважины спускаемыми бурильными тру­ бами, имеющими на нижнем конце специальную заглушку-диа­ фрагму. При достижении необходимой глубины спуска бурильных труб, обеспечивающих вытеснение заданного объема жидкости из

42

скважины, диафрагма с помощью груза разбивается. Жидкость из затрубного пространства устремляется в бурильные трубы. Происходит «мгновенное» выравнивание столбов жидкости в тру­

мой.

Метод кратковременных установившихся отборов или нагне­ тание при установившемся режиме более широко распространен при исследовании скважин, когда статический уровень менее 30 м и при переливе промывочной жидкости через устье скважины, несмотря на то, что необходимо применять специальное оборудо­ вание— герметизирующие устройства для устья скважины — и ис­ пользовать насосные установки для нагнетания жидкости. При этом методе должно соблюдаться условие равенства плотностей закачиваемой жидкости и жидкости, находящейся в скважине.

Имеются и другие методы гидродинамических исследований скважин, но они не получили широкого распространения.

Таким образом, при исследовании поглощающих горизонтов

восновном применяют два метода:

1)метод при неустановившемся режиме закачки или отбора (прослеживание за снижением или подъемом жидкости в сква­

жине после создания необходимого перепада давления —доливом или снижением уровня);

2) метод установившихся отборов или нагнетаний (кратко­ временные установившиеся отборы или нагнетание жидкости в пласт при герметизированном устье скважины).

Как уже отмечалось ранее, для обработки данных' исследо­ ваний, проводимых при неустановившихся режимах фильтрации, применяли законы фильтрации для установившихся режимов — прямолинейный закон Дарси, квадратичный закон Краснополь­ ского—Шези, степенной закон Смрекера.

Полученные результаты на основе данных исследования как при установившихся, так и неустановившихся режимах фильтра­ ции, обработанных на основе использования законов для уста­ новившихся режимов, отличаются на незначительную величину, не превосходящую точность приборов, с помощью которых ведется исследование.

Однако для подтверждения этого положения необходимо более точно определить возможность использования законов для уста­ новившихся режимов при обработке данных, получаемых при неустановившихся режимах, оценить допускаемую разность после обработки между данными, полученными при исследовании сква­ жин при установившихся и неустановившихся режимах фильтра­ ции жидкости.

Для обработки данных исследования и определения парамет­ ров пластов используют обычно ряд методов. Одним из самых распространенных методов для неустановившихся режимов тече-

43

ния является метод, разработанный Ю. П. Борисовым [9]. Пред­ ложенная им формула имеет следующий вид:

Здесь

APc(0 = Pc(0-Pc(0);

Pc(t) — текущее забойное давление в момент времени t после создания путем долива перепада давления в скважине; рс(0 ) —■ забойное давление до создания перепада давления в скважине; q(t) — приемистость скважины в момент t; р — вязкость жид­ кости; k — проницаемость пласта; h —мощность пласта; х — ко­ эффициент пьезопроводности,

где K(t) —условный коэффициент приемистости (продуктивности скважины).

Подставляя значение аД )=1пе“(Д формулу (13) представим в виде

Можно легко заметить, что выражение (14) подобно формуле Дюпюи, если принять

44

Тогда из условий (14) и (15) окончательно получим:

гс

В ряде случаев, пользуясь формулой (16), можно определить коэффициент продуктивности скважины и другие параметры пласта.

45

Рис. 20. Изменение коэффициента приемистости в зависимости от времени вос­ становления давленая при исследовании поглощающего пласта при установив­ шемся 1 и неустановившемся 2 режимах фильтрации жидкости

Из приведенной таблицы видно, что ошибка вследствие приня­ тия функции а(^) постоянной даже в самом граничном случае составляет 7%:

1,38— 1,28 100«7% .

1,38

Значительная ошибка при определении коэффициента продук­ тивности в процессе обработки результатов исследования пластов при неустановившемся режиме по формулам установившегося режима получается при небольших отрезках времени восстановле­ ния давления и составляет 16—24% (см. пример):

Завышение данных происходит при малых значениях времени восстановления давления за счет уменьшенного радиуса влияния

46

скважины, т. е. снижения сопротивления вследствие уменьшения радиуса влияния скважины.

На рис. 20 представлены величины отклонения в зависимости

считать, что фактические отклонения будут иметь меньшие значе­ ния. Для подтверждения указанного положения были проведены специальные исследования — проведены параллельно исследова­ ния при установившемся и неустановившемся режимах при оди­ наковых других условиях. Схема экспериментальной установки показана на рис. 21.

Установка представляет собой две трубы 1 диаметром 250 мм высотой 50 м, моделирующих скважинуОна состоит из приемной емкости 2 для поддержания минимального предельного уровня, замерной емкости 3, выкидной линии 8 максимального предель­ ного уровня, выкидных линий 9, поддерживающих при необходи­ мости предельные уровни 10, 20, 30, 40, 50 м, электрических ука­ зателей уровня 7, поворотных шаровых кранов 5, датчиков 4 глубинных манометров МГЭ-1, напорных линий 10.

В качестве каналов поглощения («поглощающего пласта»)

47

использовали штуцера 6 разных размеров и форм, которые уста­ навливались в поворотных кранах 5.

Установка позволяла проводить гидродинамические исследова­ ния с записью индикаторной линии при исследовании «погло­ щающих пластов» с различными «каналами фильтрации» при установившемся и неустановившемся режимах течения жидкости.

При неустановившемся режиме исследования проводили сле­ дующим образом. Приемную емкость 2 заполняли водой до соот­ ветствующего уровня слива. Образцы «пород» (штуцера) уста­ навливали в поворотные краны 5. «Скважину» I заполняли водой. Включали пишущий прибор глубинного манометра МГЭ-1. Пово­ ротом шарового крана «скважина» сообщалась через исследуемый «пласт» (штуцер) с приемной емкостью. Начиналось течение из «скважины» через «пласт» в приемную емкость.

При установившемся режиме течения жидкости левую «сква­ жину» 1 заполняли водой последовательно до выкидных линий 9. После открытий крана и подключения «пласта» уровень с по­ мощью выкидных линий поддерживали во время всего замера постоянным. Расход жидкости для каждого перепада давления (10, 20, 30, 40, 50 м) определяли с помощью замерной емкости 3.

Данные замеров приведены в табл. 5 и 6, по которым по­ строены зависимости Q—Ар для установившегося и неустановив-

48