Методика расходометрических исследований в скважинах

Основным условием для проведения расходометрии является наличие потока жидкости в скважине. Такой поток, как правило, создается искусственно путем долива жидкости через устье скважины. В некоторых случаях, когда скважиной вскрыто несколько разнонапорных горизонтов, которые в силу тех или иных причин своевременно не изолировались, могут возникать естественные перетоки из одного пласта в другой. Характер изменения расхода жидкости по стволу скважины позволяет судить о числе и расположении проницаемых горизонтов, их строении и проницаемости как в целом, так и на отдельных участках.

Крыльчатка расходомера фиксирует скорость движения жидкости по стволу скважины. Так как диаметр скважины при постоянном диаметре породоразрушающего инструмента может изменяться в широких пределах, скорость потока жидкости по стволу не является аналогом ее расхода. Необходимо учитывать фактический диаметр скважины в точке измерения расхода. Для этого перед расходометрией необходимо проводить кавернометрию.

Расходометрия производится следующим образом. Проводят кавернометрию скважины. Результаты кавернометрии позволяют не только учитывать фактический диаметр скважины при обработке данных собственно расходометрии, но и позволяют выбирать оптимальный поисковый шаг при исследовании различных интервалов скважины.

Собственно расходометрия сводится к измерению частоты вращения крыльчатки расходомера и, следовательно, скорости движения потока в точке наблюдения. По результатам измерения частоты вращения крыльчатки с учетом фактического диаметра скважины можно установить расположение поглощающего горизонта, который затем исследуют более детально. Первоначальный шаг наблюдения принимают равным 5-10 м, степень детализации выявленного поглощающего горизонта зависит от строения последнего и может достигать 5-10 см. Расход жидкости по стволу скважины в сечении, соответствующем точке наблюдения, определяется по формуле (1.12):

, (1.12)

где К_d берут из графика К_d = F (D_скв).

По полученным данным строят расходограмму скважины. Для удобства обработки результатов наблюдений и их использования все исходные данные сводят в специальную форму, где, кроме того, приведены геологический разрез, кавернограмма и как итог обработки – расходограмма.

Как уже отмечалось, расходометрию проводят при искусственно созданном или естественном динамическом состоянии скважины. Многообразие гидрогеологических условий привело к необходимости разработки различных технологических схем расходометрических исследований.

Рис. 1.25. Схема расходометрических исследований

Все многообразие гидрогеологических условий может быть охвачено следующими схемами расходометрических исследований (рис. 1.25):

1) при естественном динамическом уровне, когда скважиной вскрыто несколько разнонапорных горизонтов, вследствие чего между ними возникаетпереток пластовой жидкости (рис. 1.25, а);

2) со свободным доливом жидкости через устье скважины (рис. 1.25, б);

3) с нагнетанием жидкости при загерметизированном устье скважины (рис. 1.25, в);

4) с герметизацией отдельного поглощающего горизонта в скважине (рис. 1.25, г).

Первая схема наиболее проста. Предназначена для изучения поглощающих горизонтов, обладающих значительной проницаемостью. Здесь устойчивое и достаточно интенсивное движение жидкости по стволу достигается вследствие повышения уровня воды в скважине. Статический и динамический уровни жидкости в скважине фиксирует расходомер. Расходометрия с нагнетанием жидкости при загерметизированном устье скважины проводится пи вскрытии слабопроницаемых поглощающих горизонтов, которые проявляются только в процессе бурения (при вращении колонны бурильных труб). Обычно в детализации таких поглощающих пластов нет особой необходимости, и основная цель расходометрии в подобном случае заключается в определении расположения зоны ухода промывочной жидкости.

Устье скважины герметизирует специальное устройство (рис. 1.26), состоящее из корпуса 2, к которому приварены фланец 5 с кольцом 12, патрубок 13 для подсоединения нагнетательного шланга и трубка 3 для подсоединения манометра 4. В кольце 12 устанавливают вкладыши 10, между которыми укладывают сальниковую набивку 11. Уплотнение сальниковой набивки осуществляют с помощью подвижного фланца 6 с направляющей втулкой 8, болтами 7 с гайками 9. Герметизатор собирают при опущенном в скважину расходомере, и исследования ведут снизу вверх.. Давление жидкости на устье скважины измеряет манометр 4. Оно регулируется расходом жидкости, подаваемой в скважину. Герметизирующее устройство надежно работает при избыточном давлении на устье скважины до 2 МПа.

Рис:

________________________________________

Рис. 1.26. Герметизатор устья скважины для расходометрических исследований:

1 – труба кондуктора; 2 – корпус; 3 – трубка для манометра; 4 – манометр; 5 – фланец стационарный; 6 – фланец подвижный; 7 – болты; 8 – втулка направляющая; 9 – гайки; 10 – вкладыши; 11 – сальниковая набивка; 12 – кольцо; 13 – патрубок

Рис. 1.27. Герметизатор скважины

1 – патрубок; 2 – переходник; 3 – штуцер; 4 – манжета; 5 – винт; 6 – втулка; 7 – зажим; 8 - накидная гайка; 9 – пакерующий элемент; 10 – корпус; 11 – наконечник; 12 – кабель

____________________________________________________

Необходимость расходометрии с герметизацией поглощающего горизонта в скважине обусловлена чаще всего непредвиденной встречей еще одной проницаемой зоны и реже - появлением высокопроницаемого поглощающего пласта в верхних интервалах скважины (это могут быть как ранее изолированные зоны, так и пласты, вскрывшиеся в результате, например, гидроразрыва).

Как правило, наибольшую сложность представляет одновременное исследование поглощающих зон с резко различной проницаемостью. В таком случае почти вся жидкость уходит в наиболее проницаемый горизонт, а зона с меньшей проницаемостью остается невыявленной. Для надежного изучения проницаемых зон их на период исследования необходимо изолировать. Исследованный интервал скважины изолируют с помощью разработанного автором временного пакера (рис. 1.27).

Пакер состоит из перфорированного корпуса (трубы) 10, на который сверху навинчен переходник 2, а снизу – наконечник 11 с калиброванным отверстием. На корпус надет пакерующий резиновый элемент 9 трубчатой формы. Элемент 9 крепится к корпусу в верхней и нижней частях с помощью втулки 6, разрезного зажима 7 и накидной гайки 8. Втулка 6 фиксируется от поворачивания винтом 5.

Пакер опускают в скважину на бурильных трубах, к которым его подсоединяют с помощью изогнутого патрубка 1. Штуцер 3 служит для уплотнения манжеты 4, герметизирующей зазор между каротажным кабелем 12 и отверстием в переходнике 2.

Расходометрию с использованием описанного пакера производят сверху вниз следующим образом. Расходомер отсоединяют от каротажного кабеля, который пропускают через пакер. Затем прибор вновь подсоединяют к кабелю и опускают в скважину.

После того, как выход расходомера из-под пакерующего устройства достигает нужной величины, в скважину опускают и сам герметизатор, предварительно затянув штуцер 3. При этом кабель расходомера крепят к бурильным трубам стяжками.

При расходометрических исследованиях по всем схемам определяют статический и динамический уровни и расход доливаемой (нагнетаемой) в скважину жидкости.

Если в скважине имеются два и более функционирующих поглощающих горизонта, то между ними, как правило, возникают перетоки пластовой жидкости, в результате чего устанавливается естесственный динамический уровень. Для определения статического уровня каждого поглощающего горизонта (а такие данные необходимо иметь при вычислении коэффициента проницаемости) необходимо выполнит расходометрию минимум при двух расходах доливаемой (нагнетаемой) в скважину жидкости. Каждому расходу будет соответствовать свой искусственный динамический уровень. По расходограмме устанавливают расход в каждый поглощающий горизонт при каждом режиме нагнетания. Полученные данные являются исходными для построения зависимости динамического уровня жидкости в скважине от расхода по поглощающим горизонтам в отдельности. Интерполяция построенной для каждого проницаемого пласта кривой до пересечения с осью уровня (что соответствует Q=0) дает положение статического уровня данного поглощающего горизонта.

Приведем несколько расходограмм, иллюстрирующих методику обработки полевых данных и возможности расходометрического метода исследования поглощающих горизонтов.

Рис. 1.28. Расходограмма по скв. 3555 (поглощающий горизонт простого строения):

Глубина скважины, м.................................................768

Статический уровень, м.............................................542

Динамический уровень, м......................................396,2

Вид нагнетаемой жидкости.....................................вода

Подача насоса при нагнетании, л/с...........................1,8

Номер точки	Глубина, м	Частота вращения крыльчатки, об/мин	Расход жидкости через крыльчатку, л/с	Диаметр скважины d, мм	Коэффициент Kd	Расход жидкости по скважине, л/с
	650,0		0,915		1,80	1,64
	686,4		0,636		2,63	1,67
	686,6		0,636		2,63	1,67
	686,8		0,605		2,63	1,59
	687,0		0,528		2,63	1,38
	687,2		0,419		2,63	1,10
	687,4		0,357		2,63	0,93
	687,6		0,225		2,63	0,59
	687,8		0,000		2,63	0,00

На рис. 1.28 приведена расходограмма по скв. 3555. Исследования производили расходометром ДАУ-3М-73 при доливе воды через устье скважины с расходом 1,8 л/с.

Основные исходные и полученные данные приводят в расходограммах в определенном порядке, позволяющим получить наиболее полную информацию о проницаемой зоне. В правой части расходограммы располагают таблицу, содержащую изменения расхода по глубине скважины. Таблица служит исходным материалом для построения графика расходометрии.

Расходограмма по скв. 3555 свидетельствует о наличии поглощающего горизонта простого строения. Его интервал залегания 686,6-687,8 м, мощность 1,2 м, статический уровень 542,0 м, горизонт приурочен к песчанику.

На рис. 1.29 приведена расходограмма по скв. 3535. Изученный поглощающий горизонт имеет сложное строение. Он состоит из двух проницаемых зон, одна из которых залегает в интервале186,3-186,6 м и имеет мощность 0,3 м, а вторая приурочена к интервалу 191,2-191,5 м и также имеет мощность 0,3 м. Поглощающие зоны разделены водонепроницаемым участком мощностью 4,2 м. Поглощающий горизонт приурочен к песчано-глинистым сланцам. Рис. 1.28 хорошо иллюстрирует необходимость учета данных кавернометрии. Пунктирная линия представляет собой расходограмму, построенную без учета изменения диаметра скважины.

Рис. 1.29. Расходограмма по скв. 3535 (поглощающий горизонт сложного строения):

Глубина скважины, м....................................................230

Статический уровень, м...............................................84,2

Динамический уровень, м................................................0

Вид нагнетаемой жидкости........................................вода

Подача насоса при нагнетании, л/с..............................0,7

Номер точки	Глубина, м	Частота вращения крыльчатки, об/мин	Расход жидкости через крыльчатку, л/с	Диаметр скважины d, мм	Коэффициент Kd	Расход жидкости по скважине, л/с
	160,0		0,310		2,20	0,68
	162,0		0,310		2,20	0,68
	164,0		0,233		2,92	0,68
	175,0		0,202		3,22	0,65
	181,0		0,217		3,08	0,66
	182,0		0,202		3,08	0,62
	183,0		0,186		3,22	0,59
	186,3		0,140		4,15	0,59
	186,4		0,132		4,15	0,54
	186,5		0,085		4,18	0,43
	186,6		0,062		4,02	0,29
	188,0		0,054		4,47	0,29
	189,0		0,047		4,70	0,27
	190,5		0,047		4,70	0,27
	191,2		0,047		4,70	0,27
	191,4		0,047		4,97	0,25
	191,5		0,000		-	0,00

Рис. 1.28 и 1.29 иллюстрируют методику одновременного исследования двух поглощающих горизонтов, вскрытых скв. 3558. На рис. 1.30 приведена расходометрия по скважине, выполненная при трех значениях динамического уровня жидкости 126,5; 150,0 и 175,5 м. Уровень жидкости в скважине перед исследованием, установившийся в результате взаимодействия поглощающих горизонтов, составлял 211,0 м. Структура каждого поглощающего горизонта, интервал залегания и мощность четко воспроизведены на расходограмме.

Рис. 1.30. Расходограмма по скв. 3558 (два поглощающих горизонта I и II):

Глубина скважины, м.....................................................594

Статический уровень, м..............................................211,0

Динамический уровень, м.....................126,4; 150,0; 175,5

Вид нагнетаемой жидкости..........................................вода

Подача насоса при нагнетании, л/с...........1,6; 1,1; 0,8

В принятый интервал глубин не попала точка 1, так как она находится на глубин 520 м. Точки 6″ и 7″ в принятом масштабе сливаются с точками 6′ и 10. Первый горизонт (сложного строения, с различной проницаемостью отдельных участков) залегает в интервале 582,4-588,2 м, приурочен к песчанику и контактам его с песчано-глинистым сланцем и имеет мощность 5,8 м. Второй горизонт (простого строения) залегает в интервале 533,6-533,8 м, приурочен к песчанику и имеет мощность 0,2 м.

Номер точки	Глубина, м	Частота вращения крыльчатки, об/мин	Расход жидкости через крыльчатку, л/с	Диаметр скважины d, мм	Коэффициент Kd	Расход жидкости по скважине, л/с
Ндин =126,4 м; Q=1,6 л/с
	520,0		1,086		1,34	1,45
	530,0		1,074		1,34	1,43
	533,6		1,074		1,34	1,43
	533,8		0,947		1,34	1,26
	582,4		1,086		1,27	1,37
	582,8		0,931		1,27	1,18
	583,2		0,543		1,34	0,72
	587,7		0,466		1,34	0,62
	588,0		0,310		1,34	0,41
	588,2		0,000	-	-	0,00
Ндин =156,4 м; Q=1,1 л/с
1′	532,5		0,753		1,34	1,00
2′	533,6		0,753		1,34	1,00
3′	533,8		0,651		1,34	0,85
4′	583,2		0,450		1,34	0,60
5′	588,0		0,248		1,34	0,33
6′	588,2		0,000	-	-	0,00
Ндин =175,5 м; Q=0,8 л/с
1″	231,0		0,497		1,34	0,66
2″	533,6		0,489		1,34	0,65
3″	533,8		0,419		1,34	0,56
4″	582,8		0,458		1,27	0,58
5″	583,0		0,370		1,34	0,49
6″	587,8		0,202		1,34	0,27
7″	588,2		0,000	-	-	0,00

По результатам нагнетаний при расходометрических исследованиях для каждого горизонта построены графики зависимости уровня жидкости в скважине от расхода, которые приведены на рис. 1.27.

____________________________________

Рис. 1.31. Определение статических уровней поглощающих горизонтов по скв. 3558.

Продолжение графиков до пересечения с осью ординат дали следующие значения статических уровней исследуемых поглощающих горизонтов: I - 216,0 м; II – 189 м (см. рис. 1.31).

________________________________________

Рис. 1.32. Расходограмма поглощающего горизонта по скв. 3556.:

Глубина скважины, м.................................................485

Статический уровень, м..............................................323

Динамический уровень, м.................317,0; 320,5; 322,1

Вид нагнетаемой жидкости......................................вода

Подача насоса при нагнетании, л/с..............6,0; 3,0; 1,5

Номер точки	Глубина, м	Частота вращения крыльчатки, об/мин	Расход жидкости через крыльчатку, л/с	Диаметр скважины d, мм	Коэффициент Kd	Расход жидкости по скважине, л/с
Ндин =317 м; Q=6,0 л/с
	318,0		1,583		3,84	6,08
	318,6		1,583		3,84	6,08
	319,0		1,086		3,84	4,17
	319,4		1,086		3,84	4,17
	320,0		0,931		4,00	3,72
	326,4		0,931		3,84	3,57
	350,0		0,222		3,69	3,51
	350,8		0,497		3,69	1,83
	374,6		0,497		3,69	1,83
	375,0		0,000		-	0,00
Ндин =320,5 м; Q=3,0 л/с
1′	318,2		0,792		3,84	3,05
2′	318,6		0,760		4,00	3,04
3′	318,8		0,559		3,84	2,14
4′	319,4		0,528		4,00	2,11
5′	320,0		0,435		4,00	1,74
6′	350,6		0,419		4,00	1,68
7′	350,8		0,202		3,69	0,77
8′	374,6		0,202		3,69	0,77
9′	375,0		0,000		-	0,00
Ндин =322,1 м; Q=1,5 л/с
1″	318,5		0,367		1,00	1,42
2″	320,0		0,171		4,00	0,68
3″	350,7		0,171		4,00	0,68
4″	350,9		0,093		3,69	0,35
5″	374,7		0,078		3,69	0,30
6″	375,1		0,000		-	0,00

Однако не всегда можно знать заранее, имеем ли мы дело с несколькими проницаемыми горизонтами или с одним горизонтом сложного строения. Уверенно судить об этом только по расходограмме нельзя. В этом случае следует выполнять расходометрию при трех расходах нагнетаемой жидкости и производить необходимые построения для определения статического уровня каждой проницаемой зоны.

На рис. 1.32 приведена расходограмма поглощающего интервала по скв. 3556.

Казалось бы, имеем три поглощающих горизонта: первый (I, рис. 1.28) залегает в интервале 318,6-320,0 м в песчано-глинистых сланцах, второй (II) в интервале 350,6-350,8 м в известняке, третий (III) – в интервале 374,6-375,0 м в песчано-глинистом сланце. Однако определение статических уровней этих горизонтов дает основание утверждать, что они являются единым поглощающим горизонтом. Точки 9′ и 6″ соответствуют точке 10, т.е. подошве поглощающего горизонта (см. рис. 34).

Некоторое несовпадение статических уровней можно отнести за счет погрешности расходометрических исследований.

Рис. 1.33. Определение статических уровней поглощающих зон по скв. 3556.

Дата добавления: 2015-09-05