Режиме фильтрации

Этот метод иногда называют методом восстановления давления. Он заключается в прослеживании за снижением уровня в скважине после кратковременного ее заполнения жидкостью. Это один из основных методов гидродинамического исследования скважин.

Рис. 1.45. Кривая восстановления уровня жидкости в скважине: а – общий вид кривой; б – кривая восстановления давления, построенная в координатах Δp – ln t

Рис. 1.46. Схема поглощающей скважины

При вскрытии поглощающего горизонта в скважине в состоянии покоя устанавливается статический уровень, соответствующий пластовому давлению. Столб жидкости в скважине компенсирует пластовое давление, устанавливается статическое равновесие в системе скважина-пласт.

При закачке жидкости в скважину в поглощающем пласте происходит перераспределение давления, которое через определенный промежуток времени заканчивается, о чем свидетельствует постоянство динамического уровня жидкости. Наступает динамическое равновесие. После отключения насоса установившийся режим движения вновь переходит в неустановившийся, что сопровождается восстановлением давления в пласте. Характер изменения забойного давления в скважине при этом зависит от коллекторских свойств пласта.

Прослеживание за снижением уровня дает возможность получить кривую восстановления давления в скважине, которую используют для количественной оценки коллекторских свойств пласта.

Таким образом, исследование скважины при неустановившемся режиме фильтрации заключается в измерении положения статического уровня, выведении скважины из равновесного состояния путем ее заполнения и прослеживании перемещения уровня во времени.

Измерение уровней можно производить хлопушкой или электрическим уровнемером. В первом случае уровень «нащупывается» через определенные промежутки времени. Измерения хлопушкой уходящего уровня дают очень низкую точность и возможны только при медленном падении уровня.

Более точные измерения получают при использовании электрического уровнемера. Электрический уровнемер позволяет быстрее находить уровень.

Можно использовать и метод измерения «догоняющим» уровнем. Для этого в процессе закачки замеряют динамический уровень, затем уровнемер опускают на определенную, заранее выбранную глубину, отключают насос и фиксируют время. Как только падающий уровень доходит до датчика электроуровнемера, загорается лампочка, при этом отмечают время, а датчик прибора опускают ниже, и так до достижения статического уровня. На сколько опускать датчик после каждого измерения, исследователь решает в зависимости от скорости падения уровня. По результатам наблюдений строят кривую восстановления давления (рис. 1.45,б).

Данные замера сводят в таблицу и по ним строят индикаторную линию. На рис. 1.46 приведена схема поглощающей скважины, которая иллюстрирует получение исходных данных для определения зависимости Δр = f (t).

Зная изменение перепада давления от Δр_n до Δр_n-1 во времени t_n и диаметр скважины D_скв, можно найти зависимость Q = f (Δp).

Расход жидкости для каждого участка изменения перепада давления рассчитывают по формуле:

, (1.27)

где D_скв – диаметр скважины в измеряемом интервале, м;

t_n – время изменения давления, с;

H_n – изменение уровня жидкости в скважине за время t_n, м.

Перепад давления для соответствующего расхода Q_n определяют по формуле:

. (1.28)

Число замеров для надежности построения индикаторной кривой должно быть не менее 6-8. Величина повышения уровня жидкости в скважине при закачке и частота измерения должны обеспечивать это число точек наблюдений. Однако при вскрытии высокопроницаемого горизонта или при неглубоком статическом уровне (менее 10-15 м) это не удается.

Индикаторную кривую используют для оценки проницаемости пласта и выбора способа ликвидации поглощения.

При другом методе обработки данных наблюдений можно количественно определить некоторые параметры проницаемой зоны.

Так, при мнгновенном изменении расхода жидкости в скважине после прекращения закачки приращение давления в забое определяется зависимостью:

, (1.29)

где р_с – текущее значение забойного давления после остановки скважины;

р₀ – установившееся давление на забое скважины перед ее остановкой;

Q – установившийся расход жидкости при закачке (до остановки);

μ – вязкость жидкости;

t – время, отсчитываемоес момента прекращения закачки жидкости;

К – коэффициент проницаемости;

М – мощност проницаемой зоны;

- интегральная показательная функция, значение которой определяют по таблицам;

χ – коэффициент пьезопроводности пласта;

r₀ – приведенный радиус скважины.

Выражение (1.29) можно заменить приближенной формулой, более удобной для практических расчетов:

. (1.30)

Это уравнение аналитически отражает поведение кривой восстановления забойного давления в скважине.

Перестраивая кривую восстановления забойного давления Δp = Δp (t) в координатах Δp и ln t после достаточного интервала времени, мы должны получить отчетливо выраженные прямолинейные участки с угловым коэффициентом i и отрезком А, отсекаемым на оси ординат (см. рис. 1.46,б):

; (1.31)

. (1.32)

Определив по результатам исследования величины i и А, можно найти гидропроводность пласта в районе исследуемой скважины Kh/μ и комплексный параметр .

Отклонение от прямой линии на начальном участке перестроенной кривой восстановления давления объясняется тем, что при небольших значениях t приближенная формула (1.32) не совпадает с точным выражением исходного уравнения (1.31). В реальных условиях фактическая кривая в полулогарифмических координатах асимптотически приближается к прямой, которая соответствует идеальным условиям притока.

Характеристику пласта определяют по кривой восстановления давления, построенной в полулогарифмических координатах, следующим образом. Угловой коэффициент находят по прямолинейному участку или измерением, или вычислением:

, (1.33)

где и - перепады давления для двух произвольных точек, соответствующих времени t₁ и t₂.

Величина А также может быть получена измерением, но может быть и вычислена, если длина прямолинейного участка не позволяет надежно выполнить экстраполяцию:

, (1.34)

где Δp и t – соответственно перепад давления и время наблюдения для произвольной точки на прямолинейном участке.

Зная i, можно вычислить гидропроводность пласта (Kh)/μ.

Следует отметить, что комплексные параметры используются нефтяниками вследствие недостатка исходной информации о пласте, в частности, о мощности проницаемой зоны. Широкое внедрение расходометрии в практику исследования разведочных скважин позволяет выйти на конкретные характеристики поглощающего пласта, такие, как проницаемость, скважность и среднее раскрытие трещин.

Не имея данных о мощности проницаемой зоны, можно оценить ряд параметров, определяющих поглощающую способность пласта. По В.И. Мищевичу, обработку результатов наблюдений за восстановлением уровня жидкости в скважине можно выполнить следующим образом (при этом принимают закон фильтрации Смрекера). Строят индикаторную линию Q= f (Δp) и из начала координат к ней проводят касательную. Точка касания является точкой перегиба индикаторной кривой.

Касательная может не совпадать с реальной индикаторной кривой до точки касания, однако в любом случае будет к ней достаточно близка. А так как в точке касания Q и Δp для обеих линий – общие величины, то n у них будут равны. Тогда в этой точке n=1, а , где Q_c и Δp₀ – координаты точки перегиба (касания). Тогда по В.И. Мищевичу поглощающий пласт можно охарактеризовать следующими величинами:

1) перепадом давления, при котором индикаторная кривая меняет характер искривления Δp₀ (характеризует размер каналов проницаемой среды);

2) расходом жидкости Q₀, соответствующим перепаду давления в скважинах одного и того же диаметра (определяет плотность каналов поглощающего пласта);

3) коэффициентом интенсивности поглощения ;

4) показателем режима фильтрации n, который для фактического расхода будет отличаться от 1.

Сложность предстоящих работ можно оценить по комплексу этих величин. Для разработки конкретных рекомендаций по выбору способа борьбы с поглощениями и оценки необходимых объемов тампонажного материала необходимо накапливать и постоянно анализировать опыт изоляционных работ при разведке данного месторождения.

Существуют и другие методики обработки результатов наблюдений за падением уровня жидкости в скважине с целью выработки конкретных рекомендаций по борьбе с поглощениями. Из них наибольший интерес представляет методика М.С. Винарского, которая сводится к наблюдениям за скоростью падения уровня и использованию специальных логарифмических номограмм с областями применения различных методов устранения поглощений. Эти номограммы разработаны для условий бурения нефтяных и газовых скважин и для разведочного бурения непригодны.

Точность и надежность наблюдений зависят в основном от приборов и устройств для измерения уровня жидкости. Самыми простыми устройствами являются мерные тросы и рулетки с датчиком-хлопушкой. В большинстве случаев используют самодельные хлопушки. Среди серийно выпускаемых рулеток наиболее распространены два типа: Р-50 и ГГП-12б, позволяющие выполнять замены уровня в открытом стволе скважине при глубинах до 100 м. Гидрогеологическая рулетка позволяет измерять уровень с точностью до ± 1-5 см. При измерениях хлопушкой необходимо для уверенности сделать несколько ударов о поверхность уровня, что при быстро падающем уровне сложно, поэтому использование хлопушек требует определенного навыка.

Более надежные устройства – электрические уровнемеры. Приборы состоят из датчика элетрода, который опускают в скважину на мерном поводке, катушки индикатора глубины. В качестве индикаторов применяют стрелочные миллиамперметры или электрические лампочки. При достижении датчиком электрода поверхности аоды замыкается электрическая цепь и срабатывает сигнальный элемент-индикатор. Уровень жидкости определяют по длине провода, опущенного в скважину.

Технические схема электроуровнемера приведена на рис. 1.47. Имеется и целый ряд других электирических уровнемеров (попалавково-индуктивные, поплавково-контактные, электроконтактные и др.), но они коструктивно сложны и в наблюденияхпри исследовании поглощающих горизонтов применения не нашли.

При отсутствии серийных приборов нашли применение различного уровня самодельные электрические уровнемеры. Одна из конструкций датчика такого прибора (поплавкового типа) и его электрическа схема приведены на рис. 1.48.

В некоторых случаях уровень необходимо измерять с максимально возможной точностью. Систематические погрешности, величина которых может быть определена и учтена при выполнении измерений, включают в себя:

1) инструментальную погрешность, обусловленную погрешностью разметки мерного провода (троса) Δh_разм и погрешность крепления датчика к мерному проводу Δh_кр;

2) температурную погрешность Δh_темп, возникающую вследствие температурных деформаций мерного провода;

3) методическую погрешность, обусловленную необходимостью заглублять датчик прибора на некоторую величину под уровень жидкости для получения четкого сигнала Δh_д; при использовании хлопушки в методическую погрешность добавляется погрешность, обусловленная деформацией мерного тросса под действием груза Δh_раст;

4) погрешность наблюдателя, которую можно принять равной половине цены деления шкалы Δh_набл.

Рис. 1.47. Электрическая схема электроуровнемера ЭВ-1М: 1 – лампочка-индикатор; 2 – реле РСМ-2; 3 – батарея; 4 – катушка с проводом; 5 - датчик

Рис. 1.48. Датчик поплавкового электрического уровнемера и его электрическая схема: 1 – сигнальная лампочка; 2 – батарея; 3 – электроды; 4 – пробка; 5 – корпус; 6 - токопроводящая пластина; 7 - поплавок

Таблица 1.10.

Технические данные серийно выпускаемых приборов для разовых замеров уровня

Прибор	Глубина замера уровня, м	Датчик	Диаметр датчика, мм	Индикатор уровня	Габариты, мм	Масса прибора, кг	Электрическое питание
РС-20		Хлопушка		-	-	0,8	-
Р-50		>>		-	105 140 50	1,2	-
ГГП-12б		>>		-	370 160 75	2,3	-
Электроуро-внемер ЭВ-1М		Электрод		Электрическая лампочка	310 155 220	5,0	Две батареи КБС-Л-0,5
УЭ-50		>		Миллиампер	215 80 44	2,9	Одна батарея КБС-Л-0,5
УЭ-75		>		>>	215 80 44	3,1	То же
УЭ-200		>		>>	200 152 155	4,3	>>

Таким образом, суммарная погрешность измерения уровня

Δh_общ= Δh_разм+ Δh_кр+ Δh_темп+ Δh_д+ Δh_раст+ Δh_набл. (1.35)

Отдельные составляющие могут достигать значительных величин, если их не контролировать. Исследования В.М. Шустовым погрешности для металлической рулетки РС-20 показали, что только погрешность разметки может составлять 360 мм, а температурная погрешность – 30 мм. Это требует жесткого контроля за погрешностью с целью ее уменьшения и учета при обработке экспериментальных данных.

Для прослеживания за падением уровня жидкости в скважине нужны приборы, позволяющие выполнять непрерывные измерения с регистрацией (записью) результатов. Такие приборы имеются для наблюдений в гидрогеологических скважинах. Это регистраторы и самописцы уровня, погружные пьезографы, но почти все они по тем или иным причинам непригодны для прослеживания уровня при исследовании поглощающих горизонтов в разведочных скважинах. Исключение составляет барабанный уровнемер Б-1 завод «Нефтеавтоматика».

Прибор состоит (рис. 1.49) из поплавка, противовеса, троса и блочка со счетчиком. При изменении уровня воды трос перемещается и вращает блочок, жестко связанный со счетчиком.

Рис. 1.49. Барабанный уровнемер:

1 – счетчик; 2 – ролик; 3 – противовес; 4 – поплавок

_____________________________________________

Техническая характеристика УБ-1:

Минимальная глубина уровня воды, м..........
Точность измерения уровня, мм.....................	± 3,0
Габариты прибора, мм.....................................	60 38 70
Масса прибора, кг............................................	1,4

Дата добавления: 2015-09-05