Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

На основании теоретических и экспериментальных исследований Установлены (или предполагаются) разнообразные типы дебито­метрических, расходомерных и электрических аномалий, которые обусловлены разными физическими процессами и содержат раз­личный объем информации о параметрах коллекторов или насы­щающих их флюидов. Поэтому для интерпретации разнотипных аномалий следует использовать разную методику [47].

При дебитометрических исследованиях на диаграммной бу­маге регистрируются одновременно две кривые, одна из кото­рых характеризует изменение во времени дебита <2, промывоч­ной жидкости, нагнетаемой в скважину, а другая — изменение дебита (?2 промывочной жидкости, изливающейся из скважины в амбар. Кривая же разности этих величин (т. е. <? = <2, — <22) на диаграммной бумаге не регистрируется, но может быть построе­на при обработ ке дебитограммы.

Прежде всего необходимо отметить, что по дебитометриче­ской кривой <2 = ЛО определяются моменты начала и конца работы нагнетательного насоса, необходимые для интерпрета­ции некоторых типов дебитометрических и электрических ано­малий, а по кривой 02 ~/г(0 — момент начала излияния промы­вочной жидкости из скважины в верхний желоб и дебитометри­ческие аномалии разного типа.

Рассмотрим некоторые типы дебитометрических аномалий: ложные, воздушные, поглощения, притоки, комбинированные и газовые.

Ложные аномалии обусловлены в основном нестабильным режимом работы нагнетательного насоса. Эти аномалии регист­рируются одновременно на кривых 0, =/(1) и <22 =/20) и имеют одинаковую форму, вследствие чего на кривой д = (){ — ()2 по­добные аномалии практически не выделяются.

Несколько иного типа ложные аномалии возникают при пло­хой работе турбобура, когда вращение его турбин временами прерывается, несмотря на непрерывную работу нагнетательных насосов. В этом случае ложные аномалии регистрируются толь­ко на кривой 02 = /г(0 в виде кратковременных высокочастот­ных колебаний.

При интерпретации дебитограмм ложные аномалии не учи­тывают, так как они не содержат информацию о коллекторах.

Воздушные аномалии образуются вследствие накопления возду­ха в верхней части бурильных труб в период наращивания очеред­ной свечи или смены долота. Э го явление наблюдается только в тех скважинах, в которых пьезометрический уровень пластовых вод рас­положен ниже земной поверхности. После возобновления процес­са бурения воздух, находящийся в бурильных трубах, увлекается промывочной жидкостью к забою, причем объем его в зависимости от глубины забоя уменьшается в десятки или даже сотни раз. По выходе из бурильных труб смесь воздуха с промывочной жидко­стью устремляется вверх к устью скважины. По мере уменьшения статического давления промывочной жидкости воздух постепенно расширяется, вследствие чего скорость течения увеличивается, а следовательно, увеличивается и дебит промывочной жидкости, изливающейся из скважины на земную поверхность. Наиболее рез­кое нарастание объема воздуха и дебита 0, происходит в момент выхода к устью скважины верхней части смеси воздуха с промы­вочной жидкостью. Типичные воздушные аномалии характеризу­ются одним узким, но интенсивным максимумом и одним более широким и пологим минимумом. Продолжительность воздушных аномалий обычно возрастает с увеличением амплитуды аномалии

и, следовательно, с увеличением объема воздуха, накопившегося в верхней части бурильных труб.

Следует отметить, что воздушные аномалии не представляют непосредственного интереса при обнаружении коллекторов. Од­нако время /в (в секундах) прохождения воздуха от устья скважи­ны до ее забоя и обратно позволяет достаточно точно вычислить средний объем 0, (в л/с) промывочной жидкости, нагнетаемой в скважину, по формуле

Юя(02-^+^2)Я з

01=————— Т.—————- , (4.54)

В

где О — диаметр скважины;

и с]0 — соответственно внешний и внутренний диа­метры бурильных труб;

#з — глубина забоя скважины.

Время гв определяют по дебитограмме от момента начала ра­боты нагнетательного насоса до появления положительного экс­тремума воздушной аномалии. Чем точнее вычисляется величи­на 01, тем вернее находится глубина залегания кровли и подош­вы коллекторов, создающих на диаграммах аномалии газового или электрического типов.

Аномалии поглощения возникают при вскрытии коллекторов, пла­стовое давление которых меньше статического давления промывоч­ной жидкости. Физическая сущность подобных аномалий описана ранее. Аномалии поглощения изображены на рис. 4.24.

Вследствие того что вода и промывочная жидкость практиче­ски несжимаемы, каждая аномалия поглощения начинается на
диаграмме точно в момент вскрытия кровли коллектора: макси­мальное значение аномалии совпадает с моментом вскрытия подошвы проницаемого пласта. Поскольку на оси времен деби — тограмм через каждые 0,5 м отмечаются глубины забоя скважи­ны, то, наряду с моментами вскрытия кровли и подошвы кол­лекторов, определяются и глубины залегания этих границ.

Выявление коллекторов в разрезе пород, вскрытых скважи­ной, и определение глубины залегания их кровли и подошвы — основная задача количественной интерпретации аномалий по­глощения.

Кроме того, по амплитуде аномалий поглощения можно вы­числять коэффициенты проницаемости соответствующих кол­лекторов по формуле:

к = <7тах1х 1пЯ/г пр 2лЬ(р — рпл) — > (4-55)

где кпр — коэффициент проницаемости коллектора;

Яти ~~ максимальное значение дебита, соответствующее интерпретируемой аномалии поглощения;

(я — динамическая вязкость фильтрата промывочной жидкости;

/г — мощность коллектора;

р — статическое давление промывочной жидкости

на уровне изучаемого коллектора; рт — пластовое давление в коллекторе;

£гл — коэффициент проницаемости глинистой корки;

/? — расстояние от ствола скважины до точек коллек­

тора, в которых его пластовое давление практи­чески не меняется при проникновении в пласт фильтрата промывочной жидкости; г — радиус ствола скважины; ггл — внутренний радиус глинистой корки.

Так как в формуле (4.55) численные значения г, л и кгп неиз­вестны, то для вычисления кпр приходится пользоваться прибли­женной формулой [47]:

(4.56)

/с 4™^1п К / г пр 2 л И{р-рт)

По интенсивности убывания деби­та поглощения можно судить о типе вызвавшего его коллектора. Так, при наличии высокопроницаемого коллек­тора гранулярного типа вследствие об­разования на стенках скважины гли­нистой корки дебит поглощения убы­вает на 30—60% уже через 200—300 с после вскрытия подошвы коллектора.

Рис. 4.24. Аномалии поглощения

Между тем при вскрытии коллектора трещинного или трещинно-каверноз­ного типа на стенках скважины гли­нистая корка практически не образу­ется, вследствие чего дебит поглоще­ния промывочной жидкости убывает очень медленно по мере закупорива­ния трещин в местах их сужения час­тицами шлама и глины.

Таким образом, в результате интерпретации дебитометри­ческих аномалий поглощения можно определять глубину за­легания кровли и подошвы коллектора, приблизительно оце­нивать его коэффициент проницаемости и выяснять тип кол­лектора.

Аномалия притока возникает при вскрытии коллектора, пластовое давление которого превосходит статическое дав­ление промывочной жидкости. Подобные аномалии описа­ны ранее.

Из-за практической несжимаемости промывочной жидкости время начала аномалии притока совпадает с моментом вскрытия кровли проницаемого (рис. 4.25) пласта. Поэтому глубина зале­гания кровли и подошвы коллектора по аномалии притока опре­деляется так же, как и по аномалии поглощения.

По аномалиям притока можно вычислить коэффициент про­ницаемости по формуле (4.56). При этом следует иметь в виду, что в случае притока пластовых вод в скважину глинистая корка на стенках скважины не образуется, поэтому формула (4.56) яв­ляется не приближенной, а точной.

Комбинированная аномалия поглощения притока может воз­никать, если пластовое давление вскрываемого коллектора при­мерно равно статическому давлению столба промывочной жид­кости, но существенно меньше забойного динамического давле­ния той же жидкости. В этом случае при вскрытии кровли кол­
лектора сначала будет наблюдаться по­глощение промывочной жидкости пла­стом с одновременным увеличением давления в прискважинной части кол­лектора. После вскрытия подошвы коллектора, когда на него будет дей­ствовать лишь статическое давление промывочной жидкости, из коллекто­ра в скважину начнется приток про­никшего в него ранее фильтрата про­мывочной жидкости с одновременным понижением давления в пласте. Когда давление в коллекторе станет равным первоначальному пластовому давле­нию, процесс притока из коллектора в скважину прекратится.

V./!

100

Г-Х“

тю

Рис. 4.25. Аномалии притока

Рис. 4.26. Комбинированные аномалии

Таким образом, комбинированная дебитометрическая аномалия поглоще­ния — притока должна характеризо­ваться одним минимумом и одним максимумом (рис. 4.26). Глубина зале­гания кровли и подошвы коллектора по комбинированной аномалии опре­деляется так же, как и по аномалиям поглощения.

Газовые дебитометрические анома­лии возникают при вскрытии коллек­торов, содержащих природный газ в свободном или растворенном виде. Форма (а следовательно, и тип газо­вых аномалий) зависит от величины и знака перепада давлений между пла­стом и скважиной и от характера на­сыщающего пласт флюида.

Газовые аномалии первого типа возникают, когда пластовое давление в газосодержащих коллекторах примерно равно стати­ческому давлению промывочной жидкости на уровне соответст­вующих коллекторов. Очевидно, в этом случае не должно проис­ходить поглощения промывочной жидкости коллектором или притока флюида из пласта в скважину.

Однако при разбуривании газосодержащего коллектора про­мывочная жидкость будет выносить на дневную поверхность
вместе со шламом пласта также содержащиеся в нем микроско­пические пузырьки газа, которые с приближением к устью сква­жины будут увеличивать свой объем в десятки или даже сотни раз. Вследствие этого будут возрастать объем и дебит С?2 промы­вочной жидкости, изливающейся из скважины и создающей на дебитограмме газовую аномалию притока.

После вскрытия подошвы подобного коллектора поступление газовых пузырьков в промывочную жидкость прекратится. По­этому продолжительность регистрации данной газовой анома­лии будет ограниченной и равной примерно длительности вскры­тия самого коллектора. Однако моменты регистрации начала и конца газовой аномалии будут отставать от моментов вскрытия кровли и подошвы газосодержащего коллектора на отрезок вре­мени /3 (в секундах), равный продолжительности подъема про­мывочной жидкости от данного коллектора (т. е. от забоя) до устья скважины. Очевидно,

, 10л(/)2 — <1})НЪ

————- щ——— . (4.57)

где О — диаметр скважины;

с!, — внешний диаметр бурильной трубы;

//, — глубина забоя скважины;

2, — объем промывочной жидкости, нагнетаемой в скважину.

Следовательно, для определения истинных моментов вскры­тия кровли и подошвы и истинных глубин залегания указанных границ необходимо отложить на дебитограмме отрезок времени /з и определить метки глубин, соответствующие исправленным моментам времени, как это показано на рис. 4.27.

Если на дебитограмме не отмечено воздушной аномалии, то величину /3 вычисляют по формуле (4.57) с погрешностью 5—10% из-за низкой точности определения дебита £?, промы­вочной жидкости, нагнетаемой в скважину. В этом случае глу­бина залегания кровли и подошвы коллектора также находит­ся не очень точно.

При наличии на дебитограмме воздушной аномалии погреш­ность определения величин /3, <2и а также глубин залегания гра­ниц коллектора/резко снижается. Действительно, если подста­вить значение 0, из (4.54) в формулу (4.57), то получим

(4.58)

В этой формуле отрезок времени, на который надо смещать границы газовой аномалии для установления глубины залегания кровли и подошвы газосодержащего коллектора, зависит в ос­новном от времени прохождения воздуха от устья скважины до забоя и обратно, которое определяется по дебитограмме с весьма высокой точностью.

Следует иметь в виду, что при обработке газовых аномалий возможны такие случаи, когда вычисленное значение /3 окажет­ся больше времени /а, отсчитанного по дебитограмме от момента начала работы нагнетательного насоса до момента начала прояв­ления газовой аномалии.

Это можно объяснить тем, что газосодержащий коллектор был вскрыт еше до последнего наращивания бурильной трубы, а объ­ем промывочной жидкости с газом дошел до устья скважины лишь после наращивания трубы. В этом случае для определения глубины залегания кровли коллектора нужно отложить на деби­тограмме отрезок времени, равный =

Помимо глубины залегания кровли газосодержащего коллек­тора, можно определять также коэффициент открытой пористо­сти коллектора по формуле

где кпо — коэффициент открытой пористости;

— первоначальный объем газа в выбуренной части коллектора при естественном пластовом давлении; Уп — объем выбуренной части породы коллектора.

Величину К, вычисляют по формуле

SHAPE \* MERGEFORMAT

К

(4.60)

ШР’Чг

4

где Н — мощность коллектора; Б — диаметр скважины.

V

Первоначальный объем У„ газа свя­зан с пластовым давлением рш и с объ­емом У0 того же газа на дневной по­верхности при атмосферном давлении выражением

(4.61)

Рис. 4.27. Газовые аномалии первого типа

V =

н

Необходимо иметь в виду, что ко­эффициент открытой пористости, вы­числяемый по формуле (4.59), явля­ется лишь приближенным из-за не­точного определения мощности кол­лектора и его пластового давления.

Однако даже когда к и рил определе­ны совершенно точно, вычисленный коэффициент открытой пористости может быть уменьшенным, если поры коллектора заполнены не только га­зом, но и жидким флюидом.

Газовые аномалии второго типа возникают, если пластовое давление в газосодержащих коллекторах меньше статического давления промывочной жидкости на уровне соответствующих коллекторов. В этом случае на дебитограмме сперва будет заре­гистрирована обычная аномалия поглощения (Г), а затем газо­вая аномалия (1Г), аналогичная описанной выше (рис. 4.28). Га­зовая аномалия второго типа интерпретируется точно так же, как и первого типа. Однако если глубины залегания кровли и подошвы коллектора, определенные по газовой аномалии вто­рого типа и по аномалии поглощения, почти совпадают, то за истинные значения глубин залегания границ газосодержащего пласта следует принимать те, которые были получены по ано­малии поглощения.

Газовые аномалии третьего типа возникают, если пластовое давление газосодержащих коллекторов превышает статическое давление промывочной жидкости. В этом случае на дебитограм­ме сперва зарегистрируется обычная аномалия притока (I), а за­тем при приближении газа к устью скважины, сопровождающемся значительным увеличением его объема, на дебитограмме будет отмечена и газовая аномалия (II) неограниченной продолжитель­
ности. Описываемая газовая аномалия и сопровождающая ее аномалия при­тока изображены на рис. 4.29.

^,л;с У, я -0.5 О 0,5 0 100

400

800

то

У

то

Рис. 4.28. Газовые аномалии второго типа

По газовой аномалии третьего типа можно найти лишь глубину залегания кровли коллектора. Определить же ко­эффициент открытой пористости в данном случае нельзя, так как газо­вая аномалия подобного типа созда­ется в основном не той долей газа, ко­торая содержалась в выбуренной час­ти коллектора, а газом, непрерывно поступающим из коллектора в сква­жину. По аномалии притока можно определить глубины залегания кров­ли и подошвы коллектора, а также оценить коэффициент его проницае­мости по формуле (4.56).

Газовые аномалии четвертого типа возникают только в тех скважинах, ко­торые характеризуются превышением статического давления промывочной жидкости над пластовым давлением в коллекторах.

Для создания газовых аномалий рас­сматриваемого типа необходимо вре­менно прекратить процесс бурения — и с помощью компрессора или других технических средств понизить на 100— 200 м уровень промывочной жидкости в скважине, что вызовет уменьшение статического давления этой жидкости на 10—25 кгс/см2.

Рис. 4.29. Газовые аномалии третьего типа

Вследствие этого из газосодержа­щих пластов начнется приток газа в скважину.

Через несколько минут после на­чала притока в скважине возобновля­ется циркуляция промывочной жидкости и начинается регист­рация газовых аномалий четвертого типа. Число газовых ано­малий четвертого типа, которое может быть зарегистрировано за один этап наблюдений, т. е. за период прохождения воздуха
от устья скважины до ее забоя и обратно, определяется числом газосодержащих коллекторов, из которых происходит приток газа в скважину.

О2 — с?,2 + с? о о2-а1 Т2

В связи со сложным характером физических процессов, формирующих газовые аномалии четвертого типа, интерпре­тация этих аномалий позволяет получать лишь приближен­ные данные о глубине залегания подошвы каждого газосо­держащего коллектора. Указанная величина рассчитывается по формуле

з, (4.62)

где Н„ — глубина залегания подошвы газосодержаще­го коллектора;

Н3 — глубина забоя скважины; и ^2 — времена регистрации конца газовой анома­

лии и максимума воздушной аномалии, от­считанные от момента возобновления рабо­ты нагнетптельного насоса;

Д с/,, с10— диаметры соответственно скважины, буриль­ных труб (внешний и внутренний).

Таким образом, методы контроля расхода промывочной жид­кости на выходе из скважины и уровня в приемных емкостях можно применять не только для выделения зон поглощения, притока и отбивки их границ, но также и для оценки коллектор­ских свойств проницаемых пластов.

Комментарии запрещены.