Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Для экспрессного дискретного и непрерывного определения об­щей газонасыщенности ПЖ предпочтительней прямое опреде­ление газосодержания ПЖ физическими методами.

В Институте геологии и геохимии горючих ископаемых Ака­демии наук Украины [124] был создан прибор для непрерывного определения свободного газа в ПЖ в стволе скважины акустиче­ским методом. Метод основан на измерении степени затухания акустического сигнала определенной частоты на небольшой базе (~ 30 см) между излучателем и приемником как функции содер­жания свободного газа в ПЖ. Данный метод с успехом может быть применен для непрерывного определения общего газосо­держания ПЖ на устье скважины до контакта с атмосферой.

Ультразвуковые методы анализа газа в жидкости в широком аспекте их применения можно разделить на группы, связанные:

1) с затуханием ультразвука в среде; 2) с изменением скорости ультразвука, с рассеянием ультразвуковой волны; 3) с физиче­скими изменениями в среде при достаточно большой интенсив­ности ультразвука [124]. Следует отметить, что на точность оп­ределения газосодержания акустическим методом будет оказы­вать влияние наличие шлама в ПЖ.

Ш т 1,1* 1,1* 1.0* 1,0 / І І І І І І I

Для определения истинного содержания фаз в продукции сква­жин при совместном сборе и транспорте нефти и газа был приме­нен радиометрический измеритель РИК-3, основанный на прин­ципе рассеяния гамма-излучения исследуемой средой [39].

Истинное газосодержание определялось по следующей формуле:

ІП / — ІП I

(«)

где /см, /ж, /0 — сила тока, замеренная прибором при про­хождении гамма-лучей через газожидкост­ную смесь, жидкость без газа и газ.

Общее газосодержание ПЖ можно определить по результа­там исследований, полученным с помощью радиоизотопной ап­паратуры контроля плотности ПЖ-АКПР, разработанной для системы «Сибирь» Тюменским СКТБ [167],

На рис. 5.4 показан фрагмент диаграммы плотности ПЖ в функции глубин (по АКПР) совместно с данными промысловой геофизики. На диаграмме плотномера ПЖ обозначено:

рф — фоновая плотность ПЖ;

ра — аномальная плотность ПЖ против газонефтена — сышенных коллекторов;

Дрш — поправка плотности ПЖ за счет обогащения шламом.

Общую газонасыщенность ПЖ за счет попадания в нее пластово­го флюида из выбуренной породы можно определить по формуле:

Ц = Рх-ЦРсм. » [доли единицы], « 7)

Рж — Рг Рж ^ ‘

где рж, рсм, рг — плотность жидкости, смеси и газа.

Так как плотность газа на три порядка меньше, чем плот­ность жидкости, ею можно пренебречь. Заменяя рж на рф и рсм на р., (см. рис. 5.4), получим:

Рф Ра Рф

[доли единицы],

(5.8)

Рф

где ра — плотность ПЖ на аномалийных участках против пластов-коллекторов; рф — фоновая плотность ПЖ.

Данное выражение не учитывает влияние плотности шлама, находящегося в ПЖ. С учетом влияния плотности шлама общая газонасыщенность ПЖ против пластов-коллекторов определяет­ся по выражениям:

[%],

Ра ДР щ. а Рф ^Рш. ф )

<7 = 100

(5.9)

1000

1 —

[см3/л],

— Арш, а Рф Арш. ф ^

(5.10)

где Дрш а, Дрш. ф — поправка плотности за счет обогащения ПЖ шламом против аномалийных и фо­новых участков, соответственно.

Значение поправки зависит от плотности шлама [1121, скорости бурения, диаметра скважины и расхода ПЖ и с достаточной для прак­тики точностью для условий Западной Сибири может быть опреде­лено по номограмме (рис. 5.5) в зависимости от скорости проходки конкретного интервала, определяемого по диаграмме ДМК.

На рис. 5.4 показаны значения (ра — Дрш а) и (рф — Дрш ф) и значения <7 в см3/л, определенные по выражению (5.10). Оценка точности определения г/ по данным радиоизотопного плотноме­ра ПЖ типа АКПР показывает, что относительная погрешность определения <7 лежит в пределах 0,05—0,15 из-за невозможности точного учета влияния шлама на плотность ПЖ, однако эта по­грешность ниже погрешности определения газонасыщенности ПЖ дегазационными методами.

Э. Е. Лукьяновым была высказана идея возможности опреде­ления ПЖ по изменению давления (градиента давления) или плотности (градиента плотности), замеренных в 3-х равномерно разнесенных точках на устье скважины до контакта с атмосфе­рой за счет расширения газа при снижении давления при подъ­еме ПЖ к дневной поверхности.

Теоретическая проверка этой идеи была проведена в рам­ках тематики по каротажно-технологической системе «Сибирь» сотрудниками Харьковского государственного университета им. А. М. Горького [1091.

Проведенные исследования содержат теоретические расчеты коэффициента газосодержания промывочной жидкости при изо­термическом и адиабатическом расширении идеального газа, при расширении реального газа; сравнение различных моделей рас­ширения газа в ПЖ; оценку влияния вязкости ПЖ на точность определения газосодержания ПЖ. На основании теоретических расчетов предложены методы практического определения газо­содержания ПЖ посредством:

— измерения градиента давления;

— одновременного измерения плотности и давления;

— измерения перепадов давлений вблизи устья скважины;

Рис. 5.5. Номограмма для определения поправки о значении плотности ПЖ за счет ее обогащения шламом

— измерения давления в двух точках при известной плотно — сти ПЖ.

Наиболее простым вариантом, имеющим наибольшее быст­родействие, является прибор, состоящий из трех датчиков давле­ния, расположенных на одинаковом расстоянии, с помощью которого можно определить через давления и базы датчиков ко­эффициент газосодержания ПЖ и плотность ПЖ по следующим выражениям [109]:

К ____________ Р г + Л 2/3 0__________

°" />0(1п§-1пЛ) + Р2+Л-2ЛЛ (5Л1)

(Р2-Р,)п^-(Рй-Рх)п^

Рж = g[(Z2-Z0)ln4—(Z0-Zl)ln%]’ (5Л2)

где К0 — коэффициент газосодержания на глубине Z^);

Р0, Рь Р2 — давления в трех точках на глубинах 7п, Zu (см. рис. 5.6, я) при условии, что точка 2% расположена между и Z2 и базы (2^—7,) и (Z2—Z0) равны между собой; g — ускорение свободного падения ^ =9,81 м/с2).

Формулы (5.11, 5.12) соответствуют условию изотермическо­го расширения идеального газа.

Показано [109], что в диапазоне изменения глубин порядка нескольких метров адиабатическое расширение идеального газа практически не отличается от изотермического из-за неизменной температуры на данном интервале глубин, а поведение реального газа мало отличается от идеального из-за малой плотности газа вблизи устья скважины. Поправки в уравнении состояния реаль­ного газа по сравнению с уравнением состояния идеального газа составляют при условиях, близких к нормальным, десятые доли процента [109]. Это дает основание строить прибор для непре­рывного определения общей газонасыщенности и плотности ПЖ по трем датчикам давления (рис. 5.6) на основе реализации через вычислитель наиболее простых выражений (5.11, 5.12).

Оценка точности определения газосодержания таким прибо­ром при условии, что расстояние между датчиками совпадает строго, описывается выражением, полученным путем дифферен­цирования формулы (5.11) [109]:

&К0 2ЬР

К0 = Р2+Р]-2Р0 +

2ЬР(Р0Р1 + Р0Р2 + Р, Р2) (513)

где ЬР — абсолютная погрешность измерения давления;

ЬК,

~тг~ — относительная погрешность измерения коэффи — Ло

циента газосодержания ПЖ.

На рис. 5.6 представлена зависимость относительной погреш­ности измерений коэффициента газосодержания от величины базы между датчиками давления при различных значениях раз­решения датчика давления бР [109]. Из рисунка видно, что с увеличением базы относительная погрешность измерения умень­шается и при значениях базы 1 м (что достижимо в реальных условиях) не превысит значений 2—3%.

Таким образом, данный метод определения газонасыщен — ности ПЖ при всей простоте реализации первичных преоб­разователей и относительной простоте реализации вычисли­теля для решения выражений (5.11, 5.12) будет наиболее точ­ным. Кроме того, с помощью тех же первичных преобразова­телей непрерывно с высокой точностью можно определять плотность ПЖ в потоке без использования источника иони­зирующих излучений. После монтажа первичных преобразо­вателей давления какое-либо их периодическое обслужива­ние не требуется, а метрологическое обеспечение может быть реализовано периодической поверкой преобразователей дав­ления по двум точкам: по воздуху в опорожненной части за — трубья при наращивании и по воде, залитой в верхнюю часть разъемного устья при наращивании. В качестве первичных преобразователей давления необходимо использовать серий­ные преобразователи давления типа «Сапфир-22» с диапазо­ном измерения 0—50 кПа.

В табл. 5.1 показаны методы определения газонасыщенности ПЖ, их достоинства и недостатки, а также рекомендации по их рациональному комплексированию с целью получения макси­мальной информативности.

Рис. 5.6. Относительная погрешность измерения коэффициента газосодержания

Следует отметить актуальность широкого внедрения новых методов определения газонасыщенности ПЖ в практику ГТИ, так как любой из рассмотренных методов значительно информа­тивней применяемых сегодня, применение же рационального со­четания методов позволит коренным образом изменить инфор­мационную сущность газового каротажа, превратив его из инди­кационного в количественный метод экспрессного определения газового состояния флюида в пластовых условиях, что важно не

№ п/п	Методы	Преимущества	Недостатки	Оценка погрешности определения	Рекомен­дации по комплек — сированию
1	2	3	4	5	6
1	Комплексный газовый каротаж с помощью АГКС-4АЦ (методика ВНИИгеофизики)	—	Величина <7 определя­ется по ручным пробам ПЖ перед дегазатором для калибровки послед­него. Непрерывного определения <7 не про­изводится, методика определения /7нг чрез­вычайно усложнена	Для Саратовскогс Поволжья = 1,14, для Башки­рии б/гнг = 2,68. 6/^Р= О.”5 (в — луч­шем случае) [52]
2	Методика проведения газового каротажа на основе естественной дегазации ПЖ	1. Дегазация ПЖ на контакте с ат­мосферой 2. Возможность раздельного оп­ределения а а ~ _ ^С1> Чугл 3. Относительно высокая точность 4. Обеспечение безопасности ра­боты бур. бригады	1. Разбавление ГВС 2 Невозможность опре­деления <7общ	Ъд = 0,20-0,25	В комп­лексе с 3.1, 3.2 или 3.3

Продолжение табл. 5.1 1 2 3 4 5 6 5. Высокая диф­ференциация по разрезу 3 Методика проведения газового каротажа на основе прямого опре­деления газосодержания ПЖ физическими методами 1. Все прямые ме тоды определяют общее газосодер — жание ПЖ до кон­такта с атмос­ферой в стандарт­ных условиях 2. Отличаются высокой точнос­тью определения общего газосодер­жания по сравне­нию с дегазацион­ными методами 3.1 Акустический метод определения газосодер­жания ПЖ Непрерывность и достаточно вы­сокая точность определения га­зосодержания Необходимо учиты­вать влияние шлама в ПЖ 6^ = 0,15-0,20 В ком­плексе с 2 или 3 3.2 Определение газосодер­жания ПЖ с помощью радиоизотопного плотномера 1. Непрерывность и высокая диф — ференцирован — ность по глубине 1. Необходимость вне­сения поправки за ко­личество шлама в ПЖ О" II О 0 1 о В ком­плексе с 2

1	2	3	4	5	6
3.3	Методика определения газосодержания ПЖ по трем датчикам давления на устье скважины	2. Достаточно вы­сокая точность 3. Определение параметра интег­ральной плот­ности ПЖ 4. Решение геоло­гических и техно­логических задач 1. Непрерывность, высокая разреша­ющая способность и дифференциро- ванность по глубине 2. Очень высокая точность 3. Определение плотности ПЖ 4. Решение геоло­гических и техно­логических задач 5. Чрезвычайная простота и надеж­ность прибора	2. Применение источ­ника гамма-излучения	6<? = 0,02-0,03	В ком­плексе с 2

только на стадии поисково-разведочных работ, но и при экс­плуатационном бурении на стадии уплотнения сетки скважин, когда характер состояния флюида в залежи обычными методами определяется неоднозначно.

Комментарии запрещены.