Геофизические исследования скважин. Расходометрия

Размещено на http://www.allbest.ru

Курсовая работа

Геофизические методы исследования скважин

Расходометрия

Выполнил

студент группы БС-201

Зырянов Д.В.

Научный руководитель

Калинин А.Е.

Астрахань, 2014

ВВЕДЕНИЕ

При изучении подземных вод и изысканиях под инженерные сооружения геофизические методы применяются с конца 20-х годов. Геофизические исследования проводятся для поиска источников водоснабжения, термальных вод, для исследования гидрогеологического режима месторождений полезных ископаемых, для гидромелиоративных изысканий. При строительстве сооружений геофизические методы применяются при проектировании инженерных сооружений, в процессе строительства и при режимных наблюдениях. В указанных областях геофизические методы решают задачи создания геофизической модели условий залегания горных пород, изучения их свойств и состояния, определения динамических характеристик и свойств подземных вод, исследование изменений с течением времени в результате деятельности человека. Геофизические исследования могут проводится в аэро- и космическом вариантах, с поверхности земли, в водной среде, на акваториях, в буровых скважинах и в горных выработках. Основным методом изучения условий залегания горных пород, оценки минерализации подземных вод и особенностей их фильтрации является электроразведка. При строительстве крупных сооружений используется сейсморазведка, которая даёт надёжные сведения о положении геологических тел и об их физико-механических свойствах, учитываемых при проектировании и строительстве. Методы скважных геофизических исследований включают специальные наблюдения за динамическими параметрами фильтрационных потоков, свойствами и состоянием массивов горных пород. Ядерно-физические методы используются при изучении водно-физических и физико-механических свойств грунтов. Термометрия имеет большое значение при изучении термальных вод и исследованиях, проводимых в областях развития многолетные мерзлоты. Шельфы морей и океанов, наряду с озёрами и реками являются областью изучения. Сейсмоакустические методы, электроразведка, а также гаммасъёмка и термометрия решают эту задачу. В связи с тем, что инженерно-геологическая зона (объект исследований) непрерывно изменяет своё состояние с течением времени, т.е. происходят изменения физико-механических свойств грунтов и материалов, нарушается динамика и химизм подземных вод, меняются электрические и термические поля упругих колебаний, возникает необходимость изучать эти изменения. С этой целью проводятся режимные геофизические наблюдения, при которых соблюдается неизменность точек, а промежутки времени между наблюдениями и циклами наблюдений выбираются в зависимости от скорости протекания изучаемого процесса. На основании корреляции можно получить сведения, необходимые для прогнозирования физико-геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических процессов.

Геофизические исследования при инженерно-геологических изыскания выполняются на всех стадиях (этапах) изысканий в сочетании с другими видами инженерно-геологических работ. Геофизические методы позволяют определить состав и мощность рыхлых четвертичных отложений, выявляется литологическое строение массива горных пород, тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости и обводненности, определяются глубины залегания уровней подземных вод, водоупоров и направления движения потоков подземных вод, гидравлических параметров грунтов и водоносных горизонтов, определить состав, состояние и свойства грунтов в массиве и их изменения, выявить и изучить геологические и инженерно-геологические процессы, провести мониторинг опасных геологических и инженерно-геологических процессов, сейсмическое микрорайонирование территории.

Методы геофизических исследований и их состав определяются в зависимости от решаемых задач и конкретных инженерно-геологических условий.

Наиболее эффективно геофизические методы исследований используются при изучении неоднородных геологических тел (объектов), когда их геофизические характеристики существенно отличаются друг от друга.

Определение объемов геофизических работ (количества и системы размещения геофизических профилей и точек) определяется в зависимости от характера решаемых задач (с учётом сложности инженерно-геологических условий).

Для обеспечения достоверности и точности интерпретации результатов геофизических исследований проводятся параметрические измерения на опорных (ключевых) участках, на которых осуществляется изучение геологической среды с использованием комплекса других видов работ (бурения скважин, проходки шурфов, зондирования, с определением характеристик грунтов в полевых и лабораторных условиях).

Интерпретация данных ГИС призвана решать широкий круг геологических задач, основные из которых: 1) общегеологические (расчленение разреза на пласты, уточнение литологии, разделение выделенных пластов на коллекторы и неколлекторы, стратификация и корреляция разрезов); 2) количественная оценка емкостных и фильтрационных характеристик коллекторов (определение коэффициентов пористости, глинистости, нефтегазонасыщенности, проницаемости); 3) контроль разработки месторождения (исследование процесса вытеснения нефти из пласта, изучение эксплуатационных характеристик пласта); 4) изучение технического состояния скважин.

Интерпретация данных ГИС осуществляется с помощью специально разработанных методических и технических средств при наиболее полном использовании геологических материалов (анализов керна, шлама, пластовых флюидов, промывочных жидкостей и т. д.) и результатов испытания пластов, полученных в исследуемой скважине и районе. В зависимости от решаемых задач различают оперативную и сводную (площадную) интерпретацию материалов ГИС.

Оперативная интерпретация. Такая интепретация проводится по данным ГИС, полученным в отдельных скважинах в процессе их бурения и испытания, в целях:1) расчленения разреза скважины и выделения пластов-коллекторов; 2) оценки типа коллекторов, их емкостных характеристик (пористости, глинистости, проницаемости); 3) определения насыщенности коллекторов (нефтью, газом, водой). В результате получают сведения о нефтегазосодержании пластов-коллекторов, целесообразности их испытания или необходимости проведения дополнительных исследований в скважине.

Сводная интерпретация. Эта интерпретация является площадной, главная ее цель -- определение подсчетных параметров, необходимых для подсчета запасов нефти и газа (площадь нефтегазоносное и мощность ее нефтегазонасыщенной части, коэффициент открытой пористости нефтегазосодержащих пород и коэффициент их насыщения, тип коллектора, его свойства и другие, предусмотренные требованиями «Инструкции ГКЗ СССР»). Данные сводной интерпретации используются также при проектировании разработки или доразведки месторождения. Сводная интерпретация базируется на обобщении и анализе результатов оперативной интерпретации отдельных скважин, комплексных геологических и промысловых материалов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

Геофизические методы исследования скважин - комплекс физических методов, используемых для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах, а также для контроля технического состояния скважин. Геофизические исследования скважин делятся на две весьма обширные группы методов - методы каротажа и методы скважинной геофизики. Каротаж, также известный как промысловая или буровая геофизика, предназначен для изучения пород непосредственно примыкающих к стволу скважины (радиус исследования 1-2 м). Часто термины каротаж и ГИС отождествляются, однако ГИС включает также методы, служащие для изучения межскважинного пространства, которые называют скважинной геофизикой.

Исследования ведутся при помощи геофизического оборудования. При геофизическом исследовании скважин применяются все методы разведочной геофизики.

Анализ распределения средств на выполнение геофизических работ показывает, что ГИС (свыше 20% средств) уступает в этом отношении только сейсморазведке (около 50% средств) и значительно превосходит все остальные отрасли разведочной геофизики.

Классификация методов ГИС может быть выполнена по виду изучаемых физических полей. Всего известно более пятидесяти различных методов и их разновидностей.

Ниже приведена таблица:

РАСХОДОМЕТРИЯ

Расходометрия заключается в измерении скорости перемещения жидкости в колонне скважины спускаемыми в нее на каротажном кабеле приборами, получившими название расходомеров. С их помощью решаются следующие основные задачи: в действующих скважинах выделяют интервал притока или поглощения жидкости, в остановленных выявляют наличие перетока жидкости по стволу скважины между перфорированными пластами, изучают суммарный дебит или расход жидкости отдельных пластов, разделенных неперфорированными интервалами строят профили притока или приемистости по отдельным участкам пласта или для пласта в целом.

Различают гидродинамические и термокондуктивные расходомеры, которые по условиям измерения делятся на пакерные и беспакерные.

Измерительным элементом гидродинамического расходомера является турбинка с лопастями, расположенная в канале так, что через нее проходит поток жидкости, заставляющий ее вращаться. При вращении турбинка приводит в действие магнитный прерыватель тока, по показаниям которого определяют частоту ее вращения. Чем выше дебит, тем быстрее вращается турбинка и тем больше импульсов в единицу времени поступит в измерительный канал. Частота импульсов преобразуется блоком частотомера в пропорциональную ей величину напряжения и по линии связи поступает на поверхность, где фиксируется регистрирующим прибором.

Применяют пакерные, с управляемым пакером и беспакерные приборы. Пакерный прибор РГД-5 дает возможность измерять весь приток жидкости в эксплуатационной колонне нагнетательной скважины диаметром 146--168 мм. Спуск беспакерного прибора или с управляемым пакером ДГД-8 возможен также при наличии в колонне насосно-компрессорных труб диаметром 50,8--63,5 мм. Для градуирования расходомеров каждый комплект глубинных приборов снабжается градуировочной характеристикой-- зависимостью показаний прибора n(об/мин) от расхода жидкости (м3/сут).

Гидродинамический расходомер опускается в скважину до кровли верхнего перфорированного интервала, и при открытом пакере регистрируются показания калибратора, нулевые линии и показания суммарного дебита. Затем при закрытом пакере прибор опускается на забой. Запись диаграммы производится непрерывно при подъеме прибора с прикрытым пакером до воронки насосно-компрессорных труб со скоростью 60--80 м/ч в масштабе глубин 1:200. На участках кривой с резкими изменениями дебита производят точечные измерения через 0,4 м, на участках кривой с малыми изменениями дебита -- через 1--2 м. Определения выполняют с полностью открытым пакером. По непрерывным измерениям диаграмм расходометрии качественно оценивают места притока (приемистости), а также выявляют нарушения герметичности колонны в неперфорированных интервалах. По данным точечных измерений, проводимых последовательно и равномерно в заданных точках, дается количественная оценка распределения расхода жидкости по пластам и строится интегральная расходограмма. Полученная кривая показывает количество жидкости, проходящей через сечение скважины на различных глубинах (рис. 176, кривая 1).

Интегральная кривая характеризует суммарный дебит всех пластов, расположенных ниже данной глубины. В интервалах притока на такой кривой наблюдается рост показаний, а в интервалах поглощения -- их уменьшение. Интегральная расходограмма служит для построения дифференциальной зависимости (см. рис. 176, кривая 2), характеризующей интенсивность притока (поглощения) на единицу мощности пласта.

Из анализа расходограмм следует, что не все проницаемые прослои, выделяемые в разрезе по геолого-геофизическим данным, работают. Отсутствие поступления нефти из пласта в скважину возможно из-за малой проницаемости и градиента перепада давления в пласте, загрязнения прискважинной зоны, неполноценной перфорации колонны и др. В примере исследования профиля притока расходомером и плотномером (рис. 177) измерения, проведенные через 1,5 мес после введения скважины в эксплуатацию, показали, что в отдаче нефти участвует только верхняя часть пласта мощностью 2,6 м. Для улучшения поступления нефтей из пласта в колонну скважины в интервале 1325-- 1333,5 м была проведена дополнительная перфорация, в результате дебит безводной нефти возрос с 39 до 60 м3/сут. Повторные измерения показали, что мощность отдающего интервала увеличилась на 7,2 м.

Основным преимуществом гидродинамических расходомеров является сравнительно небольшое влияние состава флюида на результаты измерений и возможность количественной оценки притока жидкости из интервала перфорации. Недостатки их следующие: низкая чувствительность к малым дебитам (1-- 5 м3/сут), частые отказы из-за наличия в жидкости механических примесей (песка, глинистых частиц).

Термокондуктивные расходомеры с термодинамическим датчиком СТД основаны на зависимости степени охлаждения нагреваемого сопротивления, помещенного в поток, от средней линейной скорости потока. Они предназначены для исследования фонтанирующих скважин через насосно-компрессорные трубы и глубинно-насосных скважин через межтрубное пространство.

Измерительная установка термокондуктивного расходомера состоит из помещенной в поток непрерывно подогреваемой электрическим током спирали и скважинного термометра для измерения ее температуры. Место притока флюида в скважину отмечается уменьшением температуры. Термокондуктивные расходомеры (СТД), достаточно чувствительные к притокам с малым дебитом, надежны в эксплуатации и нечувствительны к выносу песка потоком жидкости. Однако с помощью этих расходомеров нельзя проводить количественные оценки интенсивности потока при неоднородных жидкостях. Профиль притока можно получить только при однокомпонентной жидкости.

Расходограммы, полученные приборами СТД, имеют более сложную форму (см. рис. 176,б), чем расходограмма, полученная гидродинамическим расходомером. По разнице между показаниями против нижнего и верхнего интервалов (непосредственно после минимума) количественно определяют, используя градуировочную кривую, дебит однокомпонентной жидкости, текущей по стволу скважины. Если в скважине течет многофазная смесь, то из-за чувствительности показаний к характеру флюида интервалы притока выделяются без количественного определения их дебитов, лишь качественно. Используя чувствительность термокондуктивных расходомеров к характеру флюида, по комплексу расходограмм, полученных гидродинамическим и термокондуктивным приборами, можно судить о составе жидкости. В действующих скважинах в зависимости от решаемых задач и конкретных геолого-технических условий применяют тот или иной тип расходомера или совместно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

геофизический скважина расходометрия гидродинамический

Расходометрия является очень полезным методом исследования. По её результатам прогнозируют приблизительное время работы скважины до её истощения, следят за количеством дебита и т.д. То есть данный метод многофункционален. Затраты на осуществление данного метода небольшие, польза перекрывает затраты в разы. В процессе проведения расходометрии на скважинах неоднократно выдавались предупреждения о выходе значения параметров режима бурения и промывки за заданные регламентом значения, о поглощениях промывочной жидкости и др.

В настоящее время имеется достаточно широкий набор технических средств ГИС с методическим и программным обеспечением для проведения широкого спектра работ и исследований наклонных и горизонтальных скважин в процессе бурения. Опыт применения аппаратурно-программных средств ГИС в России и, при проводке горизонтальных скважин, показывает высокую эффективность геолого-технологических исследований как для решения геологических задач, особенно при комплексировании их с ГТИ и гидродинамическими исследованиями, так и для качественной безаварийной проводки скважины с минимальными материальными и финансовыми затратами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Калинникова М. В., Головин Б. А., Головин К. Б. Учебное пособие по геофизическим исследованиям скважин. -- Саратов, 2005. -- ISBN 5-292-01892-9

Хмелевской В. К. Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1. -- Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 1997.

Мейер В. А. «Геофизические исследования скважин» 1981 г.

Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. Москва 2002 г.

Техническая инструкция по проведению ГИС на скважинах при подземном скважинном выщелачивании Алмата

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН. Справочник мастера по промысловой геофизике. Мартынов В. Г., Лазуткина Н. Е., Хохлова М. С., Н. Н. Богданович, А. С. Десяткин, В. М. Добрынин, Г. М. Золоева, А. И. Ипатов, К. В. Коваленко, Д. А. Кожевников, М. И. Кременецкий, В. И. Кристя, В. В. Кульчицкий, А. Н. Малев, В. Д. Неретин, В. В. Стрельченко, В. Г. Цейтлин. -- Издательство «Инфра-Инженерия», 2009 г.

Практические аспекты геофизических исследований скважин (Т. Дарлинг). -- М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008 г.

Размещено на Allbest.ru