Исследование притока и поглощения жидкости и газа в эксплуатационных и нагнетательных скважинах

Курсовой проект

Исследование влияния состава флюида на показания термодебетомеров нефтяных эксплуатационных скважин

 

 

Выполнила: студентка группы 4151

Медведева В. А.

Проверил:

профессор Неретин В. Д.

 

 

Дубна, 2005

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Исследование притока и поглощения жидкости и газа в эксплуатационных и нагнетательных скважинах

Приборы для измерения расходов жидкости и газа

Термокондуктивная расходометрия

Расходомеры

Работа с дебитомером на скважине и интерпретация дебитограмм

Практическая часть

Определение зависимости приращения температуры ΔТ от коэффициента А для модели газа, воды и нефти

Интерпретация дебитограмм

Заключение

Список литературы

 

Введение

Для уточнения положения, мощности и вертикальной неоднородности коллекторов, определения эффективности перфорации, гидроразрыва, солянокислотной обработки, оценки коэффициента продуктивности отдельных прослоев, а также для решения других задач в разрезе, вскрытом эксплуатационной скважиной, необходимо выделить интервалы, отдающие жидкость, определить дебит из каждого пласта. В нагнетательных скважинах соответственно необходимо выделить интервалы, принимающие жидкость, и определить объем жидкости, поглощаемой, каждым интервалом.

Аналогичные исследования необходимо проводить также до и после мероприятий по интенсификации пластов (солянокислотной обработки, гидроразрыва, дополнительной перфорации, и т. п.) с целью выяснения эффективности обработки.

В результате исследований получают график изменения суммарного (для всех пластов ниже заданной глубины) или поинтервального дебитов по глубине скважины, называемых профилями притока (поглощения) жидкости или газа.

Профили притока получают следующими методами: 1) измерением скорости движения жидкости в стволе скважины с помощью специальных приборов, называемых дебитомерами и расходомерами (первые предназначены для исследования эксплуатационных скважин, вторые – нагнетательных); 2) определением скорости движения по стволу скважины некоторой «метки», например радиоактивных изотопов, нагретой воды: и т. п., добавленных в поток флюида, или части флюида, отличающейся радиоактивностью, температурой или другими свойствами; 3) изучением изменений температуры флюида в месте его.

 

Приборы для измерения расходов жидкости и газа

 

Методы сважинной дебитометрии
Механические			Электрические
С постоянным перепадом давления	С переменным перепадом давления	Турбинные	Акустически	Тепловые

Автономные расходомеры

Дебит жидкости измеряется следующим образом. После раскрытия пакера поток жидкости поступает в калиброванную трубу прибора и воздействует на турбинку, ротор которой вращается в пластмассовых подшипниках с агатовым подпятником. Вращение турбинки передается пишущему перу посредством магнитной муфты и понижающего редуктора.

Показания дебитомеров поплавково-пружинного типа в большей степени зависят от плотности потока. Кроме того, трение в регистраторе существенно влияет на чувствительность приборов этого типа.

Расходомеры, спускаемые в скважину на проволоке, не получили широкого распространения.

Расходомеры

 

Чувствительным элементом термокондуктивных расходомеров (Рис. 2) является резистор-датчик, нагреваемый электрическим током до температуры, превышающей температуру среды. Резистор-датчик включен в мостовую схему, с помощью которой наблюдается изменение его сопротивления при постоянной величине нагревающего тока. По величине этого изменения можно судить о температуре датчика и скорости потока.

Рис. 2. Расходомер термокондуктивный.

1 – кабельная головка; 2 – резистор-датчик; 3 – защитный кожух; 4 – хвостовик

Термокондуктивный индикатор СТИ. Термокондуктивный индикатор СТИ предназначен для исследования нефтяных эксплуатационных и нагнетательных скважин через насосно-компрессорные трубы диаметром 50 мм и выше, а также через межтрубное пространство и рассчитан на работу в комплексе с каротажными станциями, оборудованными универсальными источниками питания УИП-К и каротажными регистраторами.

Принцип действия. Скважинный термокондуктивный индикатор притока СТИ работает по принципу термоанемометра: в нем установлен датчик (активное сопротивление), нагреваемый постоянным стабилизированным током до температуры большей температуры омывающей его среды. Набегающий поток жидкости или газа охлаждает датчик и тем самым изменяет его активное сопротивление. В скважине величина теплоотдачи датчика зависит от скорости потока, теплофизических характеристик среды, тока питания. В скважине постоянного диаметра в однородной среде теплоотдача датчика зависит только от скорости потока. Активное сопротивление в таком случае обратно пропорционально средней линейной скорости потока, что позволяет в благоприятных условиях измерять скорость потока и построить профиль притока или поглощения флюида.

Для среды с неоднородным распределением теплофизических характеристик (в обводненных нефтяных скважинах или с «застойной» водой) определяются только качественные показатели притока пласта.

Активное сопротивление датчика определяется по мостовой схеме, в измерительную диагональ которой включен регистратор. Измерительный мост расположен в наземном пульте, к которому подключено стабилизированное, питание от источника УИП-1, УИП-2 или УИП-К. Скорость флюида, обтекающего датчик, регистрируется в виде диаграммы изменения выходного сигнала измерительного моста панели управления регистраторами серийных каротажных станций.

Скважинный прибор состоит из блока преобразователя температуры и притока, предназначенного для преобразования изменения скорости и температуры радиального потока в изменения сопротивлений преобразователя притока; сменных центраторов, для центрирования скважинного прибора в эксплуатационной колонне при спуске его через насосно-компрессорные трубы.

Технические характеристики термокондуктивных индикаторов притока различных типов приведены в табл. 1.

 

Таблица 1

Практическая часть

Определение зависимости приращения температуры ΔТ от коэффициента А для модели газа, воды и нефти

Обычно термокондуктивным дебитомером измеряется приращение сопротивления датчика или приращение температуры (в °С)

 

 

Для дебитомера получим:

 

 

где

 

 

R _ж = 1000,85 Ом – электрическое сопротивление датчика при температуре потока Т _ж;

R ₀ = 1000 Ом – электрическое сопротивление датчика при температуре Т ₀ = 20°С;

А – коэффициент исследуемой среды взят из табл. 3;

v – линейная скорость потока;

α = 17·10^–6 °С^–1 – температурный коэффициент материала сопротивления датчика;

s = 5·10^–5м² – площадь поверхности датчика;

e_φ = 1, для угла атаки 90° – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние угла, под которым поток набегает на датчик;

d_k = 0,15м– диаметр колонны;

d = 0,008м – внешний диаметр датчика;

с ₁, b – безразмерные коэффициенты, зависящие от режима потока. В данном случае с ₁ = 0,59, b = 0,47 для модели нефти и газа и с ₁ = 0,21, b = 0,62 для модели воды.

Рассмотрим зависимость приращения температуры Δ Т от коэффициента А для трех разных сред, в зависимости от разных скоростей потока, меняющихся в интервале от 1см/с до 8см/с.

 

Рис. 10. зависимость приращения температуры Δ Т от коэффициента А для нефти.

 

Рис. 11. зависимость приращения температуры Δ Т от коэффициента А для воды.

Рис. 12. зависимость приращения температуры Δ Т от коэффициента А для газа.

 

На основании полученных зависимостей можно сделать вывод о том, что кривую на определенных участках можно аппроксимировать прямой линией, это может во многом упростить решаемую задачу. При скоростях флюида близких к нулю превышается предел чувствительности дебитомера, приведенный технической характеристике выше. При нулевой скорости существует приращение температуры Δ Т ₀, являющееся максимальным. А с возрастанием скорости величина Δ Т уменьшается, что видно из рисунков 10, 11, 12.

Сравнивая Рис. 10 и Рис. 11, можно сказать, что при различных свойствах флюида, определяемых коэффициентом А изменения температур получаются одного порядка. А на Рис. 12 значения Δ Т на порядок превышают предел чувствительности дебитомера. На основании этого можно сказать, что термокондуктивный дебитомер не применяют в газовых скважинах, в которых используются механические дебитомеры.

 

Интерпретация дебитограмм

Рассмотрим рис.13, на котором представлены результаты измерения, проведенного при помощи потенциал зонда N 8,5 M 0,5 A, дебитомера СТД–2 и беспакерного механического дебитомера.

Рис. 13 Результаты измерения дебитомерами СТД–2 и беспакерным механическим по скв. 410 Кулешовской площади при Q = 458 м³/сут.

Условные обозначения см. Рис. 6

 

По кривой потенциал зонда можно выделить участок с высоким сопротивлением от 1737м до 1788м. Повышение сопротивления дает возможность предположить наличие коллектора с флюидом, у которого значение амплитуды кажущегося сопротивления резко возрастает.

По дебитограммам СТД–2 и беспакерного механического дебитомера можно выделить несколько участков, характеризующих зону притока флюида:

I 1748–1750м – Δ Т = 1,15°С; n = 240 об/мин;

II 1751–1752м – Δ Т = 1,25°С, n = 120 об/мин;

III 1753–1755м – Δ Т = 1,4°С; n = 90 об/мин;

IV 1758–1760м – Δ Т = 1,1°С, n = 78 об/мин;

V 1767–1769м – Δ Т = 1,7°С; n = 140 об/мин;

VI 1772–1775м – Δ Т = 1,9°С; n = 15 об/мин.

С учетом приведенной выше таблицы 7 и классификации форм дебитограмм можно определить примерные условия, при которых данные формы диаграмм встречаются. Если рассмотреть интервал глубин 1737–1783м, то можно предположить, что он характеризуется притоками нефти и нефти с водой значительной величины (более 20 м³/сут), однородной средой и устойчивой эмульсией.

Для того, чтобы определить дебет каждого интервала притока, нужно воспользоваться градуировочной характеристикой (приложение). Δ Т _0Н – это приращение температуры при нулевой объемной скорости, оно является максимальной величиной перепада температур на датчике, с возрастанием объемной скорости потока эта величина должна уменьшаться. Поэтому на графике Δ Т _0Н соответствует нулевому дебету и является максимальной величиной. Для данной кривой СТД Δ Т _0Н будет равна 1,9°С. Величина приращения температуры для суммарного дебита составляет Δ Т _эк равное 1,1°С. Δ Т _эк – это приращение температуры, относящееся к эксплуатационной колонне. Считая, что для данного диапазона значений объемных скоростей зависимость приращения сопротивления от дебита линейная, можно провести прямую.

На этом графике можно отметить интервалы, снятые с дебитограммы СТД–2. Δ₁ = 0,05; Δ₂ = 0,15; Δ₃ = 0,1; Δ₄ = 0,3; Δ₅ = 0,1; Δ₆ = 0,1. И для этих интервалов притока определить соответствующие им дебеты: в интервале 1748–1750м дебит 28,6 м³/сут; интервале 1751–1752м дебит 85,8 м³/сут; интервале 1753–1755м дебит 57,3 м³/сут; интервале 1758–1760м дебит 171,7 м³/сут; интервале 1767–1769м дебит 57,3 м³/сут; интервале 1772–1775м дебит 57,3 м³/сут.

На основании проведенной интерпретации можно выделить высокодебитные зоны притока и определить фильтрующийся флюид.

 

Заключение

 

Основные помехи при дебитометрии следующие: 1) неполнота пакеровки из-за нарушения пакера или неплотного прилегания его к трубе; 2) изменение внутреннего диаметра обсадных труб, обусловливающее погрешность в определении дебита при исследованиях с беспакерными приборами или с приборами с неполной пакеровкой; 3) нарушение герметичности цементного кольца, приводящее к тому, что часть жидкости (газа) движется по заколонному пространству; влияние этого фактора особенно велико при замерах пакерными приборами; 4) образование столба жидкости в забое, частично или полностью перекрывающего интервалы поступления нефти или газа; влияние этого фактора особенно существенно для беспакерных дебитомеров. Наконец, скорость потока меняется в зависимости от положения прибора относительно стенки скважины. Эта зависимость особенно сильна для приборов малого диаметра, поэтому они должны снабжаться центрирующими фонарями.

Основные положительные качества: неподверженность системы влиянию механических примесей, высокая чувствительность, низкая погрешность исследования в однородных жидкостях. При исследовании многофазного потока термокондуктивный дебитомер может оценить поток только качественно («есть приток», «нет притока»). Особенностью термокондуктивных дебитомеров, существенно сужающей область их применения, является большая зависимость показаний прибора от теплофизических свойств исследуемых жидкостей.

Профили расхода, полученные при расходометрии, целесообразно дополнять результатами обработки других методов, дающих информацию о заколонных и межколонных перетоках. Комплексный подход позволяет в ряде случаев обнаружить обводнение продуктивных пластов и образование техногенных залежей газа.

 

Список литературы

 

1). Справочник геофизика. Том второй Геофизические методы исследования скважин. Под редакцией С.Г. Комарова. – Гостоптехиздат, М.–1961.

2). Справочник геофизика. Геофизические методы исследования скважин. Под редакцией В.М. Запорожца. – Недра, М.–1983.

3). Геофизические исследования скважин. В.М. Добрынин, Б.Ю. Вендельштейн, Р.А. Резванов, А.Н. Африкян. – Нефть и газ, М.–2004.

4). Глубинные приборы для исследования скважин. А.И. Петров. – Недра, М.–1980.

5). Справочник. Аппаратура и оборудование для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин. А.А. Молчанов, В.В. Лаптев, В.Н. Моисеев, Р.С. Челокьян – Недра, М.–1987.

6). Скважинный термокондуктивный дебитомер СТД. И. Г. Жувагин, С. Г. Комаров, В. Б. Черный. – Недра, М.–1973.

Курсовой проект

Исследование влияния состава флюида на показания термодебетомеров нефтяных эксплуатационных скважин

 

 

Выполнила: студентка группы 4151

Медведева В. А.

Проверил:

профессор Неретин В. Д.

 

 

Дубна, 2005

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Исследование притока и поглощения жидкости и газа в эксплуатационных и нагнетательных скважинах

Приборы для измерения расходов жидкости и газа

Термокондуктивная расходометрия

Расходомеры

Работа с дебитомером на скважине и интерпретация дебитограмм

Практическая часть

Определение зависимости приращения температуры ΔТ от коэффициента А для модели газа, воды и нефти

Интерпретация дебитограмм

Заключение

Список литературы

 

Введение

Для уточнения положения, мощности и вертикальной неоднородности коллекторов, определения эффективности перфорации, гидроразрыва, солянокислотной обработки, оценки коэффициента продуктивности отдельных прослоев, а также для решения других задач в разрезе, вскрытом эксплуатационной скважиной, необходимо выделить интервалы, отдающие жидкость, определить дебит из каждого пласта. В нагнетательных скважинах соответственно необходимо выделить интервалы, принимающие жидкость, и определить объем жидкости, поглощаемой, каждым интервалом.

Аналогичные исследования необходимо проводить также до и после мероприятий по интенсификации пластов (солянокислотной обработки, гидроразрыва, дополнительной перфорации, и т. п.) с целью выяснения эффективности обработки.

В результате исследований получают график изменения суммарного (для всех пластов ниже заданной глубины) или поинтервального дебитов по глубине скважины, называемых профилями притока (поглощения) жидкости или газа.

Профили притока получают следующими методами: 1) измерением скорости движения жидкости в стволе скважины с помощью специальных приборов, называемых дебитомерами и расходомерами (первые предназначены для исследования эксплуатационных скважин, вторые – нагнетательных); 2) определением скорости движения по стволу скважины некоторой «метки», например радиоактивных изотопов, нагретой воды: и т. п., добавленных в поток флюида, или части флюида, отличающейся радиоактивностью, температурой или другими свойствами; 3) изучением изменений температуры флюида в месте его.

 

Исследование притока и поглощения жидкости и газа в эксплуатационных и нагнетательных скважинах

 

Дебитомеры и расходомеры могут быть с местной регистрацией и дистанционные. В приборах с местной регистрацией измеренная величина регистрируется устройством, помещенным в самом скважинном снаряде. Их пакеры обычно раскрываются однократно с помощью спускового механизма, также размещенного в скважинном снаряде. В дистанционных приборах измеряемая в виде электрического сигнала величина передается на поверхность по кабелю и там регистрируется обычными регистраторами станций.

Дебитомеры различаются также способом пакеровки. Дебитомеры с абсолютной пакеровкой обеспечивают проход всего потока через измерительный канал. Дебитомеры с пакерами зонтичного типа лишь частично перекрывают пространство между стенкой скважины и дебитомером.

Существуют также более простые дебитомеры без пакеров. Их применение целесообразно при измерении больших расходов жидкости или газа, а также при стационарной установке прибора в скважине, когда доля флюида, проходящего через датчик, остается примерно постоянной. Введение пакеров в конструкцию дебитомеров вызывает значительное усложнение их конструкции, но в то же время повышается точность определения дебитов.

По принципу действия основного элемента – датчика наиболее распространенные скважинные дебитомеры и расходомеры относятся к одному из двух типов: турбинным (вертушечным) или термоэлектрическим.