Метод искусственного теплового поля

Интенсивность остывания или нагревания бурового раствора в каждой точке скважины зависит от теплового сопротивления (теплопроводности) горных пород. Чем меньше тепловое сопротивление, тем быстрее остывает или нагревается буровой раствор в скважине. Различие в скорости остывания и нагревания бурового раствора приводит к возникновению в скважине участков с аномальными значениями температур. Если температура бурового раствора ниже температуры окружающих пород, то породы с пониженным тепловым сопротивлением (гидрохимические осадки, водоносные пески) отмечаются на термограммах максимальными значениями температур, а породы с высоким тепловым сопротивлением (глины, газонефтеносные песчаники) – минимальными. Если температура бурового раствора выше температуры окружающей среды, наблюдается обратная картина. Величина аномалий температур на термограммах метода искусственного теплового поля зависит от разницы температур бурового раствора и окружающей среды.

Метод искусственного теплового поля широко применяется для определения:

· мощности продуктивных пластов;

· наличия притока продукции из каждого горизонта и момента включения новых работающих интервалов при их совместной эксплуатации;

· термодинамического состояния газожидкостной смеси в процессе работы скважины при разных дебитах;

· обводненных интервалов в добывающих скважинах;

· профиля приемистости нагнетательных скважин;

· температурного фронта закачиваемых вод;

· паротеплового воздействия;

· технического состояния крепи скважин (высоты подъема цемента;

· интервалов затрубных и внутриколонных перетоков;

· интервалов перфорации;

· герметичности обсадных колонн и насосно-компрес-сорных труб и др.).

Однако его практическое использование в большинстве случаев ограничивается определением высоты подъема цемента в заколонном пространстве скважин, обнаружением межпластовых перетоков флюидов и выявлением мест негерметичности (утечек) в обсадных колоннах и НКТ.

Кавернометрия

Кавернометрия (КМ) заключается в измерении среднего диаметра буровой скважины. Дело в том, что фактический диаметр скважины не всегда определяется диаметром бурового долота. Так, на хрупких породах (ископаемых углях, например), в зонах дробления диаметр скважин увеличивается по сравнению с номинальным ; из-за выкрашивания и вывалов пород в скважине образуются каверны. Каверны образуются и в глинистых пластах из-за размывания глин в процессе бурения.

Уменьшение диаметра по сравнению с номинальным наблюдается обычно против пластов-коллекторов. Благодаря хорошей проницаемости в них задавливается буровой раствор. Из-за малого диаметра пор в пласт проникает только фильтрат (жидкая основа) бурового раствора, а глина оседает на стенках скважины, образуя глинистую корку, которая снижает диаметр скважины. Знание диаметра скважины необходимо для решения как технических, так и геологических задач. Так, например, знать диаметр скважины нужно для того, чтобы рассчитать объем цемента, необходимого для цементирования обсадных колонн.

Современные каверномеры имеют абсолютную погрешность порядка ±5 мм, микрокаверномеры – до ±1 мм.

Во всех приборах для измерения диаметра скважины линейное движение штока, расположенного в корпусе прибора, преобразуется в электрический сигнал. Движение штока приводит к изменению какого-либо электрического датчика, чаще всего омического (рис. 3.39). Датчик питается постоянным током. В цепи установлено балластное сопротивление  для регулировки силы тока , миллиамперметр мА, эталонное сопротивление  для измерения силы тока в питающей цепи.

 

 

Рис. 3.39. Схема измерений со скважинным

каверномером и пример записи результатов

На поверхности измерительным прибором ИП регистрируется разность потенциалов Δ U. Масштаб регистрации устанавливается сопротивлением . Измеряемая разность потенциалов пропорциональна сопротивлению части реохорда Δ  между его концом N и ползунком М, который связан со штоком. В результате регистрируемая разность потенциалов Δ U пропорциональна диаметру скважины. Диаметр скважины (в мм) определяется по формуле:

                                        ,                             (3.30)

где  – начальный диаметр скважины; С – постоянная каверномера, мм/см.

 

Спуск прибора в скважину осуществляется со сложенными измерительными рычагами, которые раскрываются по команде с поверхности перед началом измерений.

 

Рис. 3.40. Принципиальная электрическая схема

измерения диаметра скважины

 

Кавернометрия входит в стандартный комплекс геофизических исследований, и регистрация диаметра скважины является обязательной во всех скважинах. Данные кавернометрии используют при литологическом расчленении разреза, при вычислении удельного сопротивления горных пород, при истолковании диаграмм микрозондов, определении пористости, глинистости по данным радиоактивных методов и т.п. Кавернограммы позволяют технологам выделять участки осложненного ствола скважины.

Другая принципиальная электрическая схема измерения диаметра скважины с использованием трехжильного каротажного кабеля приведена на рисунке 3.40.

 

 

Профилеметрия

 

Профилеметрия – это измерение сразу нескольких диаметров в одном поперечном сечении скважины. Необходимость в таких измерениях возникает потому, что в бурящихся скважинах часто образуются желоба, в результате разрушения горных пород буровым инструментом и его замковыми соединениями (особенно когда бурение ведется роторным способом) и при спуске – подъеме инструмента). Развитие желобов осложняет бурение скважины и разработку месторождений. В этих зонах наблюдаются затяжки бурового инструмента, которые могут привести к прихватам; возникают трудности при спуске обсадных колонн; могут возникнуть заколонные перетоки.

Только в разведочном бурении четверть всех аварий связана с прихватами инструмента в желобах. На ликвидацию этих прихватов расходуется до 50 % аварийного времени. Желоб в разрезе скважины выделяют с помощью профилемеров. В приборах этого типа в отличие от каверномеров раздельно регистрируются показания каждой пары рычагов, расположенных в одной плоскости.

Скважинный каверномер-профилемер СКП позволяет одновременно непрерывно регистрировать три кривые: кавернограмму и две кривые для диаметров скважины в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Диаметры скважин определяют по величине раскрытия двух пар независимо перемещающихся измерительных рычагов. Информация передается по одножильному кабелю с использованием схемы частотного разделения сигналов. Пример профилеграммы приведен на рисунке 3.41, а.

 

Рис. 3.41. Примеры выделения в разрезе скважин желоба:

а) профилеграмма, полученная прибором СКП;

б) диаграммы поперечного сечения скважины,

построенные по результатам измерения прибором СПР;

в) схема образования желоба:

1 – песчаник; 2 – глина; 3 – азимут желоба

 

После обнаружения желоба, протяженность которого превышает размер свечи, проводят детальное изучение поперечного сечения скважины. Для этой цели применяют аппаратуру СПР – скважинный профилемер-радиусомер с восемью измерительными рычагами. Замеры в скважинах проводят дискретно по точкам. Прибор устанавливают в исследуемом интервале и затем последовательно снимают показания с каждого из восьми измерительных рычагов. Замеры, привязанные по азимуту, позволяют построить диаграммы поперечного сечения скважины (рис. 3.41, б).

Желоб считается прихватоопасным, если глубина его превышает половину диаметра замкового соединения; если приурочен к местам перегиба ствола скважины и стабилен во времени. Для предупреждения прихвата и ликвидации опасного лечения профиля скважины выполняют торпедирование.