способ определения характера насыщенности коллектора

Формула изобретения

1. Способ определения характера насыщенности коллектора в обсаженной скважине, включающий измерение сигнала сейсмоакустической эмиссии (САЭ) в звуковом диапазоне частот на заданной глубине скважины, отличающийся тем, что после измерения сигнала САЭ определяют полную энергию САЭ, затем на той же глубине скважины осуществляют акустическое воздействие на околоскважинное пространство, приводящее к изменению полной энергии САЭ, сравнивают значения этой энергии после воздействия и до него и по знаку этого изменения определяют характер насыщенности коллектора: при увеличении энергии судят о присутствии в коллекторе нефти, при уменьшении - о присутствии воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерения сигнала САЭ дополнительно проводят в ультразвуковом диапазоне частот.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геофизическим скважинным методам контроля за разработкой нефтяных месторождений и может быть использовано для оперативного определения типа порозаполнителя пласта-коллектора.

В процессе разработки пласта-коллектора может изменяться характер его насыщенности (произойдет замена нефти водой), что приведет к снижению эффективности добычи нефти. Оценку типа насыщающей коллектор жидкости в обсаженной скважине обычно проводят с помощью методов акустического или нейтронного каротажа (см. , например, Ивакин Б.Н. и др. Акустический метод исследования скважин. - М.: Недра, 1978. - С. 276-288. Дахнов В.Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтенасыщения горных пород. - М.: Недра, 1975. - С. 35-38. Патент RU 428335 А1, 10.05.2000).

Эти методы сложны, трудоемки и требуют специального дорогостоящего оборудования.

Использование шумометрии, в частности измерение шумоакустических параметров (заявка РФ на изобретение 96109452, МПК Е 21 В 47/00, 1998 г.), удешевляет и упрощает определение нефтенасыщенных пластов.

Наиболее близким аналогом служит способ определения характера насыщенности коллектора в обсаженной скважине, включающий измерение сигнала сейсмоакустической эмиссии (САЭ) в звуковом диапазоне частот на заданной глубине скважины (Троянов А.К., Дьяконов Б.П. Новый метод оценки характера насыщенности не вскрытых перфорацией коллекторов // НТВ "Каротажник", 1999. - 60. - С. 11-18). Измерения САЭ, называемой авторами данной статьи геоакустическими шумами - ГАШ, проведены с помощью недорогих устройств в интервале частот 0-2,5 кГц. Для оценки характера насыщенности коллектора использован анализ низкочастотной (0,1-0,5 кГц) и высокочастотной (0,5-2,5 кГц) частей спектра САЭ, а также расчетные параметры, производные от измеренных. Высокий уровень амплитуд в области 0,5-2,5 кГц авторы статьи связывают с наличием в коллекторе нефти или газа, а минимальный - с наличием водоносного коллектора. Увеличенные амплитуды сигналов САЭ в области частот 0,1-0,5 кГц авторы связывают с движением воды. Использование этого способа, как отмечают сами авторы, требует набора статистических данных, необходимых для интерпретации результатов измерений САЭ с учетом особенностей геологического строения, состава и свойств коллектора.

Получаемая в этом способе информация недостоверно соответствует характеру насыщенности коллектора, так как известно, что на полученный в этом способе спектр САЭ оказывают влияние не только характер насыщенности (нефть, вода), но и свойства нефти и воды, газовый фактор, температура и давление в скважине, литологические свойства коллектора и другие геологические параметры месторождения, что не учитывает этот способ. Поэтому результаты, полученные этим способом на разных месторождениях, неоднозначны (РЖ ВИНИТИ "Геофизика", 1995, реф. 3 Д 332), и, следовательно, достоверность и точность этого способа малы.

Задача, решаемая заявляемым изобретением - создание простого, недорогого и точного способа определения характера насыщенности коллектора в скважине.

Технический результат - повышение достоверности и точности идентификации водо- и нефтенасыщенных коллекторов за счет регистрации и анализа изменения свойств и состояния насыщающей коллектор жидкости.

Технический результат достигается тем, что в способе определения характера насыщенности коллектора в обсаженной скважине, включающем измерение сигнала сейсмоакустической эмиссии (САЭ) в звуковом диапазоне частот на заданной глубине скважины, автором заявляемого изобретения предложено после измерения сигнала САЭ определить полную энергию САЭ, после чего осуществить акустическое воздействие на околоскважинное пространство, приводящее к изменению полной энергии САЭ, сравнить значения этой энергии после акустического воздействия и до него и по знаку этого изменения определить характер насыщенности коллектора: при увеличении энергии судить о присутствии в коллекторе нефти, а при уменьшении - воды. Измерения сигнала САЭ автор предлагает проводить как в звуковом, так и в ультразвуковом диапазонах частот.

Автором обнаружено, что после акустического воздействия на околоскважинное пространство происходит изменение сигнала САЭ, которое наиболее характерно может быть выражено в виде изменения спектра или полной энергии САЭ. Это изменение автор связывает с типом насыщающего коллектор флюида, так как из теоретических и экспериментальных исследований известно, что наибольший вклад в происхождение САЭ вносят именно свойства и состояние жидкости, которая находится в данный момент в поровом пространстве коллектора. В коллекторе, насыщенном нефтью, после акустического воздействия автор наблюдал увеличение полной энергии САЭ по сравнению с исходным значением, а в коллекторе, насыщенном водой - ее уменьшение. Поэтому в качестве критерия оценки характера насыщенности коллектора автор предлагает использовать разность между значениями полной энергии САЭ после акустического воздействия и до него и при положительной величине этой разности говорить о наличии в коллекторе нефти, а при отрицательной - воды. Использование разности энергий САЭ позволяет исключить влияние на величину полной энергии САЭ таких параметров, как температура и давление в скважине, литологические свойства коллектора и другие геологические параметры месторождения, быстрое изменение которых маловероятно, и позволяет выделить часть полной энергии САЭ, связанную только с изменениями свойств и состояния жидкости. Расширение частотной области измерений сигнала САЭ до ультразвукового увеличивает объем получаемой информации о коллекторе и его насыщенности и тем самым дополнительно повышает точность и достоверность заявляемого способа.

Известно, что акустическое воздействие на насыщенный коллектор приводит к изменению ряда свойств и состояния флюида: разгазированию нефти, увеличению подвижности флюида, уменьшению вязкости и др. (Кузнецов О.Л. Нелинейная геофизика // Вопросы нелинейной геофизики. Сб. науч. трудов. - М.: ВНИИЯГГ, 1981. - С. 3-14). Автор заявляемого изобретения предположил, что эти изменения коррелируют с изменениями величины полной энергии САЭ и однозначно связаны с характером насыщенности коллектора (вода или нефть).

Таким образом, регистрация изменений свойств и состояния насыщающей коллектор жидкости, которые происходят в результате акустического воздействия на околоскважинное пространство и изменяют величину полной энергии САЭ, а также предложенный автором критерий оценки характера насыщенности, учитывающий эти изменения, повышают достоверность способа.

Способ осуществляют следующим образом. Геофизический прибор, построенный на базе аппаратуры акустического воздействия ААВ-320 (НТВ "Каротажник", 1998. - 46. - С.74-76), в котором дополнительно размещены датчики-приемники акустической эмиссии (акселерометры), устанавливают на заданной глубине в обсаженной скважине, вскрывающей коллектор, характер насыщенности которого необходимо определить. Измеряют и записывают сигнал САЭ в течение, например, 10-15 с. Это время необходимо и достаточно для приема сигнала САЭ, регистрации его в виде волновой картины и в виде спектра. После этого прекращают измерение и запись, вычисляют полную энергию САЭ в соответствии с известной теорией и практикой обработки сигналов как во временной, так и в частотной областях. С помощью излучателей, размещенных в приборе, осуществляют в той же точке силовое акустическое воздействие на околоскважинное пространство, приводящее к нелинейным процессам изменения свойств и состояния насыщенной пористой среды и к изменению полной энергии САЭ. Известно, что к таким процессам приводит акустическое воздействие удельной мощностью 1 и более Вт/см² на частотах 5-20 кГц (Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. М.: Недра, 1983. - С. 85). После окончания воздействия повторно измеряют и записывают сигнал САЭ. Вычисляют полную энергию сигнала после воздействия и разность энергий. Если после воздействия величина полной энергии САЭ не изменилась, повторяют акустическое воздействие. По знаку разности энергий после воздействия и до него определяют характер насыщенности коллектора: увеличение величины полной энергии после воздействия соответствует наличию нефти, а ее уменьшение говорит о присутствии в коллекторе только воды.

Пример 1. На фиг.1 показаны спектры сигналов САЭ, записанные в скважине Быстринского месторождения (Западная Сибирь) на глубине 2065 м. На этой глубине скважиной вскрыт пласт АС7, который по данным стандартных геофизических исследований скважин (ГИС) определен как нефтенасыщенный. На фиг.1а показан исходный спектр сигналов САЭ в точке записи, записанный в диапазоне частот 0-22,5 кГц. Амплитуда сигнала САЭ измерена в децибелах (дБ) относительно условного нулевого уровня, принятого одинаковым для всех вариантов измерения. На фиг.1б показан спектр САЭ в той же точке после акустического воздействия в течение 10 мин с удельной мощностью 8 Вт/см² и частотой 19 кГц. Спектральный метод анализа принят как наиболее удобный и наглядный для отображения сигналов САЭ и их изменений.

На фиг. 1в представлен спектр разности сигналов САЭ после акустического воздействия и до него. Он имеет положительное значение практически во всем диапазоне частот измерения. Интеграл или полная энергия этого разностного сигнала также имеет положительное значение: Е=+10,9310³ дБ. Таким образом, по увеличению полной энергии САЭ после акустического воздействия можно судить о наличии нефти в прискважинном пространстве продуктивного пласта-коллектора, вскрытого скважиной на данной глубине, что совпадает с полученными ранее данными ГИС.

Пример 2. На фиг.2 приведены спектры сигналов САЭ, записанные на глубине 2049 м в скважине того же месторождения, находящейся на расстоянии 6 км от первой (тот же пласт АС7). По данным стандартных ГИС в данном интервале пласта отмечено наличие воды. На фиг.2а и 2б показаны спектры сигналов САЭ, записанные аналогично примеру 1 до и после акустического воздействия. Уменьшение полной энергии САЭ (фиг.2в) после акустического воздействия свидетельствует о водонасыщенности данного интервала пласта, при этом Е=-25,3410³ дБ, что совпадает с полученными ранее данными ГИС.

В таблице приведены данные о величинах полной энергии САЭ и о разности этих энергий для различных скважин и месторождений.

Если провести анализ исходных спектров сигналов САЭ (ГАШ, по Троянову), которые приведены на фиг.1а и 2а, в интервале частот 0,1-2,5 кГц по способу - прототипу, то в силу отсутствия очевидной разницы вида спектров сделать вывод о различии характера насыщенности практически невозможно (хотя это различие получено ранее из данных ГИС), что свидетельствует о низкой точности и достоверности определения характера насыщенности по этому способу.

Таким образом, заявляемый способ определения характера насыщенности коллектора основан на учете и анализе изменения свойств и состояния насыщающей коллектор жидкости, возникающего в результате акустического воздействия, и позволяет по этому изменению более точно и достоверно, чем наиболее близкий аналог, идентифицировать тип флюида.