способ исследования нагнетательных скважин

Формула изобретения

Способ исследования нагнетательных скважин, включающий регистрацию изменения температуры вдоль ее ствола при закачке и в процессе перехода от режима закачки к стационарному режиму отбора жидкости с интервалом во времени и последующее сопоставление полученных термограмм, отличающийся тем, что в каждом выявленном интервале аномалии температуры проводят два дополнительных измерения, причем первое измерение - при квазистационарном распределении температуры в стволе в процессе закачки, после чего останавливают скважину и проводят второе измерение в течение времени, не превышающего 2,5 мин после прекращения закачки, при этом по форме аномалии температуры при первом и втором измерениях или по отсутствию аномалии при первом и по наличию аномалии при втором измерениях судят о нарушении герметичности эксплуатационной колонны скважины в данном интервале.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для контроля разработки нефтяных месторождений при определении места нарушения герметичности эксплуатационной колонны в нагнетательной скважине в интервалах, не перекрытых НКТ.

Известен способ исследования скважин, заключающийся в регистрации температуры вдоль ствола скважины при отборе жидкости из нее. Источниками полезной информации являются эффекты Джоуля-Томсона и калориметрического смешивания (Дворкин И.Л. и др. Термометрия действующих скважин. Уфа, 1976, с.56). Недостатком способа является ограниченная возможность регистрации малых температурных аномалий в скважине.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ исследования скважин, состоящий в двукратной регистрации распределения температуры вдоль ствола скважины с интервалом во времени с последующим сопоставлением полученных термограмм, первую регистрацию распределения температуры осуществляют в режиме закачки флюида в скважину, после чего переводят скважину из режима закачки в режим отбора флюида из скважины и производят повторную регистрацию распределения температуры в процессе перехода от режима закачки к стационарному режиму отбора флюида из скважины, где повышение точности выявления работающих интервалов осуществляется за счет увеличения полезной температурной аномалии (А.С.СССР N 987082 кл.E 21 B 47/00, 1982).

Однако, эффективность способа мала, если приемистость интервалов, расположенных ниже места нарушения герметичности колонны, составляет более 70-100 м³/сутки. В этом случае градиент температуры при закачке практически не изменяется в верхнем интервале нарушения герметичности колонны. Кроме того, способ характеризуется неинформативностью и неоднозначностью интерпретации термограмм, зарегистрированных в процессе излива, если температура в интервале калориметрического смешивания двух жидкостей - поступающей в скважину через нарушение герметичности колонны и поднимающегося вверх потока равны между собой.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности и однозначности определения места нарушения герметичности эксплуатационной колонны за счет исключения влияния породы на регистрируемую температуру в эксплуатационной колонне после прекращения закачки в режиме квазистационарного распределения температуры в скважине.

Технический результат достигается тем, что в известном способе исследования скважин, включающем регистрацию изменения температуры вдоль ее ствола при закачке и в процессе перехода от режима закачки к стационарному режиму отбора жидкости с интервалом во времени и последующее сопоставление полученных термограмм, в каждом выявленном интервале аномалии температуры проводят два дополнительных измерения, причем первое измерение - при квазистационарном распределении температуры в стволе в процессе закачки, после чего останавливают скважину и проводят второе измерение в течение времени, не превышающего 2.5 минуты после прекращения закачки, при этом по форме аномалии температуры при первом и втором измерениях или по отсутствию аномалии на первом и по наличию аномалии при втором измерениях судят о нарушении герметичности эксплуатационной колонны скважины.

Возможность достижения технического результата обусловлена тем, что скорость распространения аномалии температуры имеет конечную величину, кроме того, кондуктивная составляющая коэффициента теплопроводности значительно меньше конвективной составляющей. Поэтому при соответствующей технологии проведения исследований в колонне после прекращения закачки можно практически исключить влияние породы и регистрировать на термограмме подавляющее влияние места нарушения герметичности эксплуатационной колонны.

Из научно-технической литературы и патентной документации не известно проведение измерений термометром при отборе в режиме квазистационарного распределения температуры при закачке и после прекращения закачки с целью определения места нарушения герметичности эксплуатационной колонны в нагнетательной скважине. Однако, известно проведение регистрации серии термограмм в режиме закачки и отбора жидкости из скважины (Конноли Э.Т. Справочник по каротажу эксплуатационных скважин. -М.: Недра, 1969, с.86), где технический результат - увеличение амплитуды полезного сигнала при выявлении работающих интервалов пласта достигается за счет учета влияния перфорированного пласта на регистрируемую температуру в эксплуатационной колонне после прекращения закачки в режиме квазистационарного распределения температуры в скважине.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень" как новая совокупность существенных признаков, проявляющих новое техническое свойство.

На прилагаемых графических материалах (фиг. 1) представлен пример практической реализации способа (определение места нарушения герметичности эксплуатационной колонны в нагнетательной скважине). В левой колонке указаны глубины в метрах, в правой приведены термограммы, зарегистрированные при закачке, изливе и временные замеры после прекращения закачки.

Способ осуществляют следующим образом.

а) Проводят измерение термометром при подъеме от интервала перфорации вверх до устья сразу после перевода скважины с режима квазистационарного распределения температуры вдоль ствола в процессе закачки на излив воды. Если на этом измерении нет аномалии температуры, то в этом случае заключение следующее: колонна герметична.

б). Если на измерении термометром при изливе имеется аномалия, то для выяснения причины ее возникновения исследования продолжают. С этой целью опускают термометр на 50 - 70 метров ниже глубины аномалии температуры. Переводят скважину с режима излива (или покоя) под закачку. После установления вдоль ствола скважины выше глубины аномалии квазистационарного распределения температуры в процессе закачки проводят поинтервальное измерение термометром при подъеме в интервале: H1 - H2 (H1 > H2). Этот интервал находится на 50 - 70 метров ниже и выше глубины аномалии, зарегистрированной термометром при изливе. Затем опускают термометр на глубину H1, прекращают закачку воды в скважину и одновременно с этим начинают измерение температуры при подъеме в интервале: H1 - H2. Скорость регистрации термограмм определяется зависимостью: V[м/час] = 3600/, но не менее 2100 м/час. Здесь [c] - постоянная времени термометра.

в) Если на измерении термометром, проведенном вдоль всего ствола скважины в процессе излива, имеется несколько аномалий температуры, то для выяснения причины их формирования проводят измерения термометром на режимах скважины, указанных в пункте б).

Этот способ основан на значительном различии в величине кондуктивной и конвективной составляющей коэффициентов теплопроводности в скважине вблизи интервала нарушения герметичности эксплуатационной колонны. Это различие можно наблюдать, в частности, после прекращения закачки жидкости в скважину. Причем закачку воды проводят в течение такого времени, чтобы выше места нарушения герметичности колонны установилось квазистационарное распределение температуры, при этом градиент температуры в интервале нарушения герметичности колонны практически не изменяется, если приемистость нижележащих перфорированных пластов составляет более 70 - 100 м³/сутки.

После прекращения закачки начинается процесс восстановления температуры в системе скважина-пласт. При отсутствии движения жидкости в скважине влияние колонны на регистрируемую температуру начинается через 2,5 минуты и более. Поэтому распределение температуры в колонне при закачке и распределение температуры, зарегистрированное в остановленной скважине в течение времени, не превышающего 2,5 минуты после прекращения закачки, будут повторять друг друга по форме.

Совершенно иное распределение температуры будет отмечаться в скважине в этот период после прекращения закачки в случае движения жидкости через нарушение герметичности эксплуатационной колонны. В этом случае в интервале притока температура жидкости в колонне изменится мгновенно. Причем при больших удельных дебитах будет регистрироваться температура поступающей в скважину жидкости.

Пример практической реализации способа. В нагнетательную скважину закачивается пресная вода по эксплуатационной колонне. Диаметр колонны 5 3/4". Интервалы перфорации: 1227 - 1228.8, 1237.6 - 1240.8, 1242.2 - 1244.8, 1247.4 - 1254 м. Проведены измерения термометром (фиг.1) при подъеме со скоростью ~ 3600 м/час: 1 - после перевода скважины с закачки в течение длительного времени на излив воды; 2 - через 40 минут после перевода скважины с режима кратковременного излива под закачку; 3 - 7 - через 0,5; 6; 13; 28; 58 минут соответственно после прекращения закачки при герметичном устье. Измерения температуры при закачке и в кратковременно остановленной скважине проведены в интервале 1100-900 м.

Как видно из фиг.1, при изливе отмечается на глубине 1012 м аномалия калориметрического смешивания. Амплитуда этой полезной аномалии мала и составляет около 0,03^oC. Форма термограммы при закачке в интервале исследования - монотонная, аномалий температуры здесь нет вследствие того, что приемистость нижерасположенного перфорированного интервала больше 100 м³/сутки. На термограммах в кратковременно остановленной после закачки скважине (см.кр.3 - 6) отмечаются аномалии температуры вблизи глубины 1012 м. Аномалия температуры в остановленной скважине формировалась на фоне квазистационарного распределения температуры при закачке. Регистрация пикоообразной аномалии температуры на глубине 1012 м уже через 2 минуты после прекращения закачки указывает однозначно на поступление жидкости в скважину через нарушение герметичности колонны здесь, так как влияние эксплуатационной колонны начинается через 2,5 минуты. Причем полезная амплитуда аномалии на этих замерах в 5 и более раз выше, чем на замере при изливе.

Использование заявляемого способа в сравнении с известными позволит повысить эффективность и достоверность термометрии при определении места нарушения герметичности эксплуатационной колонны в нагнетательных скважинах.