способ обнаружения газонасыщенных пластов в скважинах

Формула изобретения

Способ обнаружения газонасыщенных пластов в скважинах, включающий измерение естественного акустического поля вдоль оси обсаженной колонной скважины в трех или более заданных диапазонах частот и построение графиков по результатам измерений, отличающийся тем, что измерение естественных акустических сигналов производят двумя ортогонально расположенными датчиками, оси чувствительности которых направлены перпендикулярно к стенке скважины, оценивают значения амплитудных уровней акустических сигналов и их отношений, при этом, если амплитудные значения акустических сигналов в области наибольших частот превышают амплитудные значения акустических сигналов на наименьших частотах, а отношение акустических сигналов с двух датчиков на наибольших частотах не равно единице, делают вывод о наличии газонасыщенных пластов и по максимальному уровню регистрируемых на наибольших частотах акустических сигналов и максимальному отклонению их отношений от единицы по графикам определяют интервалы глубин газонасыщенных пластов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области геофизики, в частности геофизическим методам исследования скважин, и может быть использовано при контроле за разработкой месторождений углеводородов, включающем обнаружение газонасыщенных пластов-коллекторов и определение текущего положения газоводянных контактов в процессе эксплуатации месторождения.

Известен способ обнаружения газонасыщенных пластов-коллекторов в скважинах, основанный на применении электрического каротажа [1]. Основным недостатком этого метода является невозможность проведения исследований через стальную обсадную колонну, которая устанавливается в эксплуатационной скважине.

Известен также способ определения характера насыщения коллекторов в скважинах, основанный на применении широкополосного волнового акустического каротажа [2]. Использование данного способа требует повторных акустических исследований, обсаженных стальными колоннами скважин, что не всегда возможно в условиях эксплуатации месторождений. Кроме того, в условиях плохого качества цементирования скважин метод дает неоднозначные результаты при интерпретации исходных данных.

Наиболее близким к предлагаемому способу обнаружения газонасыщенных пластов в скважинах является способ, основанный на регистрации акустических сигналов в трех и более заданных диапазонах частот, с последующим определением величины отношений амплитуд акустических сигналов, зарегистрированных в каждом заданном частотном диапазоне к амплитуде акустического сигнала, зарегистрированного в диапазоне наименьших частот [3].

Использование данного способа не позволяет выделять газонасыщенные пласты, поскольку преобладание высокочастотных акустических сигналов над низкочастотными еще не является характеристикой газонасыщенного пласта, а может указывать на наличие газового фактора в жидкости (нефть, вода) или на ее турбулентное движение.

Целью предлагаемого изобретения является повышение оперативности и достоверности обнаружения газонасыщенных пластов в обсаженных трубами скважинах.

От известных способов обнаружения газонасыщенных пластов в скважинах предлагаемый способ отличается тем, что измерение естественных акустических сигналов производят двумя ортогонально расположенными датчиками, оси чувствительности которых направлены перпендикулярно к стенке скважины, оценивают значения амплитудных уровней акустических сигналов и их отношений, при этом, если амплитудные значения акустических сигналов в области наибольших частот превышают амплитудные значения акустических сигналов на наименьших частотах, а отношение акустических сигналов на наименьших частотах, а отношение акустических сигналов с двух датчиков на наибольших частотах не равно единице, делают вывод о наличии газонасыщенных пластов и по максимальному уровню регистрируемых на наибольших частотах акустических сигналов и максимальному отклонению их отношений от единицы по графикам определяют интервалы глубин газонасыщенных пластов.

Предлагаемый способ обнаружения газонасыщенных пластов в скважинах основывается на следующих физических факторах.

Насыщающий газом пласт генерирует акустические колебания, когда возникает процесс дегазации геосреды и фильтрационный поток становится неустойчивым, с пульсациями скорости и давления, что соответствует переходу числа Рейнольдса через критическое значение. При числах Рейнольдса, превышающих критические значения, давление газа приобретает сложный характер с разными масштабами турбулентности. По мере возрастания числа Рейнольдса сначала появляются крупномасштабные пульсации с наибольшими амплитудами, затем их масштаб уменьшается. Мелкомасштабные пульсации, соответствующие большим частотам, имеют значительно меньшие амплитуды. Эти характеристики турбулентного потока газа с разной пульсацией раскрывают один из механизмов генерации акустических колебаний среды, регистрируемые сигналы будут максимальны. На датчике, ось чувствительности которого расположена перпендикулярно направлению микроколебаний, акустический сигнал из-за низкой поперечной чувствительности датчика должен будет быть минимальным. Таким образом, наличие и движение газа будет характеризоваться отношением разных по величине акустических сигналов с двух датчиков и будет отличаться от единицы.

Диапазоны регистрируемых микровибраций среди среды, возникающих при движении газа, изменяются от 1 до 100 мм/с² и выше. Согласно проведенным лабораторным и экспериментальным исследованиям в скважинах установлено, что на амплитудно-частотных спектрах акустических сигналов газонасыщенные пласты выделяются в области частот 3-5 кГц и более.

Способ осуществляется следующим образом.

В скважине размещают приемник акустических сигналов. Производят регистрацию акустических сигналов на трех и более выбранных диапазонах частот. Измерения на указанной глубине производят в течение определенного интервала времени, после чего приемник акустических сигналов перемещается вверх или по стволу скважины на расстояние, обусловленное особенностями строения вскрытого скважиной геологического разреза.

Для обнаружения газонасыщенного пласта строятся графики акустических сигналов и их отношений в трех или более заданных диапазонах частот, и по максимальному уровню регистрируемых на наибольших частотах акустических сигналов и максимальному отклонению их отношений от единицы по графикам определяют интервалы глубин газонасыщенных пластов.

На чертеже приведены графики распределения параметров акустических сигналов, зарегистрированных в скважине Северо-Уренгойского газоконденсатного месторождения (Западная Сибирь, ЯНАО). Газонасыщенные пласты (а, в) в отличие от вмещающих пород (б) выделяются аномалиями акустических сигналов (1, 2 - графики распределения высокочастотных и низкочастотных акустических сигналов соответственно). В диапазоне высоких частот (график 2) газонасыщенные пласты отмечаются более интенсивными аномалиями, чем в диапазоне низких частот (график 1). Поскольку используется неориентированная в пространстве система двух горизонтальных датчиков X и У, то величина отношения акустических сигналов с датчиков может быть как больше, так и меньше единицы. Для газонасыщенных пластов характерны аномальные отклонения величины параметра X/У от единицы, которые указывают на движение газа по пласту (график 3). В толще осадочных пород величина параметра X/У равна единице.

В практическом плане обнаружение не вскрытых перфорацией газонасыщенных пластов позволяет выявлять текущее положение газоводяного контакта, контролировать процессы обводнения продуктивных толщ и учитывать их при разработке газовых месторождений.

Источники информации

1. Дахнов В.Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтегазонасыщенности, Из-во «Недра», М., 1975, глава VII, с.241-292.

2. Поляков Е.Е., Фельцман Ф.Я. и др. Применение широкополосного волнового акустического каротажа для определения характера насыщения и ФЕС коллекторов через колонну. НТВ «Каротажник», вып.33, г.Тверь, с.33-35.

3. Патент РФ №2265868, кл. G01V 1/00, опубликован Бюл. 34 от 10.12.2005 - прототип.