Способ исследования скважин

(22) Заявлено 020 б 80 (21) 2935597/22-03 311 М. К 3.З Е 21 В 47/00 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 15.02.83, Бюллетень М б Дата опубликования описания 15.02. 83) Авторызобретени Э (и Халимов И д у Н.И,Днепровская, О и Л, хин, С.Н. Бузинов,Куренков, В.К.Федорцевдина Всесоюзный нефтегазовый научно-исследователинститут аявител СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН ляос.гИзобретение относится к нефтяноипромышленности, а именно к исследованию пластов и скважин, и можетбыть использовано на стадии поисково-разведочных работ и на стадиипробной и промышленной эксплуатациинефтяных,и газовых месторождений.Упругие характеристики (коэффициент сжимаемости, модуль сдвига,модуль Юнга, коэффициент Пуассона).обычно определяют в лабораториипосредством тензометрических исследований образцов горных пород 1).Однако лабораторные исследованияне дают полной характеристики всегоразреза пород, так как не все пластовые условия залегания горных пород можно смоделировать,Известны акустические способы исследования, горных пород, заключающиеся в том, что при акустических исспедованиях деформацию горных породопределяют по замерам скоростираспространения. продольных Р и поперечных волн Я в горном массиве.Акустические способы .изучают распространение слабых и сильных полейпродольных и поперечных упругихволн в пористых средах, насыщенныхводой, нефтью или газом, и устанавливают функциональные или корреляционные связи между основными акустическими и Физико-механическими параметРами неФте-, водо- и газо- насыщенных пород.Зная скорости распространения про дольных ЧР и поперечных волн и коэфФициента затухания этих волнср, сэ, определяю расчетным путем де формационно-упругие характеристики пласта (модуль Юнга Е, модуль сднига 6, коэффициент бокового распора К),Определив модуль Юнга Е и коэффициент- Пуассона Ч, рассчитывают коэффициент упругости пласта.р+= Мч), ( значение которого используется приоценке запасов нефти и газа.Таким образом, определение коэффициента упругости пласта по даннымакустических исследований требуетпредварительного определения иоду 25 Юнга и коэффициента Пуассона, котрые определяются в лабораторных уловиях,В связи с этим, особое значениеприобретает разработка такого спо О .соба исследования продуктивных плас..тов, который позволил бы определятьих упругие характеристики непосредственно при исследовании скважинИзвестен также способ исследования скважин продуктивного пласта путем измерения деформации и давленияпродуктивного пласта, согласно которому прессиометр, представляющий .собой эластичную камеру бокового давления и основанный на принципе измерения радиальных деформаций расширяющейся упругой камеры, помещают вскважину на требуемую глубину, затемпосредством сжатого газа создаютдавление и замеряют деформацию горных пород в радиальном. направлении. 15В ходе испытаний нагрузки создаютступенями (через 0,25 и 0,5 кгс/см ).Время приложения следующей ступенинагрузки определяют по затуханию деформации породы от предыдущей нагруэки,2.Иэменение объема упругой камерызамеряют через каждые 2 мин в течение 10 мин до стабилизации деформаций. Одно испытание занимает 30 мин.По резУльтатам проведенных измерений строят график зависимости полученной деформации от приложенного давления, а затем по нему определяют упругие характеристики горныхпород 3 ).максимальное давление на горнуюпороду, осуществляемое данным способом, составляет не более 20 атм,причем измерения можно производить, на глубине не более 50 м, вследствие чего данный способ не может бытьприменен при исследовании скважин,вскрывших нефте- и газоносные пласты,которые залегают на глубине 1000-,5000 м и давление в которых составляет от 100-500 кгс/смКроме того, известный способслужит для исследования боковой деформации горных пород, в то времякак при исследовании скважин нефтегазоносного продуктивного пластанеобходимо исследование вертикальных смещений горных пород,соответствующих им давлений в остановленной и работающей скважине определяют вертикальную деформацию пласта,Для осуществления предлагаемогоспособа останавливают скважину после восстановления в ней давления,спускают на забой деформограф и глубинный манометр и измеряют расстоя.ние между двумя произвольно выбранными по толщине пласта точками Ьи соответствующее ему забойное давление Р( . Затем пускают скважинуа работу и после стабилизации в нейрежима, когда дебит и забойное давление постоянны Я = сопят и Р=сопв 1,т.е. в течение длительного временине меняются, вторично замеряют расстояние между теми же ФиксированнымиВточками Ь и соответствующее этомурежиму забойное давление Р . По разнице расстояний между Фиксированными точками вычисляют деформациюпласта 6 Ь = Ь -Ь 2 и соответствующееей изменение давления Ь Р =. Р -, Р,Для определения упругих характеристик продуктивного пласта рассмотрим следующую схему.Пласт, насыщенный жидкостью илигазом, представим как среду, состоящую из скелета и жидкости,Масса жидкости М будет равна Э- плотность жидкости, г/см - мощность продуктивногопласта., занимаемая жидкостью см,Имея в виду, что в процессе разработки (эксплуатации) масса переменна, найдемаМ=Р,аЬ+ Ь,ад,(3) Принимая, что жидкость и среда подчиняются закону Гука, заменимд 9 ж ЙР9 ж КжЦель изобретения - повышение точ" ности определения упругих характеристик продуктивного пласта.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования скважин, включающему измерение давления и деформации продуктивного пласта, измеряют расстояние между двумя произвольно выбранными по толщине пласта точками и соответствующее ему давление в скважине, пускают скважину и повторно измеряют рассго яние между первоначально выбранными точками и соответствующее ему давление при стационарном режиме работы скважины, по разнице замеров расстояний между выбранными точками и 65996722 формула изобретения Тогда уравнение (3) с учетом (4),+7 жИ, - +%УарКср ж КРИз (7) найдем . ЗМ 1 Ма йкЬ сИЗР К К АРФ др(8) Имея в виду, что(8) представим в вИде ЙМ ЯаЯ+ Риьй ВЬИз уравнения (10) легко можно найти модуль объемного сжатия жидкости К 4,и среды Кср или коэффициент упругоемкости пласта + ВМ 1 4 му) КФИ ЙР Кж М К иФ др Определение упругоемкости пласта ) при известной деформации ЬЬ проиллюстрируем на примере исследований, проведенных на Щелковском подземном хранилище газа.При проведении исследований скважин продуктивного пласта предлагаемым способом после выполнения ряда операций: остановки скважин с последующим их пуском в работу, спуском глубинных приборов - деформографа и манометра на забой и измерения расстояния между двумя фиксированными точками в продуктивной части пласта и соответствующих им давлений, - была зафиксирована на деформации продуктивного пласта, равная,АЬ = 1 см, и соответствующее ей изменение пладтового давления, равное ЬР = 20 ат.Мощность продуктивного водоносного пласта составляет Ь = 100 м, пористость в = 0,3. Принимаем модуль объемного сжатия жидкостй - К, = 20000 кгс/см , среда - К30000 кгс/см . Тогда коэФфициент упругоемкостипласта, согласно формулы (11) равен;К"ср ЬЬ ЬР 0,10--- = 74 1 О 1 ат (1 г)1Технико-экономическаяэффективность предлагаемого способа заклю 10 чается в повышении точности способаи возможности определения упругиххарактеристик продуктивных пластов,пробуренных без отбора керна.Технико-экономический эффект от15 внедрения описываемого способа ис.следования скважин составит минимуМ10800 р,20Способ исследования скважин,включающий измерение давления и деФормации продуктивного пласта, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности определения упругих характеристик продуктивного пласта, измеряют расстояниемежду двумя произвольно выбраннымипо толщине пласта точками и соответстйуюшее ему давление в скважине,пускают скважину и повторно измеряют расстояние между первоначаль 1но выбранными точками и соответствующее ему давление при стационарном режиме работы скважины, по разнице замеров расстояний между выбранными точками и соответствующих имдавлений в остановленной и работающей скважине определяют вертикальнуюдеформацию пласта40 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Мироненко В.А Шестаков В.М.Основы гидромеханики, М 1 Недрами,1974, с.296.45 2. Карус Е,В Кузнецов О.Д.Акустические методы исследованийскважин при поисках, разведке иэксплуатации месторождений полезныхископаемых.- .Советская геология,50 1978, Р 5, с.64-76,3 Вилик Ш,М, и лр. Приборы и аппаратура для йсследования проявлений горного. давления. М Углетехиздат, 1958, с.224 (прототип) .ед ПП фПатЕнт, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Фил з 894/51 Тираж б 01 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Иосква, Ж, Ра