31. Термометрия при контроле за разработкой
Термометрия, или термический каротаж, заключается в непрерывном или по точкам измерении температуры вдоль оси скважины: полученная при этом кривая называется термограммой. Термический каротаж подразделяется на методы естественных (МЕТ) и искусственных (МИТ) тепловых полей. Кривая изменения естественных температур пород в скважине и рассчитанный по ней геотермический градиент каждого пласта зависят от теплового потока и теплопроводности слагающих пород. В случае горизонтального залегания пород тепловой поток по стволу скважины остается практически постоянным и по графику геотермического градиента легко выделить породы с разной теплопроводностью. При изучении искусственных тепловых полей буровая жидкость или вода в скважине подогревается или охлаждается. Периодически измеряют температуру по стволу скважины до установления нормальных температур. В результате выявляются аномалии термограмм.
При контроле за разработкой термические исследования применяют для решения следующих задач:
определение мест притоков газа, нефти, подземных вод, в скважину;
установление зон поглощения и заколонных перетоков жидкости;
оценка скоростей фильтрации пластовых флюидов;
определение уровня и оценка качества цемента в затрубном пространстве.
Методы искусственного теплового поля применяют в основном для изучения пористости пород и их фильтрационных свойств.
При нарушении герметичности обсадных колонн в скважину может поступать вода, осложняющая ее дальнейшую эксплуатацию. Если место притока и очаг обводнения не совпадают по глубине, то вода из-за некачественного цементирования передвигается по затрубному пространству и затем через нарушение в обсадной колонне или перфорационные отверстия попадает в скважину. В этом случае для успешной борьбы с обводнением требуется определить не только место притока воды в скважину, но и установить местоположение очага обводнения, т. е. определить интервал затрубного движения воды.
Для установления места притока воды в скважину наиболее часто применяются электрические и термические методы. При термическом каротаже вдоль ствола скважины непрерывно регистрируется температура среды. Для термических исследований чаще всего применяют электрические термометры разных марок и регистрирующее устройство обычной каротажной станции.
Искажаться температура в скважине может по различным причинам: изменение диаметра скважины, потоки воздуха, охлаждение породы после промывки. Эти факторы необходимо учитывать при выявлении температурных аномалий, поэтому перед термометрией скважину заполняют жидкостью и выводят на температурный режим (т.е. восстановление температуры в скважине). Определяют места притока или поглощения жидкости двумя способами: продавливания и оттартывания.
Рис. 20. Определение места нарушения обсадной колонны методом термометрии: а ‑ температура закачиваемой воды меньше пластовой; б ‑ температура закачиваемой воды выше пластовой:
1 ‑ Контрольный замер температуры; 2, 3 ‑ замер температуры после закачки соответственно 18 и 36 м3 (а), 8 и 18 м3 (б) воды
Применение термического метода определения места притока основано на различии температур жидкости, заполняющей ствол скважины, и поступающей пластовой воды. После контрольного замера, изменяя давление столба жидкости в скважине оттартыванием, производят регистрацию серии температурных кривых, по которым судят о положении места притока, которое отмечается повышением или понижением температуры (рис. 20).
При способе продавливания допускают, что водоотдающий интервал одновременно является и поглощающим. При этом способе, так же как и в предыдущем, добиваются однородности жидкости, заполняющей ствол скважины. После контрольного замера в скважину закачивают определенные объемы воды, температура которой значительно отличается от температуры жидкости в стволе с последующим измерением температуры. На глубине поглощения (место нарушения) температура резко отличается.
Для определения затрубного движения воды и положения очага обводнения наиболее часто используются термические методы, основанные на изучении теплообмена между жидкостью, находящейся в скважине и циркулирующей в затрубном пространстве.
Термометрия применяется для определения уровня и оценка качества цемента в затрубном пространстве (рис. 21). Закрепление ствола скважины спуском обсадных колонн с последующим цементированием осуществляется для изоляции отдельных пластов, исключения перетоков различных флюидов между ними и перекрытия зон возможных осложнений, затрудняющих процесс эксплуатации. Качественным цемент считается при:
Рис. 21. Определение уровня цемента методом термометрии
|
2) равномерности распределения цемента в затрубном пространстве;
3) сплошности цементного камня и хорошем его сцепление с колонной и стенкой скважины.
Метод термометрии применяется на основании свойства цементного раствора выделять тепло при схватывании. Термометрия позволяет выявить наличие цемента за колонной и установить верхнюю границу. Но она не дает сведений о его плотности и характере распределения в затрубном пространстве.
Максимальные температуры при схватывании цемента различных типов наблюдаются в период времени от 6 до 16 ч после окончания цементажа. Поэтому термометрию целесообразно проводить именно в этот промежуток времени. Верхняя граница цемента за колонной устанавливается по резкому сдвигу кривой на термограмме в сторону увеличения температуры на фоне постепенного возрастания ее с глубиной.
Контрольные вопросы
Какие задачи решаются термическими исследованиями?
Какие искажения температурного поля наблюдаются в скважинах?