2. Термодинамические методы

Термодинамический метод исследования основан на сопоставлении геотермы и термограммы действующей скважины. Геотерма снимается в простаивающей скважине и дает представление о естественном тепловом поле Земли. Термограмма фиксирует изменение температуры в стволе скважины. На вид термограммы влияют теплообмен в стволе; эффект Джоуля — Томсона (или дроссельный эффект), заключающийся в том, что в процессе фильтрации жидкости и газов в пористой среде и истечения их в скважину вследствие адиабатического расширения температура жидкости растет, а температура газа падает; калориметрический эффект, заключающийся в смещении в стволе скважины жидкости и газа различных горизонтов (интервалов) с неодинаковыми исходными температурами.

Эффект Джоуля - Томсона проявляется в виде разницы в температурах притекающих к забою скважины жидкости и газа и соответствующей изотермической на глубине залегания продуктивною пласта. Эта разница прежде всего определяется перепадом давления (депрессией) на пласт. Например, интегральный коэффициент Джоуля - Томсона для воды равен 0,235 град/МПа, для жидкостей изменяется в пределах 0,4 - 0,6 град/МПа, для углеводородных газов - от 3 до 6 град/МПа. Такая разница в коэффициентах Джоуля - Томсона для воды, нефти и газа позволяет по температурным изменениям призабойной зоны отбивать в пласте интервалы притока нефти, воды и газа.

Проявление калориметрического эффекта заключается в том, что в каждом горизонте (пласте) температуры двух потоков - восходящего и притекающего из этого горизонта, выравниваются с соответствующим изменением температуры более теплой восходящей нефти. Скачок температуры определяется калориметрическим законом: произведение теплоемкости, расхода и скачка температуры поступающего из пласта потока равно произведению тех же показателей восходящего потока, взятому со знаком минус. Такое соотношение позволяет выделять по термограмме работающей скважины продуктивные интервалы и определять их дебит.

В водонагнетательных скважинах эффект Джоуля - Томсона (дроссельный эффект) и калориметрический эффект отсутствуют, а наблюдается только процесс теплообмена между закачиваемой водой или газом и стенками скважины. Поэтому для выделения интервалов поглощения можно использовать термограммы остановленных в течение 1-2 недель скважин. На этих термограммах поглощающие воду интервалы имеют отрицательные температурные скачки (аномалии), что объясняется охлаждением поглощающих интервалов в процессе длительного закачивания воды. Термометры для измерения температуры в скважинах бывают дистанционные и с местной регистрацией. Скважинные регистрирующие термометры позволяют за один спуск определить распределение температуры по стволу, а также характер ее изменения во времени.

В скважинном геликсном термометре (ТГГ) полость термоприемника и геликса или полностью заполняется жидкостью - тип ТТГ, или легкокипящей. жидкостью - на 2/3 объема - тип «Сириус». Измерения высокочувствительным термометром выполняют в начале комплексных исследований и только при спуске прибора на забой в процессе работы и после остановки скважины. В нагнетательных скважинах измерения проводят с обязательной герметизацией устья.

Скважинные контактные термометры ТГК-2 предназначены для замеров с высокой степенью точности. По принципу действия эти термометры относятся к термометрам расширения, чувствительный элемент которых - ртутный, столбик.

В скважинном термометре ТГБ-1М используется принцип замера с помощью пружины из биметаллической ленты высокой чувствительности. В настоящее время более широкое применение находят термометры, в которых используются датчики электрического сопротивления. Особенно широкое; применение получили датчики с проволочным сопротивлением. К таким электротермометрам относятся ЭС-СБ, ЭТМИ-55, ЭТС-2, ЭТС-4, ЭСО-2 и модернизированный вариант термометров ЭТС-ЭТСМ-2.

Для исследования глубоких и сверхглубоких скважин при температурах. 150—200 °С выпускают скважинные электронные термометры ТЭГ-36, ТЭГ-60* и ТЭГ-60А.