Скачиваний:
245
Добавлен:
27.01.2017
Размер:
11.03 Mб
Скачать

Рис. 10.5. Диаграммы сопоставления промыслово-геофизических параметров по скв. 78 Лебяжинской площади.

Кривые каротажа: 1 — ÏÑ; 2 — ÊÑ; 3 — ÃÊ; 4 — ÍÃÊ; 58 – ÈÍÍÊ: 6 — интегральная кривая, 7 — задержка 1300 мс, 8 — задержка 800 мс; 9 – АК, интервальное время ∆t

газоносный пласт выделяется однозначно по максимальным показаниям одного зонда ИННК, то для скважин Лебяжинской площади одного зонда недостаточ- но. Применение в этих условиях двухзондовой методики ИННК (см. рис. 10.6) также не всегда эффективно.

Достоверность определений продуктивности пластов существенно увели- чится при дополнении комплекса промыслово-геофизических методов данными АК. Возможность применения АК для выделения газоносных коллекторов основывается на том, что породы, насыщенные газом, характеризуются заметным понижением скорости распространения продольных волн и значительным увеличением поглощения акустической энергии по сравнению с водонасыщенными и даже нефтенасыщенными породами.

На рис. 10.7 приведены ожидаемые кривые интервального времени ∆t и отношения амплитуд волн на двух каналах A2/A1 в модели разреза, состоящего из водоносного, газоносного и уплотненного песчаников, залегающих среди глин. Также схематично изображены кривые стандартного комплекса каротажа для данной модели разреза.

Следует отметить, что в реальных условиях большое затухание упругой волны, идущей по газонасыщенному коллектору, может приводить к срабатыванию регистрирующих устройств акустической аппаратуры не от первых вступлений волны, а от последующих — высокоамплитудных выступлений. Это мо-

809

Рис. 10.6. Диаграммы сопоставления промыслово-геофизических параметров по скв. 32 Лебяжинской площади.

Кривые каротажа: 1 — ÏÑ; 2 — ÊÑ; 3 — микрозонды; 4 — ÃÊ; 5 — ÍÃÊ; 6–12ÈÍÍÊ: 69 — база измерений 55 см; 10–11 — база измерений 32 см; 12 — плотность нейтронов во времени

Рис. 10.7. Ожидаемые кривые геофизических параметров для модели разреза скважины.

Кривые каротажа: 1 — ÍÃÊ; 2 — ÃÊ; 3 — ÊÑ; 4 — ÏÑ; 5–7 – ÀÊ: 5 — отношение амплитуд упругих волн на двух каналах À2/À1; 6 — интервальное время пробега упругой волны ∆t; 7 — кажущееся увеличение за счет пропуска цикла

жет вызвать кажущееся дополнительное увеличение времени пробега волны (см. рис. 10.7, кривая 7) и повысить соответствующий коэффициент дифференциации.

Совместное использование приведенных кривых (∆t, A2/A1) увеличивает достоверность выделения газоносных пластов, например, на фоне глин и уплотненных песчаников. Если регистрируется один акустический параметр, то соче- тание его с радиометрическими параметрами (НГК, ИННК) также увеличивает однозначность заключений (см. рис. 10.5).

Условия, подобные приведенным на рис. 10.7, встречены при исследованиях газовых коллекторов, приведенных ВИТРом и ИГиРГИ совместно с трестом «Мангышлакнефтегеофизика» на скважинах месторождения Узень.

На рис. 10.8 дано сопоставление диаграмм различных видов каротажа по скв. 109 в интервале 830–940 м.

Пласт песчаника, находящийся в интервале 875–890 м, является продуктивным. В кровле нижнего пласта песчаника отмечается уплотнение (903– 912 м).

Однозначное заключение о газоносности верхнего пласта сделано по данным акустического каротажа, произведенного аппаратурой АСКУ после обсадки скважины. Применение аппаратуры АСКУ в обсаженных скважинах обусловлено низкочастотным спектром акустических сигналов, возбуждаемых электрогидравлическим излучателем 6–8 кГц. Использование низких частот увеличивает также радиус исследования по сравнению с ультразвуковой аппаратурой (ЛАК, СПАК), что существенно при наличии зоны проникновения.

Таким образом, применение комплекса акустических и радиометрических параметров позволяет повысить достоверность выделения газоносных коллекторов в обсаженных скважинах.

Есть основания предполагать, что данный комплекс методов позволит выделить газоносные пласты и в разведочных необсаженных скважинах.

811

Рис. 10.8. Выделение газоносного коллектора в разрезе с использованием акустического каротажа в обсаженной скважине (скв. 109 площади Узень).

Кривые каротажа: 1 — ÊÑ; 2 — ÏÑ; 3–5 – ÀÊ: 3 — микрозонды; 4 — отношение амплитуд волн на двух каналах À2/À1; 5 — время пробега упругой волны, отнесенное к единице длины (t1/l1)

812

10.3. ТЕРМОАКУСТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ

К настоящему времени проведены теоретические и промысловые исследования термоакустического метода воздействия на призабойную зону пласта. В основе применения метода лежат эффекты термодинамического взаимодействия акустического и теплового полей в нефтяных и газовых коллекторах.

В 1966 г. О.Л. Кузнецовым и др. был обнаружен эффект влияния акусти- ческого поля на теплопроводность насыщенных пористых сред.

Влияние акустического поля в диапазоне от 6 до 20 кГц на изменение эффективной теплопроводности изучали на насыпных песчаных и сцементированных синтетических образцах, а также на естественных кернах. Характеристики насыщающих жидкостей приведены в табл. 10.2.

Насыпные песчаные образцы изготавливали из сухого мелкозернистого кварцевого песка со средней окатанностью зерен диаметром 0,16–0,25. Синтетические образцы изготавливали из высокопористого керамического материала и известняков, образцы насыщали указанными жидкостями под вакуумом. Естественные керны отбирали из алевролитовых и известняковых пропластков месторождения Чикудук. Физические характеристики образцов приведены в табл. 10.3.

Подготовленные образцы загружали в калориметр, предназначенный для определения температуропроводности образцов методом регулярного режима первого рода. Акалориметр — медный цилиндрический стакан с внутренним диаметром 50, высотой 70 и толщиной стенок 1 мм.

Установка для определения теплопроводности состоит из акалориметра, термостата, хромельалюмелевой термопары и электронного потенциометра для записи температуры. На съемной крышке акалориметра смонтировали электроввод излучателя колебаний и карман для термопары. Последний впаивали в крышку под углом, но с таким расчетом, чтобы спай термопары находился в центре акалориметра.

Методика экспериментов заключалась в том, что акалориметp после заполнения его испытуемым образцом и ввода термопары подогревали в горячей воде до температуры 45–50 °С. Затем его помещали в термостат, где он охлаждался с одновременной записью изменения температуры во времени. Продолжительность охлаждения составляла 15–30 мин.

Аналогичные опыты проводили с теми же образцами при наложении звукового поля. Генератоp возбуждающих импульсов включали с момента помещения акалориметра в термостат, и на экране осциллографа фотографировали волновую картину, т.е. момент посылки и форму ультразвукового импульса, прошедшего через образец.

Ò à á ë è ö à 10.2

Жидкость

Месторождение

Плотность,

Вязкость,

ã/ñì3

ìÏà

ñ

Нефть

 

Павлова гора

0,949

540

 

«

 

Кирмакинское

0,935

274

 

Керосин очищенный,

0,819

1,49

 

неполярный

 

 

 

 

 

Модель нефти

 

0,877

138

 

Состоит из 50 % нефти Кирмакинского месторождения и 50 % керосина.

813

Ò à á ë è ö à 10.3

 

 

 

 

 

 

Теплопроводность,

Относительное

Компоненты (содержание насы-

Пористость,

Плотность,

1,163 Âò/(ì Ê)

увеличение теп-

 

 

лопроводности в

щающей среды, % от объема пор)

%

ã/ñì

3

естествен-

в акусти-

 

акустическом

 

 

 

 

 

 

íàÿ

ческом

ïîëå

 

 

 

 

 

 

ïîëå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Песок + вода (60)

 

39,5

1,84

1,7

1,91

1,12

Òî æå

 

 

39,5

1,95

1,72

2,14

1,24

Песок + вода (100)

 

34

2,00

1,93

3,09

1,6

Песок сухой

 

34

1,60

0,24

0,31

1,29

Песок + керосин (100)

34

1,87

0,29

0,35

1,2

Песок + нефть Кирмакинского

34

2,08

0,27

0,35

0,35

месторождения (100)

 

 

 

 

 

 

Песок + керосин (50) + нефть

34

1,77

0,87

0,93

1,07

Кирмакинского месторождения

 

 

 

 

 

 

(50)

 

 

 

 

 

 

 

 

Песок + нефть Зырянского ме-

35

1,91

0,89

1,103

1,27

сторождения (100)

 

 

 

 

 

 

 

Песок + нефть месторождения

35

1,66

0,70

0,902

1,29

Павлова гора (16)

 

 

 

 

 

 

 

Песок + нефть месторождения

35

1,94

0,8

1,04

1,3

Павлова гора (100)

 

 

 

 

 

 

 

Синтетический образец из кера-

62

1,87

0,072

0,083

1,15

мики, сухой

 

 

 

 

 

 

 

Синтетический образец из кера-

62

2,49

0,269

0,57

2,1

ìèêè + âîäà (100)

 

 

 

 

 

 

 

Синтетический образец из кера-

62

2,35

0,119

0,184

1,54

мики + нефть Кирмакинского

 

 

 

 

 

 

месторождения (100)

 

 

 

 

 

 

Синтетический образец из из-

12,5

2,63

0,4

0,51

1,28

вестняка, сухой

 

 

 

 

 

 

 

Синтетический образец из из-

12,5

2,76

0,85

1,10

1,30

вестняка + вода (100)

 

 

 

 

 

 

Синтетический образец из из-

12,5

2,75

0,71

0,83

1,17

вестняка + нефть Кирмакинского

 

 

 

 

 

 

месторождения (100)

 

 

 

 

 

 

Êåðí

алевролита

месторождения

15

2,35

1,02

1,17

1,15

Чикудук, сухой

 

 

 

 

 

 

 

Êåðí

алевролита

месторождения

15

2,41

1,08

1,31

1,21

Чикудук + нефть (43)

 

 

 

 

 

 

Êåðí

известняка

месторождения

14

2,69

1,15

1,28

1,11

Чикудук, сухой

 

 

 

 

 

 

 

Êåðí

известняка

месторождения

14

2,77

1,36

1,74

1,28

Чикудук + нефть (60)

 

 

 

 

 

 

Êåðí

известняка

месторождения

14

2,73

1,31

2,00

1,52

Чикудук + нефть (29)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из полученных результатов (см. табл. 10.3) видно, что эффективная теплопроводность увеличивается как в насыпных, так и в сцементированных средах. Наибольшее увеличение наблюдали в водонасыщенных средах, наименьшее – в сухих. Если определить степень сцементированности сред произведением сжимаемости зерен на модуль объемной упругости скелета, то наибольший эффект наблюдали в менее сцементированных образцах. Отмечено, что чем выше пористость образцов, тем больше относительное увеличение эффективной теплопроводности.

Влияние вязкости насыщающего флюида µ на теплопроводность пористой среды показано зависимостью относительного увеличения теплопроводности для песка, насыщенного смесью нефти с керосином и отдельными компонентами смеси. С возрастанием вязкости относительная теплопроводность λàê/λ возрастает (рис. 10.9).

Проведенные исследования указывают на увеличение эффективной теп-

814

Рис. 10.9. Влияние вязкости насыщающей среды на эффективную теплопроводность в акустическом поле λàê

лопроводности различных коллекторов в акустическом поле. Причем степень увеличения зависит от вязкости, теплосодержания и типа насыщающей жидкости.

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО И АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ НА НЕФТЕПРОНИЦАЕМОСТЬ

Влияние теплового и акустического полей на проницаемость песчаной среды, насыщенной парафином или глинистым раствором, изучали на установке, которая состояла из модели пласта диаметром 500 мм со скважиной диаметром 6 мм, расположенной в центре.

В скважине устанавливали нагреватель, совмещенный с акустическим излучателем.

Толщина пласта – 200 мм. Пласт моделировали промытым и просеянным песком: фракции 0,2–0,4 мм, пористость 37 %, проницаемость 3 мкм2. Кровлей и подошвой пласта служили слои бентонитовой глины толщиной до 130 мм. Проницаемость глины была близкой к нулю, пористость – около 5 %.

В пласте вокруг скважины создавали кольцевую зону шириной 25 мм, полностью насыщенную парафином или глинистым раствором, который готовили тщательным перемешиванием дистиллированной воды с 5 % бентонитовой порошковой глины. Остальную часть пласта полностью насыщали трансформаторным маслом.

Проницаемость зон до воздействия была равна нулю.

Были проведены три серии экспериментов, в процессе которых осуществляли:

прогрев коллектора; при этом ухудшенную по проницаемости зону нагревали до температуры выше 60 °С в течение 2 ч;

акустическое воздействие на коллектор в течение 2 ч; совместное тепловое и акустическое воздействие в течение 2 ч.

После каждого опыта замеряли проницаемость ухудшенной зоны. Для этого после воздействия пласт вскрывали, ухудшенную зону осматривали и исследовали ее проницаемость.

Средняя проницаемость ухудшенной зоны (мкм2) в зависимости от вида воздействия приведена ниже:

815

 

 

Çîíà

 

парафинизации

глинизации

Акустическое воздействие........................................................................

0

0

Тепловое воздействие.................................................................................

0,6

0,45

Совместное – тепловое и акустическое воздействие ................

1,2

0,98

То же с большей интенсивностью.......................................................

1,46

1,12

Осмотр ухудшенных по проницаемости зон после каждого вида воздействия показал, что в результате акустического воздействия (без прогрева) изменений формы и проницаемости не наблюдали.

После прогрева зоны парафинизации верхняя часть пористой среды практически полностью освобождалась от парафина, который перетекал под действием силы тяжести в нижнюю часть пласта. При этом проницаемость ухудшенной зоны частично восстанавливалась и составляла 0,6 мкм2.

При прогреве заглинизированной зоны процессы, происходящие в ней, носили аналогичный характер, однако увеличение проницаемости было несколько меньшим.

После совместного теплового и акустического воздействия наблюдали четко выраженный кольцевой участок шириной до 10—15 мм вокруг скважины, полностью свободный от парафина или глинистого раствора. Однако эти вещества перемещались в глубь пласта и располагались вокруг освобожденной зоны в виде кольца шириной до 50 мм с проницаемостью соответственно 1,4–1,5 или 1,1–1,2 мкм2. Полученные результаты интерпретируются следующим образом.

Повышение температуры приводило к плавлению парафина в порах коллектора. При наложении акустического поля на тепловое расплавленная среда под действием акустического давления, направленного в пласт, начинает перемещаться в глубь пласта, освобождая зону вблизи скважины.

Таким образом, проведенные исследования показали, что совместное тепловое и акустическое воздействие на парафинизированную или заглинизированную пористые среды приводит к восстановлению проницаемости на 40— 50 % от первоначальной.

Влияние акустического поля на перемещения связанной воды исследовали, измеряя потенциал собственной поляризации в акустическом поле. Возникновение потенциала собственной поляризации обусловлено движением связанной воды. В связи с этим целью исследований было выявление возможности перемещения связанной воды в акустическом поле.

Исследования проводили на установке, в которой источник акустических колебаний, помещенный в модель песчаного пласта, представлял собой пьезокерамический цилиндрический излучатель типа ЦТС-19, экранированный медной фольгой и изолированный от среды слоем эпоксидной смолы. Акустическое излучение в породе регистрировали прямоугольным пьезокерамическим датчиком акустических колебаний типа ЦТС, подсоединенным к осциллографу типа С1-19. Модель пласта – это прямоугольная призма размером 60×40×25 см, покрытая слоем звукопоглощающей резины и заполненная утрамбованным песком. Моделирующей средой служил промытый песок Люберецкого карьера (фракции 0,2–0,4 мм) со средней окатанностью зерен и пористостью 36 %, насыщенный водой соленостью 0,005N. Потенциал собственной поляризации (СП) регистрировали контактным способом платиновыми сеточными электродами размером 45×45 мм, размещенными на расстояниях 150 и 200 мм от акустического источника. Электроды соединяли с чувствительным самопишущим потенциометром МК-54, экранированным кабелем типа РК.

816

Нуль прибора устанавливали перед началом эксперимента коротким замыканием клемм, а затем подключали электроды.

Âквазистационарном режиме включали источник акустических колебаний

èодновременно вели запись показаний СП до выхода кривой на новый квазистационарный режим. Вслед за этим источник акустических колебаний отклю- чали и записывали спад кривой СП. Потенциал регистрировали при различных интенсивностях акустического поля.

Время установления потенциала СП в акустическом поле равнялось 10– 15 мин, что согласуется с теоретическими представлениями о продолжительно-

сти установления акустических потоков в жидкостях. Величина потенциала зависела от количества связанной воды и интенсивности акустического поля.

Проведенные исследования указывали на принципиальную возможность использования совместного теплового и акустического полей для удаления из призабойной зоны связанной воды с целью восстановления нефтепроницаемости коллектора.

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО И АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ НА РАЗЛОЖЕНИЕ ГИДРАТНОГО ГАЗА

Вопрос о совместном тепловом и акустическом воздействии на газ, находящийся в твердом состоянии, имеет важное значение для разработки и разведки месторождений гидратного газа и для борьбы с гидратообразованием в призабойной зоне. Для проведения исследований в стеклянную крестовину, рассчитанную на рабочее давление 0,6 МПа, были встроены излучающий и приемный акустические преобразователи, а также электронагреватель, мощность которого измеряли ваттметром и регулировали ЛАТРом. Крестовину на три четверти объема заполняли водой, вакуумировали, а в оставшийся объем подавали из баллона при давлении 0,19–0,2 МПа газообразный пропан. Давление в системе измеряли образцовым манометром. Крестовина постепенно охлаждалась до 0 °С. Температуру в рабочей камере регистрировали термопарой и самопишущим потенциометром. При появлении кристаллов льда на стенке крестовины прекращали охлаждение и поднимали давление до 0,49 МПа, непрерывно перемешивали смесь качанием крестовины в горизонтальной плоскости с помощью вибратора с числом колебаний 2–4 в секунду, в результате чего образовывался слой гидратов.

В экспериментах давление в крестовине поддерживали постоянным и равным 0,49 МПа. Перемешивание продолжали до тех пор, пока не образовывался гидратный слой толщиной 35 мм, а температура при этом повышалась до 2,5 °С.

После образования гидратного слоя его подвергали одному из следующих воздействий: акустическому; тепловому интенсивностью до 84 Вт/см2; совместному тепловому и акустическому в тех же диапазонах параметров.

Полученные результаты показаны на рис. 10.10, из которого видно, что акустическое воздействие на гидратный слой приводит к его более интенсивному разложению, увеличивающемуся с ростом подаваемой на излучающий акустический преобразователь мощности. Совместное тепловое и акустическое воздействие на гидратный слой является наиболее эффективным. При этом время разложения гидратного слоя сокращается в 2 раза и более. Процесс разложения гидратов обычным прогревом менее эффективен.

В условиях совместного теплового и акустического воздействия повыше-

817

Рис. 10.10. Разложение гидратного газа в тепловом, акустическом и термоакусти- ческом полях:

1 — без воздействия; 2 — в акустическом поле; 3 — в тепловом поле; 4–5 – в совместном тепловом и акустическом полях с нарастающей интенсивностью

ние акустической мощности при неизменной суммарной мощности, затрачиваемой на оба поля, сопровождается более интенсивным разложением гидратов. Так, при увеличении акустической мощности на порядок (кривые 4 è 5) время разложения гидратного слоя сокращается с 5 до 2 мин. Таким образом, данный процесс протекает в 8,5 раза быстрее, чем при разложении гидратов без акусти- ческого воздействия.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Изучение вопроса о распределении температуры в пласте и окружающих породах проводили на лабораторной установке, состоящей из трехслойной цилиндрической модели пласта и окружающих пород, помещенной в тонкостенный стальной кожух, двух потенциометров типа ЭПП09М3, генератора, двух излучателей акустических колебаний различной интенсивности, электронагревателя, соединенного с ЛАТРом и ваттметром. Диаметр использованной модели равнялся 300 мм, а толщина – 400 мм. В центре модели по оси помещали медную трубку диаметром 10 мм, перфорированную в зоне пласта. Сверху и снизу пласта находились слои, моделирующие окружающую породу. Толщина слоев была: верхнего – 150 мм, нижнего — 130 мм, а толщина пласта – 120 мм. Трубку изолировали от корпуса специальными резиновыми уплотнителями, предотвращающими распространение акустических колебаний по корпусу модели. Акустический излучатель и электронагреватель размещали в трубке таким образом, чтобы излучение акустической энергии происходило равномерно по всей длине трубки. Электронагреватель устанавливали в интервале пласта. В пласте и окружающих породах размещали 15 термопар и присоединяли их к двум потенциометрам. Пласт состоял из тщательно промытого и просушенного кварцевого песка средней окатанности. Размеры частиц изменялись в диапазоне 0,2– 0,4 мм, а пористость составляла 34 %. Песок полностью насыщали трансформаторным маслом вязкостью 24 мПа с. Окружающие породы готовили из порошковой бентонитовой глины с дистиллированной водой. Эти породы имели пористость 5 %, плотность 1,442 г/см3, водонасыщенность 15,6 %.

818

Соседние файлы в папке 2003_МИРЗАДЖАНЗАДЕ А.Хи др.-Основы технологии добычи г