Гидродинамические методы исследования скважин на Приобском месторождении

При поинтервальном испытании пластов с опорой инструмента на забой (рис.3.2.1, б) испытываемый объект изолируется от ствола скважины сверху и снизу при помощи двух пакеров. Приток жидкости (газа) из пласта происходит только из интервала скважины, изолированного пакерами, поэтому возможно испытание отдельных прослоев пласта. Однако такие испытания при помощи испытателей пластов с опорой на забой могут проводиться, если испытываемый пласт расположен на небольшой высоте от забоя скважины.

Указанный комплект узлов испытательного инструмента позволяет создавать необходимые режимы притока жидкости из пласта в инструмент и восстановления давления в процессе испытания пластов. Его применяют как в отечественной, так и в зарубежной практике испытания пластов в процессе бурения скважин.

Комплекты испытательных инструментов

На отечественных месторождениях применяют комплекты испытательных инструментов (КИИ) трех типоразмеров (КИИ2М-146, КИИ2М-95 и КИИМ-65), разработанные СевКавНИПИнефтью, ВНИИНПГ и предназначающиеся для испытания пластов в скважинах диаметром 75-295 мм (табл.3.2.1).

ТАБЛИЦА 3.2.1

Для регистрации и записи давления в процессе испытания продуктивных горизонтов в отечественных конструкциях испытателей пластов применяют глубинные регистрирующие манометры, рассчитанные на предельные давления.

3.3 Многоцикловой испытатель пластов фирмы "ДЖОНСТОН" типа МFЕ

Его отличительная особенность состоит в том, что кроме ограниченного числа открытых и закрытых периодов он позволяет осуществлять дистанционную регистрацию давления всего процесса испытания. Многократное повторение открытых и закрытых периодов испытания, иначе говоря многоцикловость испытаний, осуществляется специальным устройством, состоящим из фигурного паза 1 и пальца 2. Фигурный паз 1-ной, а палец 2 находится втулке, расположенной внутри кожуха. Шток с фигурным пазом 1 проходит через втулку с пальцем 2 и кожух. I-положение, соответствующее спуску и подъему инструмента, а также переходу от закрытого периода к открытому; II - кратковременный открытый период испытания; III - переход от открытого к закрытому периоду испытаний; IV - закрытый период испытаний.

Рисунок 3.3.1 Схема расположения пальца штока испытателя пластов в фигурном пазе

Рисунок 3.3.2 Положения испытателя пластов МFE на забое скважины

После первоначального закрытого периода обычно следует второй открытый период, переход к которому также осуществляется кратковременной натяжкой бурильной колонны и последующим опусканием. Фигурный паз с пальцем последовательно займут кратковременно положение I, а затем II. Таким образом, совместное положение II фигурного паза 1 и пальца 2 соответствует открытому периоду испытаний, положение IV - закрытому периоду испытаний, положение III - промежуточному - для перехода от закрытого периода к открытому. Кроме того, положения I и V соответствуют спуску и подъему инструмента.

Так, кратковременной натяжкой и последующим опусканием бурильной колонны может быть создано неограниченное число открытых и закрытых периодов испытаний. Необходимо строго следить за тем, чтобы при кратковременных натяжках бурильная колонна (положения III и I) приподнималась в пределах свободного хода, иначе может произойти снятие пакера.

Бурильная колонна, находящаяся под гидростатическим давлением, рассматривается как "свободно плавающей тело". Она имеет возможность свободного осевого перемещения, в пределах которого на пакер не передается растягивающая или сжимающая осевая нагрузка. Этот свободный ход в пределах l1, равный 150 мм, называется "свободной точкой плавающего тела".

Разность в показаниях индикатора веса до и после открытия клапана, отнесенная к неуравновешенной площади устройства, характеризует давление под пакером. Ниже дается более подробное объяснение принципа дистанционной регистрации давления.

Важным элементом испытаний является определение полного веса бурильной колонны в жидкости без веса узлов пакерной группы (двойной многоцикловой клапан, уравнительный клапан, клапан с якорем). С этой целью из общего показания индикатора веса вычитается расчетный вес узлов пакерной группы в буровом растворе. Для этих расчетов необходимо, конечно, знать обычный вес этих узлов и плотность бурового раствора.

Рассмотрим особенности работы испытателя пластов.

Для дистанционного измерения давления приняты некоторые допущения и приближения. Основными из них являются следующие:

1) замер давления на поверхности, т.е. снятие показаний индикатора, и последующие расчеты производятся только тогда, когда испытатель прошел определенную точку цикла. Любая регистрация давления в момент, когда испытатель находится между этими точками, будет ошибочной;

2) индикатор веса должен обладать достаточной степенью точности, хотя бы 0,5 тс.

При замерах важно не абсолютное значение показаний индикатора, а величина изменения нагрузки, которая всегда замеряется при движении "свободно плавающего тела" только вверх. Гистерезисным эффектом индикатора можно пренебречь.

Если на показания индикатора заметно влияет изменение температуры окружающего воздуха, то показания следует подкорректировать, определив степень влияния по изменению нагрузки в неактивный период испытания, т.е. в процессе открытого или закрытого периодов, но не в конце их;

3) считается, что на протяжении всего процесса испытаний уровень в затрубном пространстве не меняется, поэтому вес бурильной колонны, показанный индикатором веса в начале испытаний, можно принять за нулевую точку, от которой отсчитываются все последующие изменения;

4) в целях упрощения расчетов изменением конфигурации внешней и внутренней поверхностей бурильной колонны и инструмента пренебрегают. Внутренний диаметр бурильной трубы принимают за постоянный.

Данные, необходимые для дистанционного измерения давления, заносятся на специальный бланк, который включает:

1) дату;

2) вес части оборудования, расположенной ниже многоциклового испытателя.

Это вес таких узлов инструмента, как ясс, безопасный замок пакера, уравнительный клапан, клапан испытателя и другие узлы, вес которых передается на многоцикловой испытатель. Должны быть известны вес и длина этой части инструмента;

3) плотность бурового раствора. Данные по буровому раствору берутся из журнала. Предполагается, что состав бурового раствора однороден и может служить показателем гидростатического давления жидкости в скважине;

4) максимальное показание индикатора веса при движении всей бурильной колонны в непосредственной близости от места пакеровки. Это показание индикатора несколько выше фактического веса бурильной колонны в жидкости и служит для проверки чувствительности индикатора веса при установке нулевой точки;

5) глубину установки. Это расстояние от устья до многоциклового испытателя для определения местоположения "свободной точки". Для определения глубины установок должны быть известны суммарная длина труб УБТ и длина узлов инструмента;

6) минимальное показание индикатора нагрузки. Имеется в виду показание индикатора нагрузки при движении колонны вниз, когда пакер подходит к месту пакеровки. Разность в показаниях между максимальным и минимальным значениями нагрузки свидетельствует о чувствительности индикатора и степени искривления скважины;

7) вес бурильной колонны. Если при испытании пласта используют ту же бурильную колонну, что и при бурении, то ее вес известен буровому мастеру и его необходимо проверить расчетным путем;

8) противодавление в бурильной колонне;

9) гидростатическое давление на уровне многоциклового испытателя. Это давление действует на торец "свободно плавающего тела", изменение величины которого вызывает изменение показания индикатора нагрузки. Величину гидростатического давления определяют по глубине погружения испытателя и плотности бурового раствора. Предполагается, что плотность бурового раствора во всей циркуляционной системе однородна;

10) расчет "свободного тела".

После спуска инструмента производится пакеровка путем деформации пакера частичным весом бурильной колонны. При пакеровке вес бурильной колонны уменьшается на величину веса деталей, входящих в пакерную группу, и нагрузки, необходимой для деформации пакера. После открытия клапана начинается открытый период испытания, в процессе которого происходит потеря "плавучести" "свободного тела" за счет снижения давления под клапаном. Для определения возросшего веса бурильную колонну приподнимают на величину свободного хода. Прирост веса бурильной бурильной колонны будет равен гидростатическому давлению на глубине испытателя, умноженному на эффективную площадь "свободного тела", если в трубах не создавалось противодавление.

Рисунок 3.3.3 График давления, записанный при испытании пластов испытателем типа МFЕ

Таким образом получают расчетную "свободную точку" в конце первоначального периода притока.

График давления вычерчивают следующим образом (рис.3.3.3). Начальная точка соответствует началу спуска и находится на отметке с нулевым делением. По мере углубления давление растет по прямой и в конце спуска инструмента соответствует полному гидростатическому давлению на глубине испытателя, значение которого легко определить, зная глубину спуска и плотность бурового раствора. Откладывая по оси х время, а по оси у величину гидростатического давления, получаем искомую точку А. Конечно, инструмент, как правило, спускается неравномерно и давление от нулевой точки до точки А изменяется ступенчато однако этот участок графика существенного значения не имеет.

После передачи сжимающей нагрузки на пакер клапан открывается и давление в подпакерной области резко снижается. Если не установлен регулятор депрессии и в бурильных трубах не создано противодавление, то давление под пакером падает практически до атмосферного, что на графике будет выражаться точкой С. От точки С начинается первоначальный период притока длительность которого оставляет 2-5 мин. За такой короткий промежуток времени даже при интенсивном притоке давление в трубах изменится незначительно и точка С1, обозначающая конец первоначального открытого периода, будет примерно на одном уровне с точкой С. При закрытии клапана для переход от первоначального открытого периода к первоначальному закрытому периоду проходится положение "свободной точки", в которой бурильная колонна не опирается на пакер и полностью подвешена на крюке. Как уже отмечалось выше, ее вес возрастает вследствие снижения давления под пакером. Зная вес бурильной колонны после "потери ползучести", ее первоначальный вес (без деталей неподвижной пакерной группы) и площадь, на которую действует перепад давления, можно определить фактическое давление в точке С1.

Примем следующие обозначения:

Q1 - полный вес бурильной колонны, находящейся в скважине с буровым раствором, или показание индикатора веса до пакеровки;

Q2 - показания индикатора веса после пакеровки, т.е. вес бурильной колонны в скважине без веса деталей (пакера, хвостовика) неподвижных относительно стенки скважины

Q2=Q1-T, (3.1)

где Т - вес пакера и хвостовика в скважине с буровым раствором, или фактический их вес без выталкивающей силы.

Вес Q2 может быть определен по показанию индикатора, если после пакеровки клапан открывается не сразу. При проходе "свободной точки" по индикатору фиксируется вес Q2.

Q3 - показание индикатора веса в период притока или восстановления давления. Это вес бурильной колонны без деталей пакера и хвостовика (т.е. Q2), но во время "потери ползучести", т.е. когда на ее нижний торец действует не гидростатическое, а фактическое давление под пакером в данный период испытания. Как в период притока, так и в период восстановления давления показание Q3 снимается с индикатора в "свободной точке", т.е. когда колонна кратковременно отрывается от пакера и остается свободно подвешенной на крюке. Разница в показаниях Q2 и Q3 называется изменением давления под пакером.

В дальнейшем для простоты рассуждений давление под пакером в первоначальный период притока принято равным атмосферному (пустые бурильные трубы).

Q3=Q2+SΔр, (3.2)

где S - площадь низа бурильной колонны, на который действует давление под пакером; Δр - разность между гидростатическим давлением рг и давлением под пакером рп:

Δр=рг-рп (3.3)

В первоначальный период притока, когда давление под пакером равно атмосферному, рп = рг.

В конце первоначального закрытого периода бурильная колонна приподнимается на длину "свободного тела" и опускается вновь для перехода ко второму периоду притока (см. рис.3.3.1 - переход из положения IV в положение II через положение I, что соответствует рис.3.3.2, б). Во время прохождения "свободной точкой" записывается показание индикатора веса, соответствующее периоду Q3´, которое будет отличаться от периода притока Q3´´, так как давление под пакером восстановилось до пластового.

Зная продолжительность закрытого периода и давление рп, на графике можно найти точку А. При дистанционном измерении характер изменения давления между точками неизвестен, поэтому предлагается точки С1, и В соединить прямой линией, хотя истинная линия часто будет похожа на кривую, показанную пунктиром.

При последующем открытии клапана для второго периода притока давление под пакером упадет до значения С2, которое будет равно С1, так как за время закрытого периода жидкость в бурильную колонну не поступала.

В конце второго периода притока, продолжительность которого определяется условиями испытаний, снимается показание индикатора веса, так же как это было в конце первоначального периода притока. Вместо Q3 подставляется показание индикатора веса, снятое в конце второго периода притока. Зная его продолжительность и давление, на графике строят соответствующую точку С3, смещение которой по вертикали относительно точки С2 характеризует интенсивность поступления пластовой жидкости в бурильную колонну.

В процессе испытаний может случиться так, что точка В1 будет расположена ниже точки В, т.е. значение пластового давления, замеренное во время второго закрытого периода, меньше давления, замеренного в первоначальный закрытый период. Причиной указанной разницы может быть истощение пласта или недостаточная продолжительность закрытого периода. Для проверки правильности измерений проводится еще один цикл испытаний, причем продолжительность закрытого периода устанавливается значительно больше первых двух периодов.

В конце второго закрытого периода открывается клапан и давление падает до точки С4. Если испытания идут без осложнений, то давление в точке С4 должно быть таким же, как и в точке С3, так как инструмент оставался закрытым.

В конце открытого периода инструмент разгружается до состояния "свободного тела" и снимается показание индикатора, как это было в точке С3.

Давление в конце третьего открытого периода должно быть больше, чем в точке С3, за счет дополнительного количества жидкости, которое поступило в трубы за последний период. Для выяснения причины уменьшения давления в точке В1 по сравнению с точкой В необходимо, чтобы продолжительность третьего закрытого периода была в 2 раза больше второго.

В конце третьего (последнего) закрытого периода, когда инструменту дается натяжка для открытия уравнительного клапана, бурильная колонна проходит через "свободную точку", в которой снимается показание индикатора.

По указанным формулам можно определить давление в конце третьего закрытого периода и построить на графике соответствующую точку Е. Если окажется, что точка Е находится на одном уровне с точкой В, то это указывает на недостаточную продолжительность второго закрытого периода.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6