Геофизический контроль состояния обсадных колонн, выявление мест притоков, поглощения и затрубной циркуляции жидкости.

              Сведения о техническом состоянии скважин необходимы для более эффективной геологической интерпретации комплекса геофизических методов исследования скважин, получения пра­вильных сведений о результатах опробования пластов, надеж­ного контроля разработки месторождений полезных ископае­мых, проведения ремонтных работ в скважинах.

При изучении технического состояния скважин определяют: 1) искривление скважин — инклинометрия; 2) диаметр сква­жин— кавернометрия; 3) профиль сечения скважины и обсад­ных колонн — профилеметрия; 4) качество цементирования об­садных колонн; 5) места притоков и поглощений жидкости в скважинах; 6) затрубную циркуляцию жидкости; 7) место гидроразыва пласта; 8) уровень жидкости; 9) местоположения муфтовых соединений обсадных колонн и перфорированных участков колонн, толщину и внутренний диаметр обсадных ко­лонн, участки смятия и разрыва колонн.

Места притоков жидкости в сква­жину могут быть установлены методами сопротивления, терми­ческим и фотоэлектрическим.

Метод сопротивления основан на изучении удельного элек­трического сопротивления поступающих в скважину пластовых вод и промывочной жидкости. Удельное сопротивление про­мывочной жидкости отличается от удельного сопротивления пластовых вод. Для определения сопротивления жидкости в скважине используется резистивнметр. Место притока или поглощения жидкости отмечается резким изменением кривой сопротивления резистивиметра.

Термический метод определения места притока жидкости в скважину базируется на изменении температуры промывочной жидкости в пределах предполагаемого участка притока. Сква­жина заполняется жидкостью, температура которой отличается от температуры пластовой воды. Температура жидкости изме­ряется обычными электрическими термометрами. Место при­тока воды отмечается изменением температуры жидкости — по­вышением или понижением.

Фотоэлектрический метод установления притока жидкости в скважину основан на сравнении прозрачности жидкостей, по­ступающих в скважину, и глинистого раствора. Прозрачность жидкости в скважине определяется с помощью прибора, изме­ряющего разность потенциалов в цепи фотоэлемента, освещае­мого электрической лампочкой через слой исследуемой жид­кости.

Местоположение притока жидкости в скважину устанавли­вается путем понижения давления столба жидкости в скважине (способ оттартывания) и повышения (способ продавливания). В обоих случаях при изменении давления в скважине измеря­ется серия кривых сопротивления жидкости ρ_Р, ее температуры Т или разности потенциалов ∆ U в цепи фотоэлемента на участке притока. Перед каждым измерением этих величин при способе оттартываиия уровень жидкости в скважине снижается, а при способе продавливання — повышается.

Зоны затрубнои циркуляции вод выявляются методами тер­мометрии и радиоактивных изотопов. Первый метод основан на изучении теплообмена между скважинной жидкостью и водами, циркулирующими в затрубном пространстве. На участке затрубной циркуляции вод устанавливается сравнительно посто­янная температура, поэтому против интервала их движения отмечается аномалия практически одинаковой температуры.

Для определения местоположения зоны затрубнои циркуля­ции вод радиоактивным методом в скважину закачивается вода, активированная радиоактивными изотопами. После этого сква­жина тщательно промывается, затем регистрируется кривая ГМ. Участок затрубноициркуляции вод, поглощающие и от­дающие пласты отмечаются повышенными значениями интен­сивности гамма-излучения по сравнению с интенсивностью, за­регистрированной до закачки активированного раствора.

 44. ГИС при контроле разработки нефтегазовых месторождений. Контроль за перемещением ВНК (ГВК), исследование состава жидкости, изучение профилей притока и поглощения.

Контроль разработки месторождений нефти и газа геофизи­ческими методами приобретает все большее значение в прак­тике нефтепромысловых работ. В связи с этим создаются новые методы контроля, совершенствуются аппаратура для исследова­ния скважин и методика обработки получаемых результатов.

При разработке нефтегазовых месторождений геофизиче­ские методы позволяют решать следующие основные задачи:

1) исследование процесса вытеснения нефти и газа в пластах; 2) изучение эксплуатационных характеристик пластов; 3) установление состава флюидов в стволе скважины; 4) изучение тех­нического состояния эксплуатационных и нагнетательных скважин.

 Перемещение ВНК и ГВК в процессе разработки месторож­дений в обсаженных скважинах устанавливается несколькими способами: 1) по показаниям нейтронного гамма-метода; 2) по показаниям нейтрон-нейтронного метода — по изменению плотности тепловых нейтронов; 3) по показаниям импульсного нейтрон-нейтронного метода; 4) по показаниям импульсного нейтронного гамма-метода; 5) по данным метода наведенной радиоактивности.

По положению ВНК и ГВК устанавливают контуры нефте­носности и газоносности.

Физические свойства жидкостей (нефти, воды) и газа (электрическое удельное сопротивление, диэлектрическая про­ницаемость, плотность), находящихся в стволах эксплуатацион­ных действующих и остановленных скважин, различны. В ос­нову каждого геофизического метода для определения состава флюида в стволе скважины положена та или иная физическая характеристика. Состав флюидов может быть установлен с по­мощью электрических методов, радиометрии и термометрии. Наиболее широкое распространение получили электрические методы, включающие резистивиметрию и влагометрию, и ядерные методы, включающие плотностеметрию.

Резистивиметрия позволяет по величие электрического удельного сопротивления различать в стволе скважины нефть, воду, газ и их смеси. Смеси бывают гидрофильные (нефть присутствует в воде в виде капель) и гидрофобные (в нефти в виде капель содержится вода). Гидрофильная смесь характе­ризуется весьма низким электрическим сопротивлением, близ­ким к сопротивлению чистой воды, • гидрофобная — весьма вы­соким электрическим сопротивлением, близким к сопротивле­нию нефти.

Влагометрия дает возможность определять состав флюидов в стволе скважины по величине их диэлектрической проницаемости. Известно, что диэлектрическая проницаемость воды изменяется от 50 до 80 отн. ед., нефти — от 2 до 4 ед. Повышение содержания воды в нефти и газе существенно по­вышает диэлектрическую проницаемость смесей.

Плотностеметрия основана на изучении плотности жидкостей в стволе скважины с помощью гамма-гамма-метода в его селективной модификации но поглощению гамма-квантов. Определение плотности жидкости базируется на зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от эффективного атомного номера изучаемой среды, состоящей из различных химических элементов. При ограничении энергии изучения сверху величиной 1 МэВ, а снизу — величиной, при которой комптон-эффект в среде на два порядка больше фотоэффекта, результаты измерений гамма-гамма-методом отражают плотностную характеристику среды.

Разработаны два способа определения плотности жидкости: по изменению интенсивности гамма-излучения после прохожде­ния гамма-квантов через слой жидкости, находящейся между источником и детектором гамма-излучения,— ГГП-П и по рас­сеянию гамма-квантов окружающей прибор жидкостью — ГГП-Р.

Модификация ГГП-П по­зволяет изучать плотность смеси между источником и де­тектором (рис. а), а с по­мощью ГГП-Р получают сред­нюю плотность смеси по всему сечению колонны.

Значения интенсивности рассеянного гамма-излучения, за­регистрированные плотностемером, с помощью эталонировоч-ных графиков переводятся в значения плотности δ_СМ (рис.в). Между интенсивностью гамма-излучения и плот­ностью изучаемой среды существует обратная связь. Следова­тельно, на кривых плотностеграммы переход от воды к нефти отмечается повышением интенсивности рассеянного гамма-из­лучения.

Перфорация.

Вскрытие пластов, намеченных к опробованию или разра­ботке по данным геофизических методов исследования скважин, выполняется с помощью стреляющих аппаратов — перфора­торов. Процесс образования отверстий в обсадных трубах, цементе и горной породе называется перфорацией сква­жин. Для перфорации скважин используются кумулятивные (беспулевые), пулевые и торпедные перфораторы.

Кумулятивные перфораторы. Кумулятивный заряд перфоратора состоит из взрывчатого вещества (гексогена), детонатора, металлической воронки, облицовывающей кумулятивную выемку, и защитного корпуса. В момент взрыва детонатора по куму­лятивному заряду распространяется волна детонации, которая движется вдоль оси заряда к основанию кумулятивной вы­емки, и продукты взрыва сжимают металлическую воронку. В металле возникает очень большое давление, и жидкая металлическая струя со скоростью 6—8 км/с выбра­сывается вдоль оси выемки. Металлическая струя оказывает на преграду давление порядка 10⁴ МПа, глубоко проникает в нее и создает канал значительной длины.

По способу герметизации зарядов кумулятивные перфора­торы подразделяются на две группы — корпусные и бескорпусные.

К корпусным кумулятивным перфораторам относятся пер­фораторы многократного и однократного действия. Корпус у кумулятивного перфоратора из высокопрочной хромникель-молибденовой стали, а головка и наконечник — из прочной хромистой стали.

В бескорпусных перфораторах герметизируется индивидуальной оболочкой каждый отдельный заряд. Материал герметизирующих оболочек - стекло, керамика, ситалл, алюминий. Заряды собираются в длинные гирлянды.

В зависимости от сборки бескорпусные перфораторы могут быть частично или полностью разрушающимися.

В бескорпусных частично разрушающихся перфораторах заряды монтируются в стальной ленте или в стальных проволочных каркасах. После срабатывании зарядов деформированный каркас вместе с грузом извлекается из скважины.

Действие пулевых и торпедных перфораторов основано на метании пуль и снарядов за счет энергии расширения порохо­вых газов.

Пулевые перфораторы — аппараты с горизонтальными и вертикально-криволинейными стволами. Мощные крупнокалиберные пулевые перфораторы залпового действия с вертикально-криволиней­ными стволами обеспечивают высокую пробивную способность пуль, которые через стенки обсадных колонн и цементное кольцо проникают в породу, образуя в ней глубокий канал и систему трещин.

По последовательности выстреливания пуль или снарядов перфораторы делятся на аппараты залпового действия и селективного действия.

Пулевые и торпедные перфораторы имеют стальной корпус, в котором размещены пороховые каморы, стволы, заряжаемые пулями или снарядами, и воспламенительные устройства.

Пулевой перфоратор применяется для дробления крупнокалиберными пулями валунов

Все перфораторы опускаются в скважину на одножильном бронированом кабеле с помощью перфораторного подъемника.

Средствами воспламенения, предназначенными для поджи­гания пороховых зарядов и взрывания капсюлей-детонаторов, служат электровоспламенители, электрозапалы и пиропатроны разных типов. Для инициирования взрыва зарядов бризантных взрывчатых веществ служат капсюли-детонаторы, электродето­наторы, взрыватели, взрывные патроны и детонирующие шнуры.

Применяют гидропескоструйные перфораторы. Они пробивают каналы в преграде струей жидкости со взвешенным в ней пес­ком, вылетающей с большой скоростью и под высоким давле­нием из узкого отверстия — сопла.

Гидропескоструйный перфоратор состоит из отрезка трубы, в которой установлен ряд сопел. Аппарат спускается в сква­жину на насосно-компрессорных трубах, по которым подается под высоким давлением жидкость с песком. В зависимости от размера насадки, перепада давления и других факторов общее количество расходуемой рабочей жидкости на 1 канал составляет 1—7 м³, а песка 50—700 кг.

45.2 торпедирование скважин

Производство взрыва в скважине называется торпедиро­ванием, а подготовленный для взрыва заряд взрывчатого вещества — торпедой.

Торпеда состоит из взрывчатого вещества и средств взры­вания - электрозапала, капсюля-детонатора и шашки высоко­бризантного взрывчатого вещества, усиливающего начальный импульс детонации. Различают фугасные и кумулятивные тор­педы. Фугасные торпеды имеют негерметичный тонкостенный корпус из алюминия. В корпусе помещают заряд из цилиндрических шашек ВВ, контактирующий с промывочной жидкостью, а в герметичной оболочке — взрыв-патрон. На тор­педе устанавливается груз, который извлекается из скважины после взрыва. Торпеды детонирующего шпура состоят из головки и груза, соединенных между собой тросом, к кото­рому крепится заряд. Заряд состоит из одного или не­скольких отрезков детонирующего шнура. Взрывается детонирующий шнур электродетонатором, находя­щимся в герметичной полости головки, или взрыв-патроном. Кумулятивные торпеды характеризуются направленным взры­вом. Применяются кумулятивные осевые торпеды и кумулятивные труборезы.

Основная задача торпедирования при вскрытии пласта —создание в нем трещим большой протяженности. Для этой цели применяются фугасные заряды. Для максимального уве­личения притока флюида в твердых породах используют взрывы больших зарядов. При этом масса одновременно взры­ваемого вещества достигает нескольких тонн.