СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНАХ
METHOD FOR DETECTION OF ANNULUS FLUID FLOWS IN WELLS

Изобретение относится к геофизическим исследованиям обсаженных скважин и может быть использовано при контроле за разработкой нефтяных месторождений.
В практическом плане определение заколонных перетоков жидкости в скважине позволяет, с одной стороны, контролировать процессы обводнения продуктивных пластов, с другой стороны, правильно и своевременно проводить работы по ремонту скважины.
Известен способ определения движения жидкости в затрубном пространстве [1], основанный на применении давления в колонне и передаче его в заколонное пространство через интервал перфорации с последующей регистрацией акустических сигналов.
Если интервал перфорации сообщается с заколонным пространством, то происходит выравнивание давлений по обе стороны стенки скважины, и тогда по реакции акустического сигнала судят о наличии перетока в затрубном пространстве.
Основные недостатки этой методики заключаются в следующем. Передача давления в затрубное пространство не всегда сопровождается расходом жидкости, так как канал движения жидкости может быть слабопроницаемым, или объект, с которым он сообщается, не обладает достаточной приемистостью.
Если канал движения жидкости имеет высокую проницаемость, то за счет падения давления напора на канале восстановления давления за колонной не будет, и, следовательно, против поглощающего объекта деформация колонны не снимается, и соответствующей реакции акустического сигнала не произойдет. Поэтому при наличии переточных каналов с большим расходом эффективность способа снижается.
Известен способ выделения заколонных перетоков с использованием в качестве чувствительного элемента пьезокерамической сферы, помещенной в маслонаполненную камеру [2].
Основным недостатком этого способа является высокий уровень шума от осевого потока при движении скважинного прибора, что в условиях малой интенсивности порождаемого заколонным перетоком акустического шума снижает эффективность выделения заколонных перетоков.
Кроме того, использование в качестве приемного датчика пьезокерамической сферы не позволяет по зарегистрированным аномалиям акустического шума отличить горизонтальное движение потока жидкости от вертикального.
Наиболее близким к предлагаемому способу выделения заколонных перетоков жидкости в скважинах является способ регистрации интенсивности акустического шума, создаваемого потоком жидкости в заколонном пространстве при разных режимах работы скважины [3].
Основным недостатком этого способа является необходимость проведения трех измерений: при статическом режиме работы скважины, в режиме притока и нагнетания.
Целью предлагаемого изобретения является повышение оперативности и достоверности обнаружения заколонных перетоков жидкости в скважинах.
От известных способов выделения заколонных перетоков жидкости в скважинах предлагаемый метод отличается тем, что проводят измерения акустических сигналов тремя ортогонально расположенными датчиками, ось чувствительности первого из которых совпадает с осью скважины, оси чувствительности второго и третьего датчиков направлены перпендикулярно к ней, определяют величину отношения амплитуд сигналов первого датчика к корню квадратному из суммы квадратов амплитуд сигналов второго и третьего датчиков, при наличии заколонного перетока экспериментально установленная величина отношения будет составлять от 0,8 до 2,0.
Предлагаемый способ выделения заколонных перетоков жидкости в обсаженной колонной скважине основывается на следующих физических факторах. Движение жидкости по заколонному пространству является неустойчивым с пульсацией скорости и давления, при этом генерируются акустические сигналы.
Пульсации жидкости происходят с разными масштабами турбулентности. При возрастании числа Рейнольдса сначала появляются крупномасштабные пульсации с наибольшими амплитудами, затем их масштаб уменьшается. Мелкомасштабные пульсации имеют значительно меньшие амплитуды и большие частоты. На датчике, ось чувствительности которого совпадает с осью скважины, сигнал всегда меньше чем с горизонтальных датчиков и составляет менее 0.8 сигнала сдатчиков, оси чувствительности которых направлены перпендикулярно оси скважины.
Когда при заколонном перетоке направление движения
жидкости совпадает с осью чувствительности вертикального датчика, акустические сигналы увеличиваются и могут превышать по амплитуде сигналы с горизонтальных датчиков. Соответственно, отношение амплитуд может возрастать от 0,8 до 2,0
Таким образом, наличие заколонного перетока будет характеризоваться величиной отношения амплитуд сигналов от 0,8 до 2,0.
Способ осуществляется следующим образом.
В скважине размещают приемник акустических сигналов. Измерения на заданной глубине производят в течении определенного интервала времени, после чего приемник акустических сигналов перемещают вверх по стволу скважины с шагом измерений в 1 метр.
Для обнаружения заколонного перетока жидкости между пластами - коллекторами вычисляют отношение амплитуд сигналов первого (вертикального) датчика к корню квадратному из суммы квадратов амплитуд сигналов второго и третьего датчиков. Если величина отношения превышает значение от 0,8 до 2,0, то можно утверждать, что идет вертикальное движение жидкости по заколонному пространству. Эти отношения строятся в виде графиков и отражают интенсивность движения жидкости.
На чертеже приведены графики 1, 2, 3 результатов исследований данным способом в нефтяной скважине Западной Сибири. Во вскрытом перфорацией (позиция 1) пласте-коллекторе (а) по параметру Н (график 2), равному корню квадратному из суммы квадратов амплитуд сигналов второго и третьего датчиков (горизонтальных), выделяется интенсивная аномалия в пределах интервала перфорации (1780-1667.5 м). В толще осадочных вмещающих пород (б) аномалии на графике 2 отсутствуют. В интервале глубин 1737.5-1730 м выделяется аномалия на графике 2 - нефтяной пласт, не вскрытый перфорацией.
На графике 3 осадочная толща выделяется мощной аномалией параметра Z/H, указывающего на преобладание амплитуд сигналов с первого (вертикального) датчика над сигналами с горизонтальных датчиков.
Таким образом, увеличение сигнала с вертикального датчика Z, выраженного через отношение Z/H, позволяет выделять вертикальные движения жидкости, то есть заколонные перетоки.
Источники информации
1. Кирпиченко Б.И. Возможность определения движения жидкости в затрубном пространстве акустическим методом. - «Нефтяное хозяйство», 1973 г., №4, М., Недра, с.21-23.
2. Гуторов Ю.А. Некоторые физические предпосылки повышения эффективности акустической шумометрии в перфорированных скважинах. Октябрьский ВНИИГИС, 1980 г., 14 с, Деп. ВИНИТИ 27.11.80, №521-81.
3. А.с. СССР №883374, кл. Е21В 47/10. БИ №43, 1981 (Прототип).