СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА ОБЛАСТИ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА В ОКРЕСТНОСТЯХ СКВАЖИНЫ
METHOD FOR DETERMINING RADIUS OF WATER FLOODING AREA OF OIL FORMATION IN WELL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области исследований нефтяных скважин, а именно к электрическим измерениям, проводимым для определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.
Предлагается новая методика измерения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины в реальном масштабе времени. Показывается возможность проведения подобных исследований при приложении единичного переменного электрического импульса напряжения к устью скважины.
Способ предоставляет возможность измерения радиуса области заводнения нефтяного пласта следующим образом:
- прикладывают периодическое напряжение между устьем скважины и электродом, заземленным на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя,
- измеряют электрическую емкость системы «скважина - заводненная область».
При изменении радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины изменяется электрическая емкость системы. Это и позволяет определять радиус области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины по измерениям емкости.
Уровень техники
В последние годы идея наблюдения за фронтом заводнения в реальном масштабе времени приобретает все большую актуальность в связи с обеднением нефтяных месторождений и использованием технологий вытеснения остаточной нефти при помощи закачивания воды в инжекторные скважины. Существует большое количество способов определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины (См. например, патенты US 6061634, 2000, US 6182013, 2001).
Наиболее близким аналогом изобретения (прототипом) является способ определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины, включающий подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и электроду, описанный в патенте [US 2003/0220750 А1, публ. 27.11.2003]. Авторы предлагают определять характерные параметры прискваженных неоднородностей по данным комбинированных акустических и электрических измерений внутри скважины. Недостатком указанного способа является то, что вероятность осуществления данного способа при размерах неоднородностей, превышающих 1 м, практически неосуществима. Кроме того, реализация способа по выбранному прототипу является трудоемким и энергозатратным процессом из-за сложности конструкции системы, использующейся для осуществления данного способа.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании простого, быстрого и эффективного способа определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого технического решения, заключается в простом техническом осуществлении способа, применении способа в различных полевых условиях и позволяет провести точные измерения при малых размерах области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что способ включает подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и по меньшей мере одному электроду, в качестве генератора электрических импульсов используют высоковольтный измеритель электрической емкости, установку электрода с заземлением на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя, прикладывание импульсного напряжения между устьем скважины и электродом, измерение электрической емкости в момент заполнения скважины, проведение ряда измерений емкости во время процесса заводнения и определение по изменению емкости заводненной зоны во времени значений радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени.
Кроме того, в качестве импульсного напряжения прикладывают переменное импульсное напряжение.
Кроме того, при использовании по меньшей мере двух электродов измеряют радиус области заводнения нефтяного пласта по меньшей мере двум направлениям и определяют форму области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.
При проведении поиска по патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих всей совокупности предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию «новизна».
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 схематически представлена реализация предлагаемого способа:
1 - высоковольтный измеритель электрической емкости,
2 - заземленный электрод,
3 - нефтяная скважина,
4 - область заводнения нефтяного пласта,
на Фиг.2 схематически представлена реализация одного из вариантов предлагаемого способа с использованием 4 электродов:
1 - высоковольтный измеритель электрической емкости,
2 - заземленный электрод,
3 - нефтяная скважина,
4 - область заводнения нефтяного пласта.
Настоящее изобретение относится к способу определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины, включающего подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и по меньшей мере одному электроду, в качестве генератора электрических импульсов используют высоковольтный измеритель электрической емкости, установку электрода с заземлением на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя, прикладывание импульсного напряжения между устьем скважины и электродом, измерение электрической емкости в момент заполнения скважины, проведение ряда измерений емкости во время процесса заводнения и определение по изменению емкости заводненной зоны во времени значений радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени. В качестве импульсного напряжения прикладывают переменное импульсное напряжение. При использовании по меньшей мере двух электродов измеряют радиус области заводнения нефтяного пласта по меньшей мере по двум направлениям и определяют форму области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.
Для оценки положения фронта можно предположить, что заводненная область нефтяного пласта в окрестностях скважины (область прискваженной неоднородности) представляет собой цилиндр. В этом случае простейшее измерение емкости позволяет оценить средний радиус этой зоны. Для получения более детальной информации об области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины используют по меньшей мере два электрода, оптимально по меньшей мере использовать четыре электрода таким образом, чтобы они образовывали систему лучей, расходящихся от устья скважины. В этом случае измерения емкости между каждым электродом и скважиной определяют положение фронта заводнения в направлении каждого из электродов, что позволяет определить форму зоны заводнения.
В случае, представленом на фиг.2, увеличение радиуса ΔR заводненной зоны нефтяного пласта в окрестностях скважины связано с изменением емкости ΔС системы простым соотношением
0
где  - диэлектрическая проницаемость незаводненной породы, ε - диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая постоянная).
Последовательность действий при применении данного способа следующая. Подключают высоковольтный измеритель электрической емкости 1 между заземленным электродом 2 и устьем скважины 3. Электрод 2 должен быть заземлен на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя. Высоковольтный измеритель электрической емкости может быть подключен к устью скважины путем опускания напрямую конца провода в скважину или присоединен к насососно-компрессорной трубе в случае выполнения скважины обсадной. Далее прикладывают переменный импульс напряжения между устьем скважины 3 и электродом 2, измеряют электрическую емкость системы до начала процесса заводнения (в момент, когда вода заполняет только скважину). Далее проводят ряд измерений емкости во время процесса заводнения и по изменению емкости заводненной зоны во времени определяют значения радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени, используя формулу (1).
При использовании по меньшей мере двух электродов, наиболее оптимально четырех электродов, измеряют радиус области заводнения нефтяного пласта по меньшей мере по двум направлениям и определяют форму области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.
Увеличение размера области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины в направлении по меньшей мере двух электродов (см. фиг.2) также может быть оценено по вышеприведенной методике со следующими корректировками.
В данном случае могут быть использованы несколько измерителей емкости, подключенных между устьем скважины и различными электродами. Такая схема позволяет определять увеличение области заводнения в направлении каждого из электродов, т.е. восстанавливать геометрию области заводнения.
Предложение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку его осуществление возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.