L НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
L. А
УДК 622.276.5.05.002.56
© Коллектив авторов, 2015
Использование нестационарной термометрии
для диагностики состояния скважин
1
Р.А. Валиуллин, Р.Ф. Шарафутдинов, В.Я. Федотов, М.Ф. Закиров, А.М. Шарипов
(Башкирский гос. университет), К.Р. Ахметов,
Ф.Ф. Азизов (ОАО «Сургутнефтегаз»)
Адрес для связи: gframil@inbox.ru
Ключевые слова: термометрия, заколонные перетоки, тепловая метка, дебит скважины, приемистость скважины.
Use of nonstationary thermometry for wells diagnostics
R.A. Valiullin, R.F. Sharafutdinov, V.Ya. Fedotov, M.F. Zakirov,
A.M. Sharipov (Bashkir State University, RF, Ufa),
K.R. Akhmetov, F.F. Azizov (Surgutneftegas OJSC, RF, Surgut)
E-mail: gframil@inbox.ru
Key words: thermometry, cross flows behind casing, thermal tag, well output, well injectivity.
Thermal processes, occurring in the well during column induction heating, are studied. The data, obtained in the course of theoretical and laboratory experiments, are considered. Results of testing the method of active thermometry in the conditions of fields of the Ural-Volga and the Surgut regions are analyzed. The efficiency of the thermal tags application at defining cross flows behind casing from the top, wells outputs and injectivities, during the study of multi layered objects and marginal wells, is shown.
В настоящее время при контроле разработки месторождений используется комплекс геофизических методов. Одним из наиболее информативных и успешно применяемых на практике является метод термометрии [1, 2]. Его информативность базируется на использовании термодинамических эффектов, проявляющихся при эксплуатации и освоении скважин. Однако при применении традиционной технологии для диагностики скважин возникает ряд проблем, вследствие которых эффективность термометрии не всегда высока, например, при определении заколонных перетоков «сверху», заколонных перетоков «снизу» в скважинах с коротким зумпфом, слабых притоков (малые температурные аномалии), количественной оценке притока в низкодебитных скважинах.
В последние годы для решения задач диагностики рассматриваются нестационарные тепловые поля, возникающие в скважине при освоении и эксплуатации, а также искусственно созданные, например, при индукционном нагреве колонны. В последнем случае метод получил название активной термометрии [3].
В статье представлены результаты теоретических, лабораторных экспериментов и опробования активной термометрии в полевых условиях месторождений Урало-Поволжья и Сургутского региона.
Определение заколонных перетоков
Метод активной термометрии [3, 4] основан на кратковременном локальном индукционном нагреве металлической обсадной колонны и регистрации нестацио-
нарного температурного поля в стволе скважины после ее пуска. Индукционное воздействие приводит к локальному разогреву металлической обсадной колонны, а далее за счет теплопроводности - около- и внутрисква-жинного пространства, т.е. создается тепловая метка. Определение основных закономерностей изменения температурной аномалии, скорости и направления движения тепловой метки является основой решения задач методом активной термометрии.
Величина температурной аномалии зависит от мощности нагревателя и времени прогрева. За 3 ч температура за цементным кольцом достигает 45 °С, на оси скважины -30 °С. При нагреве колонны в течение 30 мин повышение температуры за цементным кольцом достигает 10 °С по сравнению с геотермической температурой на данной глубине. Если учитывать, что аномалия 0,01 °С уверенно регистрируется современными термометрами, то аномалии, создаваемые при индукционном нагреве колонны, можно использовать для анализа при решении нефтепромысловых задач.
Схема скважинной аппаратуры, используемой в методе активной термометрии, представлена на рис. 1.
На рис. 2 приведены результаты лабораторных экспериментов по регистрации тепловых меток при наличии заколонного перетока «сверху» на модели скважины. При заколонном перетоке «сверху» жидкость из верхнего пласта по заколонному пространству поступает в интервал перфорации, а индуктор, расположенный выше датчика температуры, создает тепловую метку в нисходящем потоке жидкости в заколонном пространстве.
1Работа выполнена при финансовой поддержке ОАО «Сургутнефтегаз» и Министерства образования и науки РФ по соглашению №14.574.21.0053 ^РМЕИ57414Х0053).
Рис. 1. Принципиальная схема аппаратуры с индукционным нагревателем:
РГД - механический расходомер; ВТ - высокочувствительный термометр; Рез - резистивиметр; ВЛГ - влагомер; СТИ - термоанемометр; МН - манометр; ГК - модуль гамма-каротажа; ЛМ - локатор муфт; Т - датчики температуры
Рис. 2. Зависимость температуры ниже индуктора от времени (а) и схема проведения опыта (б):
1, 2, 3 - дебит скважины составляет соответственно 2, 5, 11 м3/сут; 4 - временной интервал прогрева
Из рис. 2 видно, что через определенное время наблюдается перемещение тепловой метки из заколонного пространства в ствол скважины (повышение температуры на термометре, расположенном ниже индуктора). При увеличении дебита разогрев уменьшается, а тепловая метка регистрируется раньше.
Рассмотрим примеры исследования скважины с помощью аппаратуры активной термометрии при определении заколонных перетоков. Работы проведены в скважинах месторождений Западной Сибири и Урало-По-волжья при компрессорном опробовании и свабирова-нии. Единичные измерения выполнены в нагнетательных скважинах при изливе.
На рис. 3 приведен пример исследований методом активной термометрии по выявлению заколонного перетока «сверху» в скв. 1. Кривая 1 соответствует фоновому распределению температуры после остановки скважины до индукционного воздействия. По данным традиционной термометрии судить о наличии заколонного перетока «сверху» не представляется возможным. Данные, полученные методом активной термометрии, являются более информативными. Замеры температуры выполнены в процессе кратковременного индукционного нагрева на глубине 2343 м, а также проведены серии замеров по стволу скважины в интервале детальных исследований после прогрева при притоке жидкости из пласта. После нагрева колонны наблюдается движение тепловой метки вверх по стволу скважины (см. рис. 3, кривые 2 и 3).
Кратковременный (10 мин) локальный индукционный нагрев на глубине 2343 м проводили 2 раза с перерывом 15 мин. В течение этого времени измерена температура в точке на кровле пласта (глубина - 2344 м). На
ПС ^ ГК Л 1 :тл Глубина, м Температура, 'С 60 80,4 80,8
4 \
у г грп
Г ш Г 3
Л я 71 К У2
Г гм
- Я79
ш Л
- 'гаэо \ \
Г 24ЭД
1< -г 2410
Рис. 3. Результаты промысловых исследований методом активной термометрии:
1,2, 3 - распределение температуры соответственно фоновое до нагрева колонны, при притоке после нагрева, при притоке через 15 мин после нагрева; 4 - глубина индукционного прогрева колонны
рис. 4 представлена динамика температуры, зафиксированная датчиком, расположенным ниже индуктора. Жидкость, нагретая в заколонном пространстве, поступает в кровельную часть пласта, далее через интервал перфорации - в ствол скважины. На температурной кривой отмечаются участки повышения и снижения температуры, связанные с выходом тепловой метки из зако-лонного пространства в ствол скважины, что свидетельствует о наличии заколонного перетока «сверху».
Рис. 4. Изменение температуры в точке при двухкратном локальном индукционном нагреве при наличии заколонного перетока «сверху»:
1, 2 - временной интервал соответственно первого и второго нагрева
05'2015
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
94
_
X £ Температура, "С
70,8 71,4 72
2290
2300 ^î-s.
2310 -j 2 — 3
✓
2320 О
2330 5 V
* 4
Рис. 5. Распределение температуры по стволу скважины после индукционного нагрева при компрессорном вызове притока:
положение тепловой метки (фиксируется стрелками) на момент времени: 1 - 10 ч 25 мин; 2 - 10 ч 39 мин; 3 - 11 ч 5 мин; 4, 5 - интервалы перфорации
Определение дебита (приемистости)
Метод активной термометрии также можно использовать при оценке малых дебитов по движению тепловой метки по стволу скважины. Для этого на определенной глубине осуществляется кратковременное индукционное воздействие: создается тепловая метка. Затем выполняется серия замеров распределения температуры по стволу скважины. Скорость перемещения тепловой метки оценивается по прохождению максимума температуры тепловой метки за определенный промежуток времени.
Пример определения расхода жидкости по перемещению тепловой метки в процессе компрессорного опробования показан на рис. 5. Кривые 1, 2 и 3 зарегистрированы в различные моменты движения тепловой метки по стволу скважины в процессе восстановления давления после отключения компрессора. Дебит, оцененный по кривым 1 и 2, составил 6,4 м3/сут, по кривым 2 и 3 - 5,4 м3/сут. Наблюдается уменьшение дебита притока в процессе восстановления давления.
Рассмотрим оценку приемистости нагнетательной скважины (рис. 6). В остановленной скважине на глубине 921 м проведен индукционный прогрев колонны и создана тепловая метка. В скважину спущен прибор, термометр установлен на 27,4 м ниже точки прогрева колонны. Затем начата закачка жидкости.
Из рис. 6 видно, что с момента закачки жидкости наблюдается сначала снижение температуры, затем ее повышение, связанное с прохождением тепловой метки. Время прохождения тепловой меткой интервала 27,4 м составляет 115 с. Это соответствует средней приемистости 275 м3/сут.
2,2
I
га Q.
В с S
'S
s 1
s 1 с
Н5с
s а m ш
Время, с
^ ^ ^ Ш
S S S S
Рис. 6. Определение приемистости нагнетательной скважины по движению тепловой метки
Выводы
1. Определение интервалов заколонного движения жидкости базируется на индукционном прогреве колонны выше кровли пласта (для заколонного перетока «сверху») или ниже подошвы пласт
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.