Термические методы исследования скважин, их роль, назначение

Акустический метод исследования скважин.

Методы ГИС, основанные на изучении поля упругих волн, распространяющихся в скважине, околоскважинном и межскважинном пространствах, называют сейсмоакустическими. Связь параметров поля упругих волн с литологией, пористостью, характером насыщения и другими свойствами пород создает предпосылки для применения сейсмоакустики для решения широкого круга задач на всех этапах горно-геологического процесса. При определенных условиях применение сейсмоакустики позволяет судить о состоянии обсадки скважин.

Сейсмоакустические методы ГИС можно разделить на акустические и сейсмические.

Акустический метод применяется при изучении распространения упругих волн от источника до приемника, расположенных в скважине. Сейсмические методы применяют при исследовании околоскважинного и межскважинного пространств. В сейсмическом методе изучается распространение упругих волн от приповерхностного источника до сейсмоприемников, расположенных в скважине.

Физические основы акустического каротажа (АК, АМ)

Продольные Р и поперечные Ѕ волны. В волне Р частицы среды движутся в направлении распространения волны. Плоская волна представляет собой чередование зон сжатия и растяжения, перпендикулярных к оси Х и перемещаются вдоль оси Х со скоростью υ, называемой скоростью волны.

Движение частиц в поперечной волне Ѕ.

Скорости распространения волн зависят от плотности и упругих свойств среды. Обратные величины скорости продольной волны - Δt.

Величина Δt называется интервальным временем и равна времени пробега волны расстояния в 1 м, т.е.

Δt = 1/ υр.

Интервальное время выражается в микросекундах на метр (мкс/м).

Скорость распространения поперечных волн υs в 1,5 – 2 раза ниже скорости υр.

Скорость распространения волн в породе уменьшается, а интервальное время увеличивается с ростом коэффициента пористости Кп. Во многих случаях зависимость Δt от Кп прямолинейна.

Скорость волн в газоносных ниже, чем в нефтеносных, а в нефтеносных ниже, чем в водоносных.

Законы изменения энергии волн Е и амплитуды колебаний А при удалении от излучателя. Е = Ео е ^–ατ , А = Ао е^ατ , где

τ – расстояние от излучателя до точки наблюдения,

α – амплитудный коэффициент поглощения.

Законы ослабления волн при распространении волн в системе скважина-пласт. Эффективный коэффициент затухания. Изменение коэффициента затухания с ростом коэффициента пористости, глинистости и особенно трещинноватости горных пород.

Лекция 7

Измерение температуры вдоль ствола скважины. Применение изучения естественного теплового поля Земли для выявления тепловых аномалий при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Использование данных термометрии при изучении геологического строения месторождений УВ и для контроля за техническим состоянием скважин.

Измерение с помощью скважинного термометра, действие которого основано на изменении сопротивления датчика (металлического проводника или термистора) под влиянием температуры. Регистрация термограммы при спуске термометра, чтобы исключить искажающее влияние перемешивания раствора. Геотермический градиент.

Циркуляция ПЖ в процессе бурения в скважине, температура которой отличается от температуры окружающих пород. Теплообмен между породами и скважиной.

До сих

После прекращения циркуляции ПЖ в скважине и прилегающие к ней участки пород постепенно (для глубоких скважин до 10 суток) воспринимают естественную t^о пород.

Термометрию проводят как в обсаженных скважинах, так и в необсаженных. Температуру измеряют как до установления в скважинах теплового режима, так и при тепловом равновесии.

Метод установившегося теплового режима

Термограмма, зарегистрированная при установившемся тепловом режиме, представляет собой кривую изменения естественных температур по разрезу скважины - эту кривую называют геотермой (рис.)

Метод неустановившегося теплового режима.

Когда температура в скважине и в окружающих породах различаются между собой, выравнивание их величин происходит с неодинаковой для различных пород скоростью. Скорость выравнивания температур находится в прямой зависимости от параметра а, называемого удельной температуропроводностью пород и

а = λ/ сδ,

где λ - удельное тепловое сопротивление, это количество теплоты, передаваемой в 1с

через куб с единичной гранью, две противоположные грани которого

поддерживаются при температуре, различающейся на 1 К, а остальные грани

теплоизолированы.

с – удельная теплоемкость породы, т.е. количество теплоты, которое необходимо

сообщить единице массы вещества, чтобы поднять температуру на 1 градус.

δ - плотность породы.

Значение с и δ для пород изменяется в небольших пределах и поэтому параметр а определяется в основном тепловым сопротивлением пород.

Чем меньше тепловое сопротивление, тем больше удельная температуропроводность.

Сущность метода сводится к регистрации ряда последовательных кривых изменения температур по скважине в процессе восприятия буровым раствором температуры пород Тп. Если температура ПЖ (Тр) выше температуры пород Тп, то породам с повышенной температуропроводностью соответствуют пониженные показания. К таким породам относятся песчаники, известняки, гидрохимические осадки. Породам с пониженной температуропроводностью (глины), соответствуют повышенные показания на термограмме. (Рис.).

Лекция 8

Дата добавления: 2014-01-11