Применение термометрии для решения некоторых задач промысловой геологии
Д.М. СРЕБРОДОЛЬСКИЙ
Радиоактивные изотопы и излучения благодаря четкости получаемых результатов в ряде нефтяных районов СССР широко применяются при решении различных задач, связанных с разведкой и разработкой месторождений и бурением нефтяных и газовых скважин.
Однако не уделяется должного внимания вопросам предохранения от вредного воздействия ионизирующей радиации работающего персонала каротажных партий и буровых бригад. Не решены надлежащим образом вопросы дезактивации бурового и каротажного оборудований, территории буровой и, что особенно существенно, вопросы захоронения остатков активирований буровой жидкости и других радиоактивных отбросов, неизбежно получаемых при применении радиоактивных изотопов.
Назрел вопрос о необходимости форсирования разработки устройств для приготовления короткоживущих изотопов непосредственно на скважине, перед их закачкой, или же приготовления их в самой скважине, а также устройств для транспортировки изотопов в скважину без прокачки при помощи цементировочного агрегата. В то же время в ряде случаев применение радиоактивных изотопов не вызывалось особой необходимостью. Некоторые задачи нефтепромысловой геологии, связанные с проводкой нефтяных и газовых скважин и разработкой месторождений, обычно успешно решаемые другими геофизическими методами, были заменены методом изотопов (определение высоты подъема цемента, места притока воды и некоторые другие).
Радиоактивные изотопы следует применять лишь для решения задач, которые не могут быть решены другими геофизическими методами. Тем более, что применение изотопов экономически не всегда выгоднее других геофизических методов.
Одним из наиболее важных вопросов, выясняемых в настоящее время при помощи изотопов, является определение мест ухода воды, закачиваемой в скважины при законтурном заводнении. Но он может быть решен и другими геофизическими методами.
Действительно, при определении мест ухода воды в инжекционных скважинах в закачиваемую воду добавляют радиоактивный изотоп, испускающий при распаде гамма-излучение, которое затем фиксируется при помощи гамма-каротажной аппаратуры. Сравнивая кривые ГК, замеренные до и после закачки активированной жидкости, определяют место ухода последней.
Применение метода изотопов в данном случае базируется, как известно, на способности гамма-излучения проходить через стенки стальных обсадных труб. Очевидно, можно использовать для решения этой задачи и другие физические свойства или физическое состояние закачиваемой в скважину жидкости, например температуру. При этом необходимо, чтобы закачиваемая в скважину вода имела температуру, существенно отличную от температуры пород в интервале расположения поглощающих пластов.
Методика определения термометром места ухода жидкости была опробована в одном из разведочных районов Сибири в конце сентября 1959 г (Работа производилась начальником каротажной партии Л.Д. Печеневым и начальником отряда П.И. Окуневым под руководством инженера Л.А. Сигал.).
Цель работы - подтвердить отсутствие сообщения интересующего пласта с другими пластами после тампонажа скважины и вскрытия пласта перфорацией, т.е. путем закачки в скважину воды определялась надежность изоляции интересующего пласта от других пластов.
Рассматриваемая скважина имеет следующую конструкцию: 8" кондуктор до глубины 50,1 м, 5" колонну до глубины 403,3 м. Кондуктор и колонна зацементированы по всей длине труб до устья скважины. В интервале 333-350 м было прострелено 259 отверстий пулевым перфоратором. В течение двух месяцев в скважине никаких работ не производилось.
Перед закачкой горячей воды для определения мест ухода и для контроля в скважине по всему стволу была записана температура. Затем в кровлю прострелянного горизонта (до глубины 332,7 м) были спущены 2" буровые трубы (наружный диаметр труб 60 мм, внутренний 50 мм). Устье скважины было оборудовано приспособлением для продавливания жидкости в пласт и прямой промывки.
Во избежание значительных колебаний температур по стволу скважины перед буровой бригадой была поставлена задача возможно быстрее произвести закачку горячей воды и промывку скважины. Для этих работ применялся цементировочный агрегат. Температура закачиваемой воды +75 °С; количество 8,5 м3; давление на устье скважины 50 ат; производительность насосов 5,6 л/сек; продолжительность закачки 25 мин.
Сразу же после закачки горячей воды была произведена промывка скважины при следующих условиях: температура промывочной жидкости +16 °С; количество 4 м3; давление на устье скважины 50 ат; продолжительность промывки 9 мин.; температура промывочной жидкости на выходе из устья скважины +25 °С; продолжительность подъема инструмента 2 ч. 20 м.
Впервые температура определялась спустя 40 мин. после окончания подъема инструмента. Всего было зарегистрировано последовательно 4 температурных кривых.
Первый, второй и третий замеры производились электротермометрами ЭТМИ-55, четвертый - ЭС-СБ, причем первый, третий и четвертый замеры - при спуске прибора в скважину, а второй - при подъеме. Продолжительность первого и второго замеров 20 мин., третьего - 35 мин. и четвертого - 1 ч. 20 м.
Во всех случаях температура воды на поверхности замерялась ртутным термометром, показания которого сверялись с показаниями электротермометров: расхождения между ними не превышали 0,5-0,8° С.
На рисунке показаны результаты измерений температуры при спуске электротермометров (кривая, замеренная при подъеме, не показана); приведена также контрольная кривая температуры, кривая КС, замеренная выбранным для района стандартным градиент-зондом, кривая ПС и кривая температуры, замеренная после тампонажа скважины.
Из приведенных кривых видно, что температура закономерно возрастает с глубиной, причем геотермическая ступень, определяемая по контрольной кривой, равна приблизительно 33 м/град. Наблюдаемое в интервале перфорации резкое повышение температуры свидетельствует о поступлении горячей воды только в опробованный горизонт, т.е. об отсутствии затрубной связи этого горизонта с другими.
Против остальной части разреза скважины на термокривых имеются положительные и отрицательные аномалии, совпадающие по глубине и форме с аномалиями, отмеченными на термокривой, зарегистрированной после тампонажа скважины, которые отображаютв общем изменение литологического характера пород. Возникновение этих аномалий объясняется обогревом в процессе продавливания горячей воды цементного стакана и прилегающих к нему пород, пересеченных скважиной, различной их теплопроводностью и теплоемкостью и главным образом утолщением цементного кольца на участках каверн.
Выводы
1. Метод закачки горячей воды для определения местоположения поглощающих горизонтов и отсутствия затрубной связи между вскрытым перфорацией пластом и другими пластами можно рекомендовать для районов и скважин с относительно невысокими температурами пород. В частности, этот метод, по-видимому, будет достаточно эффективным в инжекционных скважинах на месторождениях Башкирии и Татарии.
2. Метод закачки горячей воды может быть применен и для решения других задач, связанных с бурением и эксплуатацией скважин, например для определения интервалов сильного ухода раствора в процессе бурения (при потере циркуляции), для определения мест повреждения колонн и т.п.
3. В скважинах с достаточно высокими температурами (по-видимому, выше 60° С), а также в скважинах с не очень низкими температурами пород (по-видимому, не ниже 10° С) в зимних условиях для решения перечисленных выше задач, очевидно, с успехом может применяться метод закачки холодной соленой воды (порядка -5° - -10° С).
4. Метод закачки холодной или горячей воды для решения тех или иных задач нефтепромысловой геологии в благоприятных условиях имеет существенное экономическое преимущество перед методом изотопов (дороговизна доставки изотопов в район работ, неизбежное облучение персонала каротажной партии и буровых бригад, загрязнение территории радиоактивными отбросами и необходимость захоронения последних и т.п.).
5. Метод закачки горячей или холодной воды для решения перечисленных задач, очевидно, непригоден в случае незначительной приемистости пластов.
6. Для получения четких результатов при применении метода закачки горячей или холодной воды во всех случаях необходимо обеспечивать максимальную быстроту продавливания жидкости в скважину.
ИГ и РГИ АН СССР
Рисунок Определение места поглощения и затрубной циркуляции жидкости в скв. С-1.
1 - контрольный замер при спуске; 2 - III замер при спуске; 3 - I замер при спуске; 4 - ОЦК.