К методике исследования водяных скважин (На примере Урало-Поволжья.)
И.К. Зерчанинов
К настоящему времени накоплен большой фактический материал по гидрогеологии нефтегазоносных провинций. Однако изучение этих материалов показало, что при свабировании или тартании скважин техническая вода заменяется пластовой не полностью. Поэтому пробы, отбираемые для химического анализа, оказываются загрязненными технической водой; нафтеновые кислоты обычно не определяются, растворенные газы не изучаются, нарастание уровня фиксируется без снятия кривой восстановления, причем истинной отметки статический уровень не достигает и т.п. Даже в опорных скважинах, предназначенных для всестороннего изучения разрезов, не были получены доброкачественные материалы по гидрогеологии.
Исправить неудачные результаты повторными исследованиями невозможно, так как по существующему положению скважины, давшие при опробовании воду, ликвидируются. Нельзя для этих целей использовать и пьезометрические скважины, потому что более 80% из них плохо промыты, отсвабированы, пластовая вода загрязнена технической, а сама скважина часто не имеет связи с пластом.
Такое неудовлетворительное состояние исследования водяных скважин, на наш взгляд, объясняется следующим.
Во-первых, многие геологи-разведчики недооценивают значение гидрогеологии в поисках и разведке залежей нефти и газа, а отсюда следует несерьезное отношение разведочных организаций к подготовке (промывке, свабированию и т.п.) и проведению исследований скважин.
Во-вторых, не существует единой методики комплексных гидрогеологических исследований. Каждый исследователь, не говоря уже о разведочных организациях, получает на скважине параметры, в соответствии с направлением своих работ. При этом для разных скважин могут быть получены различные параметры.
В-третьих, документация результатов исследования водяных скважин неудовлетворительная. Как правило, в дела скважин заносятся (не систематически) результаты исследований, проведенных разведочными организациями, а данные, полученные специальными исследовательскими учреждениями, группами и т. п., не регистрируются. Все это исключает возможность накопления и оценки комплексных данных, получаемых на водяной скважине после исследования их указанными организациями.
Для предотвращения подобных ошибок в дальнейшем мы предлагаем на каждой водяной скважине проводить следующие минимальные обязательные и необходимые исследования.
1. Для избежания дегазации пластовых вод в призабойной зоне освоение скважины вести при режиме, обеспечивающем забойное давление выше давления насыщения растворенных газов в пластовой воде. Величина депрессии при этом задается по аналогии с изученной частью района, где известен предел изменения давления насыщения растворенных газов в воде. (По данным анализов газа и давлениям в газовых шапках или газовых залежах). В районах, не освещенных этими данными, депрессия не должна быть более 20-30 ат, так как в Урало-Поволжье в палеозойских отложениях минимальная разница между пластовым давлением и упругостью растворенных в воде газов достигает порядка этих величин.
2. В процессе освоения скважины тщательно замерять динамический уровень и объем отобранной жидкости за определенные промежутки времени.
3. После установления постоянства химического состава воды по всему стволу скважины проследить восстановление уровня до статического положения со снятием кривой восстановления.
4. Взять для анализа воду (не менее 1 л) глубинным пробоотборником в интервале с максимальным удельным весом воды в скважине.
5. Тем же прибором отобрать растворенный газ (не менее 500 см3), оценив при этом с возможной точностью, какое количество отобранного газа приходится на 1 л дегазированной воды.
6. Если исследование скважины проводится после подъема компрессорных трубок, то обязательно определить удельный вес воды по стволу скважины.
7. Замерить температуру воздуха и пластовую во время отбора пробы растворенного газа.
8. Замерить барометрическое давление.
9. Результаты исследований обязательно сообщать в ту организацию, в ведении которой находится скважина, для занесения их в дело скважины.
В последнее время некоторые сотрудники НИЛов и НИИ стремятся к получению описанного выше комплекса гидрогеологических данных. Однако в процессе проведения исследований допускается ряд, па первый взгляд, несущественных ошибок, которые на самом деле имеют большое значение при расчетах конечных результатов, особенно по напорам вод.
Ошибки при замере удельного веса воды, заполняющей скважину
1. Если в воде имеется взвесь, то ее следует учитывать при замере удельного веса, не давая осесть. Иначе замеренная плотность воды оказывается заниженной. Например, в скв. 5 (Гуселка) с глубины 2125 м была отобрана вода удельного веса 1,138 г/см3, а после отстоя пробы удельный вес воды стал ниже на 0,006 г/см3. В зависимости от принятого удельного веса результаты расчетов напора воды будут отличаться на 12 м (2000х0,006). Следовательно, для расчетов приведенного напора воды в скважине нужно брать тот замер, который соответствует истинной плотности воды в скважине, т. е. со взвесью. Поэтому при лабораторных замерах нужно указывать удельный вес отстоя, соответствующего удельному весу пластовой воды, и перемешанной воды со взвесью, отвечающей составу последней в скважине.
2. Противоположные ошибки могут быть допущены при замере удельного веса газирующей воды. В этом случае прилипающие к ареометру пузырьки газа облегчают его и получается завышенное показание удельного веса. Такую пробу следует полностью разгазировать, а потом измерять ее удельный вес; если имеется взвесь, то перед замером пробу воды тщательно взболтать.
3. Ошибки допускаются и при выполнении замера удельного веса, когда пользуются плохо вытертым ареометром или его неаккуратно погружают в воду. Прилипшие к ареометру частички грязи или воды, смочившей надводную часть ареометра, дополнительно утяжеляют ареометр, и замер оказывается заниженным на 0,001- 0,002 г/см3.
4. Недопустимы замеры удельного веса воды ареометрами, предназначенными для глинистых растворов.
Ошибки при замере статического уровняв скважине
1. Часты случаи, когда достоверность замера статического уровня подкрепляется сходными замерами в течение 12-24 часов. Такое исследование нельзя считать исчерпывающим.
При отсутствии времени для более длительных исследований достоверность статического положения уровня нужно проверить доливом воды в скважину.
Если уровень действительно статический, то на это укажет понижение его после долива, улавливаемое в течение одного часа. На этом принципе основана проверка пригодности скважины для гидроразведочных работ (установление сообщаемости ствола скважины с пластом [3]).
Однако при проведении таких исследований необходимо иметь в виду следующие случаи.
А. Мало долито воды, поэтому уровень не понижается и дополнительный столбик не создает избыточного давления на пласт.
Б. Уровень не понижается, так как забит фильтр. Проверить это можно дополнительным доливом воды в количестве, обеспечивающем заведомо избыточное давление на пласт. Отсутствие понижения уровня и в этом случае объясняется только засорением фильтра.
В. После долива уровень начал повышаться. Этот ложный подъем уровня возникает за счет стока воды со стенки колонны. Поэтому первый замер уровня нужно делать спустя 5-10 минут после долива воды.
2. Отметки статических уровней могут быть искажены даже в тех случаях, когда действительно фиксируется прекращение притока воды в скважину. Это происходит при исследовании скважин, в которых либо в трубках и в затрубье, либо только в затрубье не была произведена полная смена технической воды на пластовую. Первая группа скважин встречается редко, но ко второй относятся почти все скважины, подготавливаемые в процессе освоения для гидрогеологических исследований. В таких скважинах после подъема компрессорных трубок пластовая вода разбавляется технической, удельный вес воды в скважине оказывается заниженным, в результате статический уровень завышается и тем больше, чем хуже была отсвабирована скважина. Например, в скв. 2 (Кленовка) после подъема компрессорных трубок было прослежено восстановление уровня до статического положения, а затем замерен удельный вес воды в различных точках ствола скважины.
Если не учесть этих замеров, то за статический уровень будет ошибочно принята отметка +56 м; после пересчета столба смешанной воды на пластовую отметка уровня равна +29,6 м, т.е. почти на 26 м ниже. Поскольку в каждой скважине степень разбавления пластовой воды неодинакова, то и поправки к статическим уровням будут различными.
Для устранения описанных выше ошибок необходимо во всех скважинах делать контрольные промеры удельного веса в различных точках столба жидкости.
Учитывая эти данные, следует рассчитать столб воды, приведенный к удельному весу пластовой воды. Вершина этого столба и будет отражать истинное значение статического уровня пластовой воды данной скважины.
3. В настоящее время все более распространяется мнение, что кропотливые исследования скважин можно заменить замером пластовых давлений глубинными манометрами и по данным этих замеров рассчитывать напоры вод.
К сожалению, этот способ исследований применять нельзя вот по каким причинам. Во-первых, в скважинах, где необходимо замерить пластовое давление, нужно добиться восстановления уровня до статического положения, так как в противном случае результаты замеров будут заниженными. Следовательно, особого выигрыша во времени не получится. Во-вторых, и это главное, точность применяемых в настоящее время глубинных манометров невелика и погрешность в замерах давлений обычно выражается +1-2 ат. В результате этого при расчетах напоров ошибка будет достигать 15-20 м и более, что нельзя признать допустимым.
Ошибки при исследовании пьезометрических скважин
1. Пьезометры не исследуются на сообщаемость ствола скважины с пластом. Это приводит к тому, что снимаемые кривые падения или роста уровня в пьезометрических скважинах неверно отражают состояние в пластовой системе на конкретную дату, так как в плохо промытых скважинах фильтры забиты. При таком состоянии забоев переток воды из пласта в скважины и особенно из скважин в пласт нарушается, в результате чего уровни воды медленно (с запозданием) понижаются или вообще не понижаются. Кривые, построенные по таким наблюдениям, не будут отражать истинного состояния пластовой системы, и интерпретация их приведет к ошибочным выводам. Чтобы избежать указанных ошибок, необходимо забои скважин тщательно промывать, а сообщаемость их с пластом проверять доливом воды [3]. При этом необходимо иметь в виду, что уровень после долива не понизится до первоначальной отметки, а установится несколько выше, так как доливали более легкую пресную воду.
2. Не замеряется удельный вес воды по стволу скважины. Как уже отмечалось выше, неполная смена технической воды на пластовую приводит к тому, что в различных скважинах в призабойной зоне удельный вес воды неодинаков. На компенсацию падения давления в пласте задалживается столб воды призабойной зоны. Поэтому, даже в случае хорошей сообщаемости ствола скважины с пластом, можно сделать неверные выводы, если в расчеты давления по данным понижения уровней в пьезометрах не вносить поправку на удельный вес воды призабойной зоны. Для устранения этой ошибки нужно периодически замерять удельный вес воды в призабойных зонах пьезометрических скважин.
Ошибки при отборе проб газов, растворенных в пластовых водах
1. Не учитывается депрессия во время освоения скважины, что не позволяет оценить достоверность определения газонасыщенности пластовых вод. При депрессиях, вызывающих снижение давления ниже упругости растворенных газов, в скважину поступает частично дегазированная вода, и отобранные пробы газа из такой воды должны быть забракованы.
2. Не всегда тщательно замеряется объем выделившегося газа, отнесенный к объему воды, из которой отбирается эта проба, т. е. недостаточно точно определяется упругость растворенных газов. В пробоотборнике ПРИЗ-1 новой конструкции предусмотрено вытеснение оставшегося газа в свободной фазе поджимом воды через специальный штуцер [2]. Это позволяет производить точные замеры газовых факторов, отбирать более доброкачественные пробы газа без потерь.
3. Компонентный состав растворенного газа определяется по газу, экстрагированному из воды, без учета спонтанного газа (выделяющегося при атмосферном давлении).
Точный состав газа даст анализ, учитывающий спонтанный и экстрагированный растворенные газы; вполне допустимая погрешность бывает при изучении только спонтанного газа, но совершенно недопустимо для анализа использовать только экстрагированный газ.
Отмеченные выше рекомендации по исследованию водяных скважин не претендуют на универсальную методику, но соблюдение их вполне обеспечит получение комплексных и доброкачественных данных по гидрогеологии продуктивных отложений Урало-Поволжья.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зерчанинов И.К. О мерах улучшения гидрогеологических исследований. Тр. ВНИИ, 1958.
2. Зерчанинов И.К., Рогов Б.А. Пробоотборник пластовых жидкостей и растворенных в них газов (ПРИЗ-1), ННТ, нефтепромысловое дело, № 2, 1958.
3. Яковлев В.И. Оператор по исследованию скважин. Гостоптехиздат, 1959.
ВНИИНефтъ
|
Глубина от устья, м |
Удельный вес, г/см3 |
Глубина от устья, м |
Удельный вес, г/см3 |
|
73 |
1,00 |
812 |
1,134 |
|
500 |
1,03 |
900 |
1,137 |
|
542 |
1,08 |
1200 |
1,137 |
|
560 |
1,096 |
1300 |
1,135 |
|
620 |
1,121 |
1400 |
1,134 |
|
690 |
1,124 |
1500 |
1,13 |
|
730 |
1,128 |
1520 |
1,162 * |
|
771 |
1,13 |
1539 |
|
* Смесь воды с глинистым раствором.