авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Геофизические методы контроля динамики фильтрационных процессов в прискважинной области продуктивных пластов

-- [ Страница 2 ] --
образца т, % k, мД r* 10-4, см К1 10-4, см 10-4, см
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 … 89 20,9 … 15,20 80,0 … 16,02 0,90 … 0,94 11,3 … 6,78 0,0590 … 0,0543 6,61 … 8,17 0,151 … 0,122 3,74 … 2,38 4,5 … 6,63

где, т – пористость горной породы, %;

k – фактическая проницаемость, мД;

– структурный коэффициент, показатель степени гиперболы, как поровый геометрический фактор, позволяющий сравнивать кривые капиллярного давления между собой;

r*– максимальный радиус пор, см;

– модифицированная цилиндрическая функция Макдональда;

– коэффициент перехода от капиллярной модели порового пространства к реальной пористой среде;

– обратная величина значения коэффициента ;

– средний радиус пор, см;

– фактические данные радиуса пор горной породы, см.

Рассмотрены наиболее распространенные модели порового пространства: гранулярные, капиллярные, сеточные и трещинно-капиллярная модель, проведен анализ особенностей течения жидкости в этих моделях.

По результатам исследований можно сделать вывод, что структурные модели порового пространства горных пород позволяют получать важные количественные соотношения между различными физическими свойствами среды. Применяя эти модели в метрологических установках для скважинных телеметрических систем различных геофизических методов можно изучать законы совместного течения несмешивающихся жидкостей, сложные механизмы процессов, происходящих в пористых средах.

Глава 5. Технология контроля геофизическими методами динамики фильтрационных процессов в прискважинной области продуктивных пластов обсаженных скважин

В главе приводится разработанная технология геофизических исследований, основанная на измерении спектра частот акустического поля и поля скоростей потока углеводородов в области перфорационных каналов. В измерительных каналах скважинной телеметрической аппаратуры применены дифференциальные первичные преобразователи, позволяющие значительно увеличить качество и объем информации и повысить ее объективность.

Принцип исследований строится по следующей технологической схеме:

1. Термокондуктивным дебитомером с дифференциальным первичным преобразователем в измерительном канале регистрируются скорости потока жидкости в области каждого перфорационного канала. По результатам исследований строится развертка внутренней поверхности обсадной колонны, на которой указываются векторные поля скоростей ламинарных и турбулентных потоков жидкости.

2. В области перфорационных каналов широкополосным дифференциальным шумомером измеряется динамический диапазон частот и спектр частот акустического поля, создаваемого турбулентным потоком УВ. По результатам измерений строится интегрированная шумограмма с указанием характеристик акустического поля.

3. Шумограмма и дебитограмма, предварительно увязанные по глубинам, путем наложения совмещаются друг с другом.

4. Перфорационные каналы сортируются по категориям: «каналы со стандартной производительностью», «каналы с низкой производительностью» и «каналы, непригодные к эксплуатации или их отсутствие».

5. По шумограмме широкополосного шумомера определяются спектральные характеристики акустического поля в каждом перфорационном канале.

6. Идентифицируются измеренные акустические поля каждого перфорационного канала с образцами акустических полей, полученных на метрологической установке с заданными фильтрационными характеристиками.

5. По результатам интерпретации выдается заключение состояния прискважинной области продуктивного пласта эксплуатационной скважины.

В процессе геофизических исследований с целью коррекции барометрических и температурных погрешностей при интерпретации полученных данных, необходимо регистрировать температуру и давление в интервале исследований

Главное место в разработанной технологии геофизического контроля динамики фильтрационных процессов в продуктивном пласте отводится метрологическому обеспечению скважинных телеметрических систем.

Глава 6. Дифференциальные системы скважинной телеметрии с метрологическим обеспечением измерительных каналов

В главе показаны конструктивные особенности технических средств, обеспечивающие геофизические исследования в скважинах обсаженных колонной методом дифференциальной телеметрии. Рассматриваются методы дифференциальной термокондуктивной дебитометрии и дифференциальной шумометрии.

Качество результатов геофизических исследований обеспечивается применением дифференциальных измерительных преобразователей, конструкция которых основана на использовании чувствительных элементов для каждого сектора обсадной колонны (рис. 2).

Рис. 2. Схема n – секционного первичного преобразователя дифференциального термокондуктивного дебитомера.

Измерение скорости потока углеводородов в стволе скважины и в области перфорационных каналов осуществляется дифференциальным термокондуктивным дебитомером. Результаты измерений представляются векторными моделями, отображающими на плоскости режимы ламинарного и турбулентного потоков жидкости. За основу математической модели ламинарного потока принимается вектор момента количества движения системы материальных точек относительно друг друга в стволе скважины или относительно начала координат каждого перфорационного отверстия. Этот вектор в некоторой системе координат К имеет вид:

, (6.1)

где – масса элементарного объема жидкости n-ой точки;

и – радиус-вектор и скорость, соответственно.

Если расстояния между точками постоянно (система материальных точек относительно друг друга находится в покое, это условие характерно для ламинарного потока), то по формуле Эйлера , скорости точек выражаются через мгновенную угловую скорость системы.

Учитывая, что двойное векторное произведение вида можно записать как , выражение (6.1) запишем в виде:

. (6.2)

Исходя из принятых условий, строится векторная диаграмма ламинарного потока жидкости (рис. 3, а)

Упрощенная векторная диаграмма турбулентного потока жидкости (рис.3, б) строится по следующим параметрам. Скорость потока жидкости v(p) в перфорационном канале, зависит от динамического давления в продуктивном пласте. Определяется изменением физических параметров измерительного преобразователя термокондуктивного дебитомера в потоке жидкости и вычислением коэффициента теплоотдачи через безразмерные критерии Нуссельта (Nu), Рейнольдса (Re) и Прандля (Pr), характеризующие интенсивность теплообмена, режим движущегося потока и физические свойства жидкости, соответственно, т.е. в общем виде:

Рис. 3 Дебитограммы дифференциального термокодуктивного дебитомера в векторной форме: а – ламинарного потока жидкости; б – турбулентного потока жидкости.

, (6.3)

В развернутом виде зависимость (6.3) для ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости имеет вид:

, (6.4)

где c1 – безразмерный коэффициент, зависящий от режима потока жидкости, принимающий значение 0,59 при 8<Re<103 и 0,21 при 103<Re<2105;

b – безразмерный показатель, зависящий от режима потока жидкости, принимающий значений 0,47 при 8<Re<103 и 0,62 при 103<Re<2105;

Prж – критерий Прандля при температуре среды Тж°С;

– коэффициент, учитывающий направление движения теплового потока.

Результаты измерений в растровой форме для ламинарного и турбулентного режимов фильтрации показаны на рисунке 4 а, б.

Рис. 4. Дебитограмма дифференциального термокондуктивного дебитомера в растровой форме: а) ламинарный поток жидкости; б) с турбулентной областью в потоке жидкости

В качестве метрологической установки используется базовая модель скважины, разработанная в ВУФВНИИГеофизике (рис. 5), дополненная имитаторами интервалов перфорации (рис. 5, обозначения 2–4), разработанными автором.

Градуировочная характеристика измерительного канала термокондуктивного дебитомера вычисляется зависимостью Т от средней линейной скорости потока жидкости в области измерительного преобразователя, Т=T-Tж, где Т–температура первичного преобразователя, Тж–температура, набегающего на первичный преобразователь, потока жидкости.

1 – обсадная колонна 2-4–имитаторы интервалов перфорации 5 – геофизический кабель 6 – лебедка 7 – электродвигатель с редуктором 8 – гидравлический насос 9 – электродвигатель привода насоса 10-12 – гидронапорные линии 13 – линия сброса жидкости 14-16, 22, 24 – замерные задвижки и регулирующие вентили 17-19 – водомеры 20, 21 – приемная и напорная емкости 23 – пульт управления 25 – компьютер

Рис. 5. Схема метрологической установки для калибровки термокондуктивного дебитомера с дифференциальным измерительным преобразователем

Полученные скорости потока жидкости v(p) для каждого образца породы заносим в таблицу 2.

Спектральная характеристика акустического поля в интервале перфорации продуктивного пласта регистрируется дифференциальным шумомером, в каждом измерительном канале которого, для обеспечения широкополосности, имеется набор гидрофонов N=n1+n2+n3 с резонансной частотой, перекрывающей друг друга, т.е. обеспечивается условие:

Fобщ.=(Fрез.1±F1)+ (Fрез.2±F2)+(Fрез.3±F3), (6.5)

где Fобщ. – спектр измеренных частот;

Fрез. – резонансные частоты каждого гидрофона;

±Fn –динамические диапазоны гидрофонов (n=1, 2, 3).

Общее число гидрофонов выбирается по количеству секторов, на которое разбивается обсадная колонна Nk, где k – количество секторов дифференциального преобразователя. Дифференциальный преобразователь шумомера сконструирован по аналогии с дифференциальным преобразователем термокондуктивного дебитомера (рис. 2).

На рисунке 6 показана упрощенная функциональная схема одного измерительного канала многоканального дифференциального шумомера с подключаемым анализатором спектра частот.

Измеренный спектр частот далеко не всегда характеризуется периодической функцией, поэтому в качестве спектральной характеристики процесса фильтрации используем функцию спектральной плотности S().

Рис. 6. Упрощенная функциональная схема одного измерительного канала многоканального дифференциального шумомера

Результаты измерений дифференциальным шумомером в графическом виде представлены на рисунке 7.

Рис. 7. Способы представления шумограмм дифференциального шумомера на плоскости:

а – в виде стандартной геофизической диаграммы, отображающей m независимых кривых; б – в виде шумограммы с интегрированными m секторами развертки обсадной колонны со шкалой спектра частот; MN – линия сечения для оценки спектральной характеристики акустического поля в интервале перфорации обсадной колонны.

Акустическое поле моделируют специальной разработанной метрологической установкой (рис. 8) с комплектом образцов горных пород с известными фильтрационными свойствами, для калибровки телеметрической системы скважинного шумомера. Для моделирования ламинарного потока изготавливаются металлические цилиндры, по всей длине заполненные образцами горных пород (рис. 9.1). Для моделирования турбулентного потока цилиндр заполняют горной породой в виде конуса (рис. 9.2). На концах цилиндров нарезают наружную и внутреннюю резьбу. Наружной резьбой цилиндр с образцом фильтрующей породы крепится к стенке обсадной колонны в метрологической установке, внутренняя резьба предназначена для последовательного соединения цилиндров при имитации гидроизолирующих зон проницаемого пласта. Размеры модели определяют по типу кумулятивного заряда, которым прострелян перфорационный канал.

Качество метрологического обеспечения дифференциальных телеметрических систем многократно возрастает, если вскрытие проницаемых пластов бурением проводить с отбором керна.

Рис. 8. Метрологическая установка дифференциального шумомера

1) 2)
Рис. 9. Эталонные модели перфорационных каналов с образцами фильтрующих пород; 1 – с ламинарным течением струи жидкости на выходе; 2 – с турбулентным; а – песчаник, б – известняк

Метрологическая установка работает следующим образом. В имитатор ствола скважины помещают скважинный прибор дифференциального шумомера, соединяют его с наземным пультом, а устье имитатора скважины герметизируют специальным уплотнением. В зависимости от физического свойства среды, в которой планируются проводить исследования, в метрологическую установку заливают жидкость с заданной плотностью (керосин, трансформаторное масло, водонефтяные эмульсии, вода различной минерализации и др.).

Насосами статического и динамического давления имитируют давление столба жидкости в стволе скважины и движение потока жидкости.

Процесс фильтрации жидкости через эталоны перфорационных каналов с различными образцами горных пород регистрируют дифференциальным шумомером, после чего, аналогичные операции проводят с термокондуктивным дебитомером. Результаты калибровки заносят в таблицу 1 и преобразуют ее в таблицу 2 вида:

Таблица 2

№ образца горной породы Фильтрационные характеристики горных пород Эталоны параметров физических полей случайных процессов
v(p) S() R()
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 20,9 80,0 0,90 11,3 0,0590 6,61 0,151 3,74 4,5
2 26,4 600,0 0,82 20,4 0,0686 4,03 0,248 7,90 8,55
..
89 15,2 16,02 6,78 6,78 0,0543 8,17 0,122 2,38 6,63 )


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.