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:   || 2 | 3 |

Совершенствование метрологического обеспечения нейтронного каротажа нефтегазовых скважин

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Святохин Виктор Дмитриевич

Совершенствование метрологического

обеспечения нейтронного каротажа

нефтегазовых скважин

Специальность 25.00.10 – геофизика, геофизические методы

поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2008

Работа выполнена в ГУП Центр метрологических исследований «Урал-Гео»

Научный руководитель – кандидат технических наук

Лобанков Валерий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

старший научный сотрудник Коровин Валерий Михайлович

доктор технических наук Назаров Василий Федорович

Ведущая организация - НПФ «Оренбурггазгеофизика» ООО «Газ-

промгеофизика»

Защита состоится 17 июня 2008 года в 15-00 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 520.020.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук при Открытом Акционерном Обществе Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика») по адресу: 450005, г. Уфа, ул. 8-ое марта, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика».

Автореферат разослан 16 мая 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор химических наук Д.А. Хисаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Нефть и газ – главные энергетические и сырьевые ресурсы России. Коэффициент пористости пласта – один из основных подсчетных параметров запасов нефти и газа. От точности его определения зависят погрешности подсчета запасов углеводородного сырья на нефтегазовых месторождениях. Одним из основных методов измерений коэффициента общей пористости является нейтронный каротаж (НК).

Исходные эталоны (модели пластов на основе мрамора) для градуировки аппаратуры НК, созданные в 1981 году во ВНИИЯГГе, ВНИИнефтепромгеофизике и ВНИИГИСе в виде государственных стандартных образцов (ГСО) состава и свойств карбонатных пород, пересеченных скважиной, выработали свой ресурс и их первоначальные показатели точности в современных условиях не гарантированы. Кроме того, за нормальные условия градуировки аппаратуры НК в этих эталонах был принят диаметр геолого-разведочных скважины 196 мм, в то время как нефтегазовые скважины эксплуатационного бурения имеют диаметр 216 мм, а при бурении боковых стволов требуется выполнить нейтронный каротаж в скважинах диаметром 124 и 156 мм. Технология приготовления СО и методика их метрологической аттестации были также несовершенны. Наличие ограниченного перечня устаревших СО и отсутствие на современном этапе необходимых высокоточных первичных и вторичных эталонов общей пористости горных пород не способствует единству и обеспечению требуемой точности измерений коэффициента общей пористости нефтегазовых пластов, не позволяет экспериментально строить градуировочные характеристики (ГХ) аппаратуры НК для разных рабочих геолого-технических условий измерений в скважинах.

Цель работы. Повышение точности скважинных измерений коэффициента пористости нефтегазовых пластов в различных геолого-технических условиях.

Задачи исследования

1. Обоснование и разработка новой методики приготовления СО пористости и плотности горных пород, пересеченных скважиной, обеспечивающей высокую степень однородности коэффициента пористости по всему объему вещества-носителя свойств СО насыпного типа.

2. Разработка методики метрологической аттестации СО насыпного типа применительно к новой технологии изготовления СО общей пористости и плотности горных пород, пересеченных скважиной.

3. Изготовление и метрологические исследования комплекса СО пористости водонасыщенных, нефтенасыщенных и газонасыщенных кальцитовых и кварцитовых пород, пересеченных скважиной диаметром 124, 156 и 216 мм.

4. Построение семейства градуировочных характеристик аппаратуры НК применительно к различным геолого-техническим условиям и их метрологический анализ.

Конструктивно и методически целесообразно создавать СО, воспроизводящие одновременно и коэффициент общей пористости, и объемную плотность горных пород. Однако вопросы метрологического обеспечения аппаратуры плотностного гамма-гамма-каротажа являются отдельным самостоятельным объектом исследований и в задачи настоящей диссертационной работы не входят.

Методы исследования. Метрологический анализ методов и средств измерений коэффициента общей пористости пластов горных пород геофизическими методами. Теоретическое обоснование и разработка методики создания эталонов общей пористости и плотности пластов горных пород, пересеченных скважиной. Экспериментальные метрологические исследования созданных СО и различных типов аппаратуры НК, статистические методы обработки экспериментальных данных.

Научная новизна работы:

1. Обоснована и разработана новая методика приготовления и метрологической аттестации стандартных образцов водонасыщенной (нефтенасыщенной) общей пористости и плотности пластов насыпного типа, обеспечивающая их высокую однородность и стабильность во времени за счет исключения образования пузырьков воздуха, более равномерного распределения и повышения плотности упаковки фракций.

2. Впервые выявлена существенная составляющая погрешности воспроизведения коэффициента пористости, обусловленная нецилиндричностью скважины СО и неоднозначностью прижатия зонда к стенке скважины СО. Обосновано требование к допускаемой непрямолинейности образующей стенки скважины СО по ее длине – искривление образующей не должно превышать 1 мм на 1 м ее длины, исходя из допускаемой основной абсолютной погрешности воспроизведения коэффициента пористости ±0,2%.

3. Впервые экспериментально построены градуировочные характеристики разнотипной аппаратуры НК для чистого газонасыщенного кварцитового пласта, имеющие отрицательный коэффициент преобразования (наклон ГХ к оси абсцисс более 90 градусов), что позволяет интерпретировать данные НК в газонасыщенных кварцитовых пластах.

4. Экспериментально получены новые градуировочные характеристики современной разнотипной аппаратуры НК для разного минералогического состава пластов горных пород, пересеченных скважинами разного диаметра и насыщенных нефтью и водой разной минерализации, позволяющие построить функции влияния для их использования при интерпретации НК в нефтегазовых скважинах.

Основные защищаемые положения

1. Методика приготовления высокооднородных и высокостабильных эталонов общей пористости и плотности горных пород насыпного типа, которая позволяет уменьшить пределы их допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения коэффициента общей пористости до ±0,2%.

2. Семейство градуировочных характеристик разнотипной аппаратуры НК, построенных с использованием новых эталонных моделей пластов для разных геолого-технических условий, характеризующихся различным сочетанием химического состава скелета горных пород (чистые кварцитовые и чистые кальцитовые породы), разного заполнителя порового пространства (вода пресная и соленая, нефть, газ) и разного номинального диаметра скважины.

Практическая ценность и реализация работы

Ценность работы заключается в получении возможности: построения и применения градуировочных характеристик аппаратуры НК для разных геолого-технических условий при исследованиях нефтегазовых пластов (прежде строилась одна характеристика или использовалась «методика двух опорных пластов»); определения влияния (функций влияния) разных геолого-технических условий в случае использования одной характеристики (кальцит водонасыщенный).

В результате проведенных исследований разработан и внедрен в ГУП Центр Метрологических Исследований (ЦМИ) «Урал-Гео» научно-обоснованный комплекс Государственных стандартных образцов пористости и плотности горных пород, пересеченных скважиной, внесенных в Государственный реестр стандартных образцов России (№ ГСО 8784-2006) в 2006 г. В 2001 году ГУП ЦМИ «Урал-Гео» был аккредитован Госстандартом России, а в 2006 г. Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии на техническую компетентность при выполнении калибровочных работ в области ГИС, включая нейтронный каротаж.

Вторичные рабочие эталоны пористости и плотности кварцитовых и кальцитовых горных пород (СО предприятий - СОП) изготовлены, аттестованы и применяются в ОАО «Алросса» (2001 г.), ОАО «Когалымнефтегеофизика» (2003 г.), ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегазгеофизика» (2003 г.), ОАО «Оренбурггазгеофизика» (2004 г.), ОАО «Башнефтегеофизика» (2005 г.), ОАО «Нижневартовскнефтегеофизика» (2006 г.), Тресте «Сургутнефтегеофизика» ОАО «Сургутнефтегаз» (2007 г.). Аналогичные СО пористости поставлены геофизикам Узбекистана (г. Ташкент, 2001 г.) и Белоруссии (г. Речица, 2005 г.).

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на: научно-практической региональной конференции «Геолого-экономические перспективы расширения минерально-сырьевой базы Поволжского и Южного регионов Российской Федерации и пути их реализации в 2003-2010 гг.»(г. Саратов, 2002); научном симпозиуме «Высокие технологии в промысловой геофизике» (г. Уфа, 2004); научном симпозиуме «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе» (г. Уфа, 2005); научной конференции «Информационные технологии в нефтегазовом сервисе» (г. Уфа, 2006); научной конференции «Информационные технологии в нефтегазовом сервисе» (г. Уфа, 2007).

Публикации

Основные научные положения и практические результаты диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах, в том числе три опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.

В основу диссертации положены исследования и работы, выполненные лично автором в ГУП ЦМИ «Урал-Гео», начиная с 2000 г. Автор являлся заведующим отделом эталонов и ответственным исполнителем работ по изготовлению новых первичных ГСО пористости и плотности в г. Уфе и всех новых рабочих СОП на геофизических предприятиях России и СНГ. Экспериментальные исследования всех созданных СО и обработка результатов выполненных измерений проведены автором. Анализ результатов исследований проведен совместно с научным руководителем.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы, включая 20 рисунков, 30 таблиц и список литературы из 90 наименований, составляет 112 страниц. В приложениях приведены копии свидетельства на ГСО и аттестат на МВИ коэффициента пористости СО.

Автор признателен своему научному руководителю Лобанкову В.М. за научно-техническую помощь в проведении исследований и общее руководство работой, а также коллегам по работе: Ханнанову Р.К., Саитову Ш.Ф., Гарейшину З.Г., Гайнуллину Д.Р., Кильметову А.С. за участие в изготовлении СО.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, их научная новизна и практическая значимость, а также защищаемые научные положения.

В первой главе представлен обзор современного состояния метрологического обеспечения (МО) нейтронного каротажа.

Первые работы по созданию моделей пластов горных пород для целей градуировки аппаратуры радиоактивного каротажа (РК) были начаты Иванкиным В.П., Гулиным Ю.А. и Золотовым А.В. в конце шестидесятых годов прошлого столетия. Необходимость стандартизации зондов НК на основе измерений в контрольных скважинах была показана работами Цирульникова В.П.

Работы по созданию государственных СО пористости карбонатных пород были начаты в 1979 г. одновременно во ВНИИЯГГе (г. Раменское Московской области) под руководством А.М. Блюменцева и во ВНИИнефтепромгеофизике (г. Уфа) под руководством В.М. Лобанкова. В 1981 г. вновь созданные раменские (В.Г. Цейтлин) и уфимские модели пластов в виде государственных стандартных образцов (ГСО) пористости кальцитовых пород вместе с ранее построенными под руководством Ю.А. Гулина моделями были внесены в Государственный реестр стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов СССР сроком на 10 лет. Например, один из комплектов первых ГСО пористости (комплект ВНИИнефтепромгеофизики), построенный и внесенный в Государственный Реестр стандартных образцов СССР, имел следующие характеристики:

1. ГСО-КВ-1,0%-2700-198 - стандартный образец, воспроизводящий коэффициент водонасыщенной пористости Кп = (1,0 ± 0,2) % кальцитовых пород, пересеченых скважиной диаметром (198 ± 1) мм (мраморный блок 0,95х0,96х2,32 м).

2. ГСО-КВ-20,2%-196 - стандартный образец водонасыщенной пористости Кп = (20,2 ± 0,3) % кальцитовых горных пород, пересеченных скважиной диаметром (196 ± 1) мм (насыпная однофракционная модель кальцитового пласта). Имитатор скважины представлял собой трубу из нержавеющей стали толщиной стенки 1,5 мм. Высота корпуса СО была 1600 мм, а его внутренний диаметр - 1400 мм.

3. ГСО-КВ-38,3%-196 - стандартный образец водонасыщенной пористости Кп = (38,3 ± 0,3) % кальцитовых пород, пересеченных скважиной диаметром (196 ± 1) мм (насыпная двухфракционная модель кальцитового пласта). Имитатор скважины представлял собой трубу из нержавеющей стали толщиной стенки 1,5 мм. Высота корпуса СО была 1600 мм, а его внутренний диаметр - 1400 мм.

Существенный вклад в решение проблемы метрологического обеспечения радиоактивных методов каротажа нефтегазовых скважин внесли работы А.М. Блюменцева. Он разработал основные исходные научные подходы к формированию системы метрологического обеспечения радиоактивных методов каротажа, сформулировал принципы и алгоритмы метрологической аттестации методик выполнения геофизических измерений аппаратурой НК, разработал основные компоненты системы. Он предложил при выполнении метрологических работ принять следующие нормальные условия измерений коэффициента пористости методом стационарного НК: минералогический состав – кальцит (мрамор); заполнитель порового пространства и скважины – питьевая вода; диаметр скважины – 196 мм.

Анализ зарубежного опыта создания моделей пластов, пересеченных скважиной, для градуировки аппаратуры РК показал, что зарубежные геофизики применяют преимущественно монолитные блоки естественных горных пород. В шестидесятые и семидесятые годы в Американском нефтяном институте (г.Хьюстон) были созданы модели пористого пласта монолитного типа на основе блоков Остинского известняка.

Решению проблемы применения имитаторов пористого пласта (ИПП) для калибровки канала НГК аппаратуры ДРСТ-3-90 в производственных условиях были посвящены исследования З.З. Ханипова.

Главной технологической особенностью ранее создаваемых СО пористости было заполнение порового пространства жидкостью после засыпки твердой фракции в корпус СО снизу вверх до ее выхода на верхний уровень засыпки (метод пропитки сухого образца). Отношение объема залитой в поры жидкости к общему объему засыпки принималось за коэффициент водонасыщенной пористости. Однако такая технология приготовления СО не позволяла достигнуть высокой однородности СО из-за невозможности равномерного распределения сухой мелкой фракции мрамора в пространстве между заранее засыпанной сухой крупной фракцией. Кроме того, в теле такого СО после пропитки оставались пузырьки воздуха, находящиеся в ловушках нижней части крупной фракции мраморной крошки. Пузырьки возникали и в пространстве между фракциями в местах с большей концентрацией мраморной муки. Это также способствовало неоднородности СО по объему. В процессе эксплуатации СО за счет различия степени прижатия скважинного прибора к стенке скважины, ударов калибруемого прибора по ней происходило уплотнение насыпного материала. Это явление подтверждалось тем, что через несколько месяцев эксплуатации после снятия крышки корпуса СО у стенки скважины наблюдался конус опускания материала. Это означает, что со временем вещество у стенки скважины становится плотнее, чем в основном теле СО. Отсутствовала также научно-обоснованная методика определения как воспроизводимого значения Кп, так и расчета доверительных границ погрешности его измерений.

Таким образом, возникла необходимость дальнейшего развития и совершенствования метрологического обеспечения аппаратуры НК, создания новой методики приготовления и метрологической аттестации эталонов пористости нефтегазовых пластов. Потребовалось создание широкого комплекса новых СО пористости, позволяющих строить индивидуальные градуировочные характеристики (ГХ) аппаратуры НК для разных геологических условий непосредственно на геофизических предприятиях.

Во второй главе дано обоснование новой методики приготовления СО пористости и методики выполнения измерений (МВИ) коэффициента пористости и плотности СО кварцитовых и кальцитовых пород, пересеченных скважиной.

Структурно СО горных пород представляет собой трехфазную среду, содержащую твердую фазу – мрамор или кварцит, жидкую фазу – воду или нефть и газообразную фазу – воздух. Конструктивно СО пород монолитного типа представляет собой цилиндрический корпус из нержавеющей стали, внутри которого установлен мраморный, доломитовый или кварцитовый блок с вертикальной скважиной заданного диаметра. Корпус СО и скважина заполнены питьевой водой. СО пород насыпного типа представляет собой цилиндрический корпус из нержавеющей стали, внутри которого установлен один или несколько дюралюминиевых тонкостенных стаканов – имитаторов скважины разного диаметра. Пространство между корпусом и имитаторами скважины заполнено мраморной или кварцитовой крошкой, мраморным или кварцевым песком и питьевой водой (или соленой водой, или соляркой, или газом). Мраморная крошка и мраморный песок могут содержать определенное количество воды и воздуха. Питьевая вода может содержать растворенный в ней воздух. Кроме того, незначительное количество мелких пузырьков воздуха остается в теле СО в процессе его приготовления. Все эти факторы следует учитывать при построении и аттестации СО пористости.



Pages:   || 2 | 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.