Материал: Термометрия скважин

Масштаб регистрации регулируется потенциометром r7, подающим на вход измерительного канала соответствующую часть напряжения с измерительной диагонали мостика. Реостат r5 служит для компенсации разницы в сопротивлениях различных кабелей, с которыми осуществляется работа термометра. При помощи этого реостата сопротивление доводится до 100 ом.

Oдножильный термометр ЭСО-2 позволяет измерять температуру в диапазоне от 10 до 120° с погрешностью ±0,5°. Постоянная времени этого электротермометра 2,5-3 сек. Допустимая наибольшая скорость перемещения электротермометра при определении высоты подъема цемента, измерении температуры скважины 1500 м/час; при установлении затрубного движения притока воды, измерении естественной температуры 500 м /час.

При работе с электрическими термометрами масштаб температурной кривой обычно выбирают равным 0,5 или 1° на 1 см. Глубину замера температуры находят так же, как и при электрическом каротаже.

Температуру замеряют во время спуска прибора в скважину и этим исключают ошибку, связанную с перемешиванием раствора.

При измерениях температуры возможны погрешности, вызванные следующими причинами.

. Непостоянством силы тока питания во время измерения (изменение силы тока на 0,5% при t° - t°0 = 20° вызывает погрешность до 0,1°).

. Нарушением изоляции электрических цепей как в самом приборе, так и в схеме (сопротивление изоляции цепей при работе с термометром должно быть не менее 2 мгом).

. Восприятием температуры окружающей среды не мгновенно, а в течение некоторого времени, что ограничивает скорость перемещения термометра по скважине. (Считают, что допустимая погрешность регистрации термограмм не должна превышать 0,1°, а при особо точных измерениях - 0,05°.) Зная постоянную времени термометра ʎt и q - величину изменения температуры на единицу длины скважины (в скважинах с установившимся режимом - геотермический градиент) в град 1м, можно рассчитать допустимую скорость перемещения термометра по формуле

                                                                      (1.7)

где ∆t0- погрешность в определении температуры термометром;

гер - тепловая инерция термометра, его постоянная времени в сек.

. Нагревом термометра током, проходящим по чувствительному плечу термометра (температура самого термометра может превысить температуру окружающей среды).

Общая погрешность в определении температуры электрическим термометром оценивается в ±0,8°. В эту погрешность входят ошибка в градуировке (±0,1°) и погрешности, связанные с переносами кривой.

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТ ПРИТОКА ВОДЫ В СКВАЖИНУ И ЗАТРУБНОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ ТЕРМОМЕТРОМ

Необходимость определения места притока воды из пласта в скважину может возникнуть при испытании колонны на герметичность после цементажа и во время эксплуатации скважины.

В последнем случае определение места притока воды в скважину особенно важно для решения вопроса о ремонте или ликвидации скважины.

В обсаженных скважинах вода, прежде чем поступать в скважину, может передвигаться от очага обводнения по затрубному пространству, и место притока воды может не совпадать с очагом обводнения. В этом случае для успешной борьбы с водой требуется установить место притока воды и интервал за трубами, где происходит движение воды.

Место притока и затрубного движения воды определяют резистивиметром и электротермометром.

При законтурном или внутриконтурном заводнении бурят нагнетательные скважины, через которые закачивают воду в пласт. Для этого необходимо отыскать местоположения поглощающих пластов. При снижении давления в скважине поглощающий пласт становится отдающим и задача в этом случае является аналогичной задаче определения места притока воды при ремонтных работах.

В общем случае вода из пласта, прежде чем попасть в скважину, проходит по затрубному пространству - имеется затрубное движение жидкости.

В связи с этим нахождение местоположения отдающего или поглощающего пласта одновременно связано также с определением затрубного движения жидкости.

В настоящее время для установления места притока воды и отдающих (поглощающих) пластов затрубного движения служат геофизические методы, основанные на применении резистивиметра, термометра и радиоактивных изотопов (метод меченых атомов).

2.1 Определение затрубного движения воды и местоположения отдающих (поглощающих) пластов термометром

В ряде случаев место притока воды в скважину и пласт, обводняющий скважину, находятся на разных глубинах. Вода, прежде чем попасть в скважину, движется в затрубном пространстве и через повреждение в колонне попадает в скважину. В таких случаях очаги обводнения можно установить путем определения затрубного движения воды. Затрубное движение жидкости необходимо выяснять во всех тех случаях, когда возникают предположения о возможной циркуляции воды за обсадными трубами и обводнении в результате этого продуктивного пласта.

Затрубное движение жидкости определяют при помощи температурных замеров по следующей методике. Скважину промывают обычно водой с меньшей температурой, чем температура окружающих пород (создается неустановившийся тепловой режим), и проводят контрольный замер вдоль ствола скважины. Если затрубное движение происходит только в момент притока, то вызывают приток оттартыванием. По истечении некоторого времени (несколько часов) неоднократно замеряют температуру.

На температурных кривых отмечается увеличение температуры в связи с общим прогревом скважины и появлением участка с относительно постоянной температурой, которым отмечается интервал затрубного движения (рис. 2.1., а).

В некоторых случаях успешные результаты могут быть получены и при наличии в скважине установившегося теплового режима. Температурные замеры при этом производят в скважине без подготовки или (при необходимости вызова притока) после понижения уровня.

На интервалах отсутствия затрубного движения кривая, приближаясь к естественной, показывает непрерывный рост температуры с глубиной. На участках же, против которых наблюдается движение воды, температура будет оставаться достаточно постоянной и соответствовать температуре циркулирующей воды. Наличие участков с постоянной температурой (прямых или выполаживающихся по вертикали линий) и дает указание о затрубном движении (рис. 2.1, б).

В скважине, переливающей водой, можно при помощи термометра определить место притока и участок затрубного движения воды. Для этого измерение должно быть выполнено дважды: при переливании скважины водой и после прекращения его. В некоторых случаях затрубное движение жидкости может происходить без выхода в скважину.

Такие случаи отмечаются прямолинейными участками на температурной кривой при проведении замера в скважине с установившимся тепловым режимом или в скважине, подготовленной к замеру промывкой.

В районах с малой геотермической ступенью результаты определения затрубного движения жидкости получаются более четкими, тогда как в районах с большой геотермической ступенью для проведения этих работ необходимо весьма тщательно подготавливать скважины.

Рисунок 2.1. Определение затрубного движения жидкости: А- метод оттартывания при подготовке скважины промывкой: колонна 7”- 1960 м, дыры- 1948- 1951 м, искусственный забой- 1954 м. 1- контрольный замер температуры, уровень у устья; 2- замер при уровне 100м; 3- замер при уровне 400 м. Заключение: затрубное движение на интервале 1902-1950 м, б- метод оттартывания при установившемся тепловом режиме. 1- контрольный замер температуры, уровень у устья; 2- замер при уровне 386 м; ПК- подкирманская свита; КС- кирмакинская свита. Заключение: затрубое движение на интервале 1914-2000 м

Затрубное движение жидкости отмечается термометром с большой точностью, если длина интервала циркуляции, по крайней мере, не менее 20 м.

Для получения более полных сведений о характере притока желательно производить замеры как резистивиметром, так и термометром. На рис. 2.2 приведен пример определения места притока и затрубного движения жидкости в скважине при помощи резистивиметра и термометра.

Совпадение мест притока воды, установленных резистивиметром и термометром при отсутствии характерных температурных аномалий, указывает на отсутствие затрубного движения жидкости. На температурной кривой в скважине в ряде случаев отмечаются аномалийные участки (максимумы или минимумы), связанные с различной теплопроводностью горных пород. Поэтому при истолковании температурной кривой необходимо одновременно сопоставить ее с геологокаротажным разрезом.

Результаты замеров резистивиметром или термометром по определению места притока воды и затрубной циркуляции оформляют в виде сводной диаграммы, таблицы и объяснительной записки.

На сводной диаграмме вычерчивают полученные кривые или наиболее характерные из них. Для каждого замера следует указать порядковый номер замера, время начала и конца замера, при спуске или подъеме проводили замер, уровень жидкости в начале и конце замера, характер подготовительной операции (оттартывание, продавливание), количество отобранной (закачанной) жидкости, технические сведения (сила тока, масштабы). Иногда на сводной диаграмме вычерчивают диаграмму электрического каротажа и геологический разрез.

В объяснительной записке излагают историю скважины и ее состояние перед подготовкой к замерам, конструкцию скважины и проведенные в ней работы.

В заключительной части записки должны быть указаны результаты замеров и выводы, касающиеся притоков воды и затрубного движения жидкости.

Рисунок 2.2. Пример определения места притока и затрубного движения жидкости: Забой - 1170 м, диаметр колонны- 8”, башмак колонны- 1159 м, скважина подготовлена промывкой. Резистивиметровые кривые: 1Р- уровень 490 м, 2Р- уровень 530 м, 3Р- уровень 678 м. температурные кривые: 1Т- уровень 152 м (контрольная); 2Т- уровень 490 м, 3Т- уровень 678 м. Между замерами уровень в скважине понижали оттартыванием. Заключение. Место притока 1159-1170 м, затрубное движение в интервале 1145-1159м.

2.2 Работа термометра способом оттартывания или продавливания

Работы термометром проводятся способом оттартывания или продавливания. Работа способом оттартывания при устанавливающемся тепловом режиме проводят следующим образом.

Скважину заполняют водой, температура которой отличается (обычно бывает ниже) от температуры пород на глубинах, где можно предполагать место притока. После этого производится контрольное измерение термометром. По контрольной температурной кривой устанавливают приблизительное постоянство температуры вдоль скважины; при этом обычно температура несколько возрастает от устья к забою. Затем посредством оттартывания снижают температурную кривую.

Вследствие того, что во время оттартывания температура жидкости в скважине приближается к температуре окружающих скважину пород, температурная кривая будет смещена вправо (температура повысится) по сравнению с контрольной кривой. Наряду с этим вода, поступающая из пласта или из колонны, отметится на кривой еще большим относительным повышением температуры (если она более теплая).

Для уточнения места притока оттартывание с последующим снятием температурной кривой производится несколько раз.

На рис 2.3 Приведены получаемые в данном случае схематические температурные кривые»: До оттартывания; 2- после оттартывания

Если место поступления воды в скважину (водоотдающий пласт) ниже места выхода воды из затрубного пространства в колонну или совпадает с ним (рис 2.3.,а), то нижняя граница относительного повышения кривой укажет место поступления воды в скважину (обводняющий пласт). Если же место поступления воды в скважину выше места выхода воды из затрубного пространства в колонну (рис 2.3.,б), то нижняя граница относительного повышения кривой покажет место поступления воды в колонну. Участок с затрубным движением будет в этом случае отмечаться постоянством температуры; на основании этого можно определить его границы.

Если работа проводится способом оттартывания при установившемся тепловом режиме, скважину, заполненную жидкостью, оставляют в покое на несколько дней. После этого снимают температурную кривую, которая должна показывать равномерное увеличение температуры от устья к забою. Затем оттартыванием вызывают приток воды и вновь производят измерение; полученная температурная кривая интерпретируется, исходя из тех же предпосылок, что и кривые при работах с устанавливающимся тепловым режимом.

Схематические температурные кривые для случая совпадения места нарушения колонны и водоотдающего пласта приведены на рис 2.4.

Рисунок 2.4 Схематические температурные кривые, получаемые при работе способом оттартывания при установившемся режиме: До оттартывания; 2- после оттартывания

Способ продавливания дает лучшие результаты при применении его в условиях установившегося теплового режима.

При работе способом продавливания в скважине после того, как она находилась в покое несколько дней, снимают контрольную кривую, которая должна показывать плавное увеличение температуры. Затем закачивают в скважину жидкость и после этого опять производят измерение температуры.

На полученной при этом температурной кривой против места нарушения колонны или поглощающего пласта намечается скачок температуры. На рис 2.5. представлены схематические температурные кривые для этого случая.

Если поглощающий пласт расположен ниже места нарушения колонны или совпадает с ним (рис 2.5.,а), то скачок температуры будет отмечать поглощающий пласт, а если поглощающий пласт расположен выше места нарушения колонны (рис 2.5.,б), то скачок температуры будет отмечать место нарушения колонны, причем участок с затрубным движением отметится большим постоянством температуры. На основании этого можно определить границы его.

Рисунок 2.5. Схематические температурные кривые, получаемые при работе способом продавливания при установившемся режиме: До продавливания; 2- после продавливания

2.3 Погрешности при определении мест притоков воды термометром

Опытным путем установлено, что при поступлении из пласта в скважину вод с меньшей минерализацией или более теплых (с меньшей плотностью) не происходит значительного перемещения жидкости под влиянием конвекционных потоков.

Если же вода, поступающая в скважину, имеет большую плотность (более холодная или минерализованная) по сравнению с водой, заполняющей скважину, то наблюдается интенсивное перемешивание жидкости. В этом случае граница становится нечеткой и растягивается на несколько десятков метров. В скважинах, заполненных глинистым раствором, погрешность во всех случаях меньшая, чем в скважинах, заполненных водой.

Применение термометра связано с дополнительными погрешностями, вызванными тепловой инерцией термометра, наличием теплообмена между пластами и скважиной, а также различием в температуропроводности разных пород (неустановившийся тепловой режим).

Дополнительные погрешности значительно снижают точность определения местоположения отдающих (поглощающих) пластов при работе с термометром.

термометр погрешность затрубный вода

Глава 3. Определение температуры пород и геотермического градиента

Температура земной коры повышается с увеличением глубины. Интенсивность изменения температуры с глубиной характеризуется геотермическим градиентом- приращением температуры в земной коре при увеличении глубины на единицу длины. Обычно геотермический градиент дается в градусах Цельсия на 100 м.