RU2010133488A

RU2010133488A - Измерение проницаемости горных пород резонансным методом радиальных колебаний

Info

Publication number: RU2010133488A
Application number: RU2010133488/28A
Authority: RU
Inventors: Виталий Николаевич Доровсдкий (RU); Виталий Николаевич Доровсдкий; Александер Игоревич Федоров (RU); Александер Игоревич Федоров; Владимир ДУБИНСКИ (US); Владимир ДУБИНСКИ
Original assignee: Бейкер Хьюз Инкорпорейтед (Us); Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2012-02-20
Also published as: WO2009089423A3; RU2476911C2; EP2232193A4; BRPI0906833A2; US20090180350A1; US8867306B2; EP2232193A2; CA2711848A1; WO2009089423A2

Abstract

1. Способ определения проницаемости пористой среды толщи пород, в котором: ! (а) помещают каротажный прибор в ствол пробуренной через пористую среду скважины, который заполнен скважинным флюидом, ! (б) измеряют давление p(l) акустической волны в стволе скважины вблизи границы между пористой средой и стволом скважины, при этом акустическая волна имеет частоту, близкую к резонансной частоте системы, включающей ствол скважины и пористую среду, и ! (в) вычисляют проницаемость на основании давления и предоставляют пользователю данные проницаемости в виде выходных данных. ! 2. Способ по п.1, в котором дополнительно генерируют акустические волны на различных частотах, чтобы определить резонансную частоту, при этом эти акустические волны генерируют в направлении, преимущественно радиальном продольной оси ствола скважины. ! 3. Способ по п.1, в котором дополнительно генерируют вступающую акустическую волну на частоте, близкой резонансной частоте, и в направлении, преимущественно радиальном продольной оси ствола скважины. ! 4. Способ по п.1, в котором резонансная частота является основной частотой. ! 5. Способ по п.1, акустическая волна представляет собой собственную волну. ! 6. Способ по п.1, в котором дополнительно изменяют вязкость скважинного флюида, чтобы изменить чувствительность при определении проницаемости. ! 7. Способ по п.1, в котором при осуществлении вычислений находят решение зависимости для проницаемости, которая включает: ! (а) уравнение зависимости характеристической частоты χpl и проницаемости k, такое как χρl=η/(ρ0k), где χ означает феноменологический коэффициент, ρl означает парциальную плотность флюида, ρ0 означа

Claims

1. Способ определения проницаемости пористой среды толщи пород, в котором:

(а) помещают каротажный прибор в ствол пробуренной через пористую среду скважины, который заполнен скважинным флюидом,

(б) измеряют давление p^(l) акустической волны в стволе скважины вблизи границы между пористой средой и стволом скважины, при этом акустическая волна имеет частоту, близкую к резонансной частоте системы, включающей ствол скважины и пористую среду, и

(в) вычисляют проницаемость на основании давления и предоставляют пользователю данные проницаемости в виде выходных данных.

2. Способ по п.1, в котором дополнительно генерируют акустические волны на различных частотах, чтобы определить резонансную частоту, при этом эти акустические волны генерируют в направлении, преимущественно радиальном продольной оси ствола скважины.

3. Способ по п.1, в котором дополнительно генерируют вступающую акустическую волну на частоте, близкой резонансной частоте, и в направлении, преимущественно радиальном продольной оси ствола скважины.

4. Способ по п.1, в котором резонансная частота является основной частотой.

5. Способ по п.1, акустическая волна представляет собой собственную волну.

6. Способ по п.1, в котором дополнительно изменяют вязкость скважинного флюида, чтобы изменить чувствительность при определении проницаемости.

7. Способ по п.1, в котором при осуществлении вычислений находят решение зависимости для проницаемости, которая включает:

(а) уравнение зависимости характеристической частоты χp_l и проницаемости k, такое как χρ_l=η/(ρ₀k), где χ означает феноменологический коэффициент, ρ_l означает парциальную плотность флюида, ρ₀ означает плотность пористой среды, насыщенной флюидом, а η означает вязкость флюида,

(б) уравнение согласно закону сохранения массы,

(в) уравнение согласно закону сохранения энтропии,

(г) уравнение согласно закону сохранения энергии,

(д) уравнение согласно закону сохранения количества движения,

(е) уравнение, описывающее первый закон термодинамики,

(ж) уравнение, описывающее метрический тензор деформаций пористой среды,

(з) уравнение, описывающее движение флюида в пористой среде,

(и) уравнение, выражающее полную энергию пористой среды,

(к) уравнение тензора напряжений,

(л) уравнение для тензора плотностей потока количества движения,

(м) уравнение для давления,

(н) уравнение для потока энергии,

(о) уравнение для диссипативной функции,

(п) уравнение зависимости термодинамических сил и феноменологического коэффициента,

(р) уравнение, описывающее скорость гидродинамических колебаний во флюиде,

(с) уравнение, описывающее скорость гидродинамических колебаний в пористой среде, и

(т) уравнение для скорости смещения.

8. Способ по п.7, в котором дополнительно используют следующие граничные условия:

(а) давление p⁽⁰⁾ источника на поверхности источника вступающей акустической волны равно известной величине, при этом источник находится в стволе скважины,

(б) составляющая тензора напряжений пористой среды в направлении продольного ствола скважины равна нолю, и

(в) радиальная составляющая тензора напряжений скважинного флюида равна радиальной составляющей тензора напряжений пористой среды.

9. Способ по п.7, в котором дополнительно используют следующее граничное условие:

,

где d₀ означает пористость пористой среды, которая включает флюид и пористую матрицу,

означает радиальную скорость пористой матрицы,

означает радиальную скорость флюида, a

означает радиальную скорость скважинного флюида.

10. Способ по п.7, в котором дополнительно используют следующее граничное условие:

(а) где p⁽⁰⁾ означает давление источника на поверхности источника вступающей акустической волны, ρ_l означает парциальную плотность флюида в порах пористой среды,

означает плотность насыщенной пористой среды,

означает плотность скважинного флюида, а

и

означают потенциалы, задающие скорость радиальных колебаний пористой среды таким образом, что:

где u означает вектор скорости пористой среды, a v означает вектор скорости флюида, содержащегося в пористой среде.

11. Устройство для определения проницаемости пористой среды в толще пород, через которую пробурен ствол скважины, содержащее:

(а) источник акустических волн для генерации вступающей акустической волны в ствол скважины преимущественно в радиальном направлении по отношению к продольной оси ствола скважины, который заполнен скважинным флюидом,

(б) приемник акустических волн для приема акустической волны от пористой среды, размещенный в стволе скважины вблизи границы между пористой средой и стволом скважины, и

(в) электронный блок для измерения давления p^(l) принимаемой приемником акустической волны, которая имеет частоту, близкую резонансной частоте системы, включающей ствол скважины и пористую среду, вычисления проницаемости на основании давления и предоставления пользователю данных проницаемости в виде выходных данных.

12. Устройство по п.11, в котором источник акустических волн генерирует вступающую акустическую волну на частоте, близкой к резонансной частоте.

13. Устройство по п.11, в котором источник акустических волн генерирует волновой импульс.

14. Устройство по п.11, в котором источник акустических волн генерирует непрерывную волну.

15. Устройство по п.11, в котором источник акустических волн генерирует вступающую акустическую волну на частоте, близкой к основной частоте.

16. Устройство по п.11, в котором источник акустических волн генерирует акустические волны на различных частотах для определения резонансной частоты.

17. Устройство по п.11, в котором акустический приемник принимает величину собственной волны.

18. Устройство по п.11, в котором выходные данные представляют собой по меньшей мере одно из следующего: электрический сигнал, оптический сигнал, магнитный носитель, оптический носитель и электронный носитель.

19. Устройство по п.11, в котором источник акустических волн, акустический приемник и электронный блок расположены внутри каротажного прибора.

20. Машиночитаемый носитель данных с компьютерным программным продуктом, содержащим хранящиеся на носителе машиночитаемые команды для определения проницаемости пористой среды в толще пород, через которую пробурен ствол скважины, заполненный скважинным флюидом, включая команды при исполнении вычислительным средством, обеспечивается:

(а) определение резонансной частоты системы, включающей ствол скважины и пористую среду,

(б) измерение давления p^(l) акустической волны в стволе скважины вблизи границы между пористой средой и стволом скважины, при этом акустическая волна имеет частоту, близкую резонансной частоте системы,

(в) вычисление проницаемости на основании давления и

(г) предоставление пользователю данных проницаемости в виде выходных данных.