RU2057927C1 - Method of determination of location and intensities of absorption zones - Google Patents
Method of determination of location and intensities of absorption zones Download PDFInfo
- Publication number
- RU2057927C1 RU2057927C1 SU5027298A RU2057927C1 RU 2057927 C1 RU2057927 C1 RU 2057927C1 SU 5027298 A SU5027298 A SU 5027298A RU 2057927 C1 RU2057927 C1 RU 2057927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- examination
- hole
- shock
- location
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение касается определения местоположения зон поглощения промывочной жидкости при бурении геологоразведочных, нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при исследованиях скважин в период разведочного и эксплуатационного бурения. The invention relates to determining the location of the zones of absorption of drilling fluid during drilling of exploration, oil and gas wells and can be used in well research during exploratory and production drilling.
При бурении скважины в условиях поглощения промывочной жидкости одной из основных задач для определения возможности ликвидации осложнений является определение местоположения поглощающего пласта. Известно, что поглощение промывочной жидкости в бурящейся скважине обычно устанавливают по падению давления на устье скважины, а также по частичной потере циркуляции. Этот метод основан на неоднократных замерах расходов входящей и выходящей из циркуляционной системы жидкости при различных подачах насосов. When drilling a well in the presence of wash fluid absorption, one of the main tasks to determine the possibility of eliminating complications is to determine the location of the absorbing formation. It is known that the absorption of flushing fluid in a well being drilled is usually determined by the pressure drop at the wellhead, as well as by a partial loss of circulation. This method is based on repeated measurements of the flow rates of the fluid entering and leaving the circulating system at various pump flows.
Для выделения интервалов, в которых наиболее вероятно поглощение промывочной жидкости, проводят комплекс промыслово-геофизических методов исследования поглощающих пластов: замеры электротермометром, резистивеметром; фотографирование стенок скважины; микрокаротаж; радиоактивный каротаж; акустический каротаж. To identify the intervals in which the absorption of the washing fluid is most likely, a complex of field-geophysical methods for studying the absorbing formations is carried out: measurements with an electrothermometer, resistive meter; photographing the walls of the well; micro-logging; radioactive logging; acoustic logging.
Гидродинамические методы исследования наряду с определением интервалов зон поглощения позволяют получить сведения об интенсивности поглощающего пласта, позволяют определить его проницаемость. Hydrodynamic research methods, along with determining the intervals of the absorption zones, provide information on the intensity of the absorbing formation, and determine its permeability.
В прототипе предлагаемого изобретения (авт. св. N 1208212) динамическое состояние скважины создают путем нагнетания через герметизатор устья сжатого воздуха. С помощью скважинного расходомера манометра в различных точках по стволу скважины, после установления постоянного режима нагнетания, измеряют расход воздуха выше статического уровня жидкости, а также расход и давление на обводненном участке скважины. По по- лученным данным строят расходограмму, отображающую характер изменения значений расхода воздуха в различных по глубине точках скважины. Для выполнения измерений в двух точках потребовалось время 15 мин. In the prototype of the present invention (ed. St. N 1208212) the dynamic state of the well is created by forcing through the sealant the mouth of compressed air. Using a downhole flowmeter manometer at various points along the wellbore, after establishing a constant injection mode, measure the air flow rate above the static liquid level, as well as the flow rate and pressure on the flooded section of the well. Based on the data obtained, a flow chart is constructed showing the nature of the change in air flow at different depths of the well. It took 15 minutes to take measurements at two points.
Целью изобретения является повышение достоверности результатов исследования с одновременным сокращением времени исследования. The aim of the invention is to increase the reliability of the results of the study while reducing the time of the study.
Поставленная цель достигается тем, что динамическое состояние заполненной водой скважины создают посредством гидравлического удара и по изменению величины падения импульсных гидродинамических давлений в момент пробега ударной волной зоны поглощения и значению времени ее пробега от устья скважины до зоны поглощения определяют местоположение и интенсивность зон поглощения. The goal is achieved in that the dynamic state of the water-filled well is created by means of a hydraulic shock and the location and intensity of the absorption zones are determined by the change in the magnitude of the drop in the pulsed hydrodynamic pressures at the moment the shock wave travels through the absorption zone and the value of its travel time from the wellhead to the absorption zone.
Сущность предлагаемого изобретения основана на закономерностях распространения ударных волн в сжимаемой вязкой жидкости, взаимодействии импульсных гидродинамических волн давления с окружающей средой и контактной поверхностью и влиянии зон поглощения на волновые процессы в скважине. The essence of the invention is based on the patterns of propagation of shock waves in a compressible viscous fluid, the interaction of pulsed hydrodynamic pressure waves with the environment and the contact surface, and the influence of absorption zones on wave processes in the well.
Способ основан на использовании ударных гидродинамических волн давления, возникающих в результате ударного сжатия столба жидкости, заполняющей скважину, под влиянием внешнего воздействия в виде гидравлического удара и анализе параметров волновых полей, характеризующих особенности поведения ударных волн вблизи зон поглощения. The method is based on the use of hydrodynamic shock pressure waves resulting from shock compression of a column of fluid filling a well under the influence of an external impact in the form of a hydraulic shock and analysis of wave field parameters characterizing the behavior of shock waves near absorption zones.
Для определения качественных и количественных характеристик поглощающего пласта и исследования взаимного влияния волновых процессов в скважине и потока жидкости, фильтрующегося через контактную поверхность зоны поглощения, выведены основные уравнения, описывающие неустановившееся движение жидкости в стволе скважины и в зоне фильтрации. To determine the qualitative and quantitative characteristics of the absorbing formation and to study the mutual influence of wave processes in the well and fluid flow filtered through the contact surface of the absorption zone, the basic equations are derived that describe the transient fluid movement in the wellbore and in the filtration zone.
При рассмотрении нестационарного процесса в масштабе длины скважины принята идея И. А. Чарного о возможности считать связь между локальными характеристиками гидродинамического потока стационарной [1] Движение считается изотермическим, скважина рассматривается как вертикальная абсолютно жесткая труба. When considering a non-stationary process on the scale of the length of the well, the idea of I. A. Charny was accepted about the possibility of considering the connection between the local characteristics of the hydrodynamic flow stationary [1] The movement is considered isothermal, the well is considered as a vertical absolutely rigid pipe.
Для вывода уравнений гидравлического удара рассмотрен выделенный двумя горизонтальными сечениями Х и Х + ΔХ участок трубы в интервале зоны поглощения (фиг. 1). Введенные обозначения: l длина трубы, d диаметр трубы; Р среднее давление в сечении; v средняя скорость в сечении; t время; w средняя скорость фильтрации (действительная); τ вязкое касательное напряжение между жидкостью и стенкой трубы. To derive the water hammer equations, we consider a pipe section selected in two horizontal sections X and X + ΔX in the interval of the absorption zone (Fig. 1). Introduced designations: l pipe length, d pipe diameter; P is the average pressure in cross section; v average velocity in cross section; t time; w average filtration rate (real); τ is the viscous shear stress between the fluid and the pipe wall.
Уравнение баланса массы выделенного элемента ΔХ запишется как
ρ(x)•v(x)-(x+x)•v(x+dx)-πdρ(x)•w(x)dx (1) Учитывая, что
M ≃ ρ(x)dx где М количество массы в выделенном элементе ΔХ. Уравнение неразрывности примет вид:
+ (2) Уравнение баланса количества движения для выделенного элемента, используя теорему импульсов, запишется как
ρ(x)v2(x)+P(x)+ gρ(x)-
- ρ(x+dx)v2(x+dx)-(x+dx)-πdτdx (3) С учетом того, что
L ≃ ρ(x)v(x) где L количество движения в выделенном элементе, уравнение импульсов имеет вид
+ + ρg (4) Третьим уравнением в системе волновых уравнений взято уравнение
-C2 (5) где С скорость звука в жидкости, заполняющей скважину.The equation of mass balance of the selected element ΔX is written as
ρ (x) • v (x) - (x + x) • v (x + dx) -πdρ (x) • w (x) dx (1) Given that
M ≃ ρ (x) dx where M is the amount of mass in the selected element ΔX. The continuity equation takes the form:
+ (2) The equation of momentum balance for a selected element, using the momentum theorem, can be written as
ρ (x) v 2 (x) + P (x) + gρ (x) -
- ρ (x + dx) v 2 (x + dx) - (x + dx) -πdτdx (3) Given that
L ≃ ρ (x) v (x) where L is the momentum in the selected element, the momentum equation has the form
+ + ρg (4) The third equation in the system of wave equations is the equation
-C 2 (5) where C is the speed of sound in the fluid filling the well.
При составлении уравнений фильтрации рассмотрен выделенный двумя цилиндрами высотой Δ Х и радиусами r и r + Δ r, участок поглощающего пласта (фиг. 2). Введенные обозначения: w(1), Р(1) радиальные распределения скорости и давления вокруг скважины (w(1) w; Р(1) Р, при r d/2) χ коэффициент пьезопроводности, μ коэффициент вязкости жидкости, k коэффициент проницаемости; m пористость. Уравнение сохранения массы для выделенного участка запишется как
((2πrdrdx)ρm) ρ(r)w(r)2πrd×ρ(r)-ρ(r)w(r+dr)2π(r+dr)dx (6) После соответствующих преобразований уравнение (6) примет вид
m -r(rρw) (7) Закон Дарси в дифференциальной форме имеет вид
w(1)= • (8) Учитывая, что
-C2•
κ ρ• Уравнение фильтрации примет вид
κ κrr (9) Таким образом, система уравнений, описывающих закономерности распространения и взаимодействия с контактной поверхностью импульсных гидродинамических волн давления, имеет вид
+
+ +ρg
-C (10)
w(1) •
κ•rr Решая уравнения системы последовательным интегрированием конечно-разностными методами n точек (n число разбиений интервала интегрирования), вдоль оси по всей длине скважины, находят функции решения Рi(х, t), где i Исключая из Рi(х,t) составляющие экспоненциального затухания амплитуды сигнала, обусловленного потерями энергии волнового процесса в окружающую среду, определяемыми формулой
Pmi=exp (-βср·x) (11) где βср коэффициент затухания;
х расстояние.When drawing up the equations of filtration, a section of the absorbing layer selected by two cylinders with a height Δ X and radii r and r + Δ r was considered (Fig. 2). Introduced notation: w (1) , P (1) radial distribution of velocity and pressure around the well (w (1) w; P (1) P, at rd / 2) χ piezoelectric conductivity coefficient, μ fluid viscosity coefficient, k permeability coefficient; m porosity. The mass conservation equation for the selected area is written as
((2πrdrdx) ρm) ρ (r) w (r) 2πrd × ρ (r) -ρ (r) w (r + dr) 2π (r + dr) dx (6) After the corresponding transformations, equation (6) takes the form
m -r (rρw) (7) Darcy's law in differential form has the form
w (1) = • (8) Given that
-C 2 •
κ ρ • The filtration equation takes the form
κ κr r (9) Thus, the system of equations describing the laws of propagation and interaction with the contact surface of pulsed hydrodynamic pressure waves has the form
+
+ + ρg
-C (ten)
w (1) •
κ • r r Solving the equations of the system by successive integration of n points by finite-difference methods (n is the number of partitions of the integration interval), along the axis along the entire length of the well, find the solution functions P i (x, t), where i Excluding from P i ( x, t) the components of the exponential decay of the signal amplitude due to the energy loss of the wave process into the environment, defined by the formula
P mi = exp (-β sr · x) (11) where β sr is the attenuation coefficient;
x distance.
Среди оставшихся составляющих Рi(х, t) находят точку i начала падения давления. Параметр х этой точки определяет расстояние от начала участка интегрирования (устья скважины) до зоны поглощения. По величине падения давления ΔР определяют интенсивность поглощения Q
Q P (12) Решение уравнений системы (10) численными методами с использованием ЭВМ подтвердило возможность определения местоположения и интенсивности зон поглощений.Among the remaining components P i (x, t) find the point i of the beginning of the pressure drop. The parameter x of this point determines the distance from the beginning of the integration section (wellhead) to the absorption zone. The pressure drop ΔР determines the absorption intensity Q
Q P (12) Solving the equations of system (10) by numerical methods using a computer confirmed the possibility of determining the location and intensity of absorption zones.
Способ осуществляется следующим образом: В скважине, заполненной водой, с помощью источника гидравлического удара, установленного на расстоянии Хгс от устья скважины, моделируют распространение импульсных гидродинамических волн давления.Вызванная возмущением волна распространяется до забоя скважины (прямая волна) и, в момент времени
t to + (l Xгс)/С, после отражения от забоя (обратная волна), возвращается к месту установки источника. Для измерения параметров волновых полей в стволе скважины вблизи источника гидроудара на расстоянии Хд1 и на расстоянии Хд2 от устья, перемещаются глубинные части приборов с пьезоэлектрическими датчиками, сигналы с которых регистрируются на экране двухлучевого осциллографа. Зная расстояние между датчиками и определяя по осциллограмме время пробега этого расстояния ударной волной, находят скорость распространения ударной волны
C (Хд2-Хд1)/t. В момент пробега поглощающего пласта часть энергии ударной волны расходуется на взаимодействие с контактной поверхностью зоны поглощения, так как давление на фронте ударной волны является источником вторичного гидроудара, волна давления которого проникает в каналы зоны поглощения. Это явление отмечается на ударной диаграмме падением высоты давления. Определяя по диаграмме время пробега ударной волной расстояния до начала падения давления t* и умножая его половину на С, находят расстояние S, определяющее местоположение зоны поглощения относительно устья скважины. По величине падения давления ( ΔР*) на ударной диаграмме определяют по формуле (12) интенсивность зоны поглощения.The method is as follows: In a well filled with water, using a source of hydraulic shock installed at a distance of X gf from the wellhead, the propagation of pulsed hydrodynamic pressure waves is simulated. The wave caused by the disturbance propagates to the bottom of the well (direct wave) and, at a time
tt o + (l X gf ) / C, after reflection from the bottom (backward wave), returns to the place of installation of the source. To measure the parameters of the wave fields in the wellbore near the source of hydraulic shock at a distance of X d1 and at a distance of X d2 from the wellhead, the deep parts of the instruments with piezoelectric sensors are moved, the signals from which are recorded on the screen of a two-beam oscilloscope. Knowing the distance between the sensors and determining the travel time of this distance by the shock wave from the waveform, the propagation velocity of the shock wave is found
C (X d2 -X d1 ) / t. At the moment the absorber formation travels, part of the shock wave energy is spent interacting with the contact surface of the absorption zone, since the pressure at the front of the shock wave is the source of the secondary water hammer, the pressure wave of which penetrates the channels of the absorption zone. This phenomenon is noted on the shock diagram by a drop in pressure height. Determining from the diagram the travel time of the shock wave to the beginning of the pressure drop t * and multiplying its half by C, find the distance S that determines the location of the absorption zone relative to the wellhead. The magnitude of the pressure drop (ΔP *) on the shock diagram is determined by the formula (12) the intensity of the absorption zone.
Предлагаемый способ был подтвержден результатами исследований скважины N 699 Нефтекамского УБР, проведенными в период разведочного бурения. В скважине глубиной 750 м и диаметром 152 мм, заполненной водой, гидравлический удар создавали с помощью гидроснаряда, установленного на расстоянии 25 м от устья путем разрыва латунной диафрагмы столбом жидкости под давлением 7 МПа. Параметры волновых полей измеряли установленными на расстоянии 30 м и 205 м от устья скважины приборами с пьезоэлектрическими датчиками типа ЛХ-604, с собственной частотой около 200 кГц, в диапазоне допустимых давлений по 60 МПа, с площадью поверхности чувствительного элемента около 0,78 см2 и регистрировали в виде ударных диаграмм на экране осциллографа СI-69 и геофизическим фоторегистратором Н0-27.The proposed method was confirmed by the results of studies of well N 699 Neftekamsky UBR, carried out during exploratory drilling. In a well with a depth of 750 m and a diameter of 152 mm filled with water, a hydraulic shock was created using a hydraulic hammer installed at a distance of 25 m from the wellhead by breaking a brass diaphragm with a liquid column under a pressure of 7 MPa. The parameters of the wave fields were measured by instruments installed at a distance of 30 m and 205 m from the wellhead with piezo-electric sensors of the LH-604 type, with an eigenfrequency of about 200 kHz, in the range of permissible pressures of 60 MPa, and a sensor surface area of about 0.78 cm 2 and recorded in the form of shock diagrams on the screen of a CI-69 oscilloscope and a H0-27 geophysical photographic recorder.
Величины С1 и С2, полученные в результате эксперимента путем определения по ударным диаграммам времени пробега соответственно прямой и обратной ударных волн расстояния между двумя датчиками, составили
C1 1343 м/c
C2 1310 м/c
Диаграмма сигналов, измеряемых датчиком 2, и схема эксперимента показаны на фиг. 3.The values of C1 and C2, obtained as a result of the experiment by determining the distance between the two sensors from the shock diagrams of the travel time of the forward and backward shock waves, respectively, were
C1 1343 m / s
C2 1310 m / s
A diagram of the signals measured by the
Анализ диаграммы производился следующим образом: Первый скачок давления соответствует приходу в точку регистрации прямой волны в момент времени
(Хд2-Хгс)/С 0,134 с.The diagram was analyzed as follows: The first pressure jump corresponds to the arrival of a direct wave at the point of registration at a time
(X d2 -X gf ) / C 0.134 s.
Второй скачок ударного давления соответствует приходу в точку регистрации волны, отраженной от забоя скважины в момент времени
(2l-Хд2-Хгс)/С 0,91 с.The second shock jump corresponds to the arrival at the registration point of the wave reflected from the bottom of the well at a time
(2l-X d2 -X gf ) / C 0.91 s.
Влияние зоны поглощения на волновые характеристики отмечается падением высоты давления. Определив по диаграмме расстояние от начала падения давления, нашли расстояние, определяющее местоположение зоны поглощения относительно устья скважины. The influence of the absorption zone on the wave characteristics is marked by a drop in pressure height. Having determined the distance from the beginning of the pressure drop from the diagram, we found the distance that determines the location of the absorption zone relative to the wellhead.
S C * t*/2 (1343 ·0,25)/2 167,5 м. S C * t * / 2 (1343 0.25) / 2 167.5 m.
Определив величину падения высоты давления, нашли интенсивность зоны поглощения
Q K/ μ·ΔР* 0,03· 1,9 0,057 м3/с.Having determined the magnitude of the pressure height drop, we found the intensity of the absorption zone
QK / μ · ΔP * 0.03 · 1.9 0.057 m 3 / s.
Время, затраченное на проведение испытаний, составило доли секунды, полученные данные S и Q хорошо согласуются с теоретической оценкой. The time spent on testing was fractions of a second, the obtained data S and Q are in good agreement with the theoretical estimate.
Таким образом, изобретение позволяет значительно сократить время исследования скважины и повысить достоверность полученных результатов исследования даже в тех случаях, когда невозможно проведение исследований традиционными методами (кавернозность, слабая прочность стенок скважины вблизи зоны исследования, высокая температура в стволе скважины). Thus, the invention can significantly reduce the time of well research and increase the reliability of the obtained research results even in cases when it is impossible to conduct research using traditional methods (cavernosity, poor strength of the walls of the well near the study area, high temperature in the wellbore).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5027298 RU2057927C1 (en) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | Method of determination of location and intensities of absorption zones |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5027298 RU2057927C1 (en) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | Method of determination of location and intensities of absorption zones |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2057927C1 true RU2057927C1 (en) | 1996-04-10 |
Family
ID=21596891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5027298 RU2057927C1 (en) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | Method of determination of location and intensities of absorption zones |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2057927C1 (en) |
-
1992
- 1992-02-18 RU SU5027298 patent/RU2057927C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. М.: Недра, 1975. * |
2. Чарный И.А. Основы подземной гидравлики. - М.: 1956. * |
3. Мишевич В.И. Гидродинамические методы исследования поглощающих пластов. М.: Недра, 1974. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Paillet et al. | Acoustic modes of propagation in the borehole and their relationship to rock properties | |
CA2019343C (en) | Evaluating properties of porous formations | |
US5561245A (en) | Method for determining flow regime in multiphase fluid flow in a wellbore | |
RU2362875C2 (en) | Method of evaluating pressure in underground reservoirs | |
US4802144A (en) | Hydraulic fracture analysis method | |
AU2017230727A1 (en) | Hydraulic fracture monitoring by low-frequency DAS | |
US5616840A (en) | Method for estimating the hydraulic conductivity of a borehole sidewall fracture | |
Bakku et al. | Fracture compliance estimation using borehole tube waves | |
CN112647936B (en) | Optimized oil reservoir development data acquisition system and method based on distributed optical fiber sensing | |
Hornby et al. | Comparison of fracture apertures computed from electrical borehole scans and reflected Stoneley waves: an integrated interpretation | |
US6327538B1 (en) | Method and apparatus for evaluating stoneley waves, and for determining formation parameters in response thereto | |
US10662761B2 (en) | Evaluation of cased hole perforations in under-pressured gas sand reservoirs with stoneley wave logging | |
RU2057927C1 (en) | Method of determination of location and intensities of absorption zones | |
US20080159073A1 (en) | Wettability from electro-kinetic and electro-osmosis measurements | |
US4799200A (en) | Method of acoustically detecting fractures in a borehole | |
RU2344285C1 (en) | Method of detecting gas-bearing formations in wells | |
RU2060384C1 (en) | Method for investigation into reservoirs of oil and gas and device for implementing the same | |
CN214464126U (en) | Optimized oil reservoir development data acquisition system based on distributed optical fiber sensing | |
RU2304215C1 (en) | Method to determine gas-saturated intervals in casing annulus of well | |
Godio et al. | Sonic log for rock mass properties evaluation ahead of the tunnel face—A case study in the Alpine region | |
RU2548928C1 (en) | Method to determine variations of parameters of porous medium under action of pollutant | |
Paillet | Qualitative and quantitative interpretation of fracture permeability using acoustic full-waveform logs | |
EA009033B1 (en) | Method and system for assessing pore fluid behavior in a subsurface formation | |
Yang et al. | Extension of tube wave detection for quality evaluation of pile foundation | |
RU2236030C1 (en) | Geophysical prospecting method for evaluating oil productivity of porous reservoirs in croswell space |