RU2130543C1

RU2130543C1 - Method for thermal investigations of wells

Info

Publication number: RU2130543C1
Application number: RU97115145/03A
Authority: RU
Inventors: В.В. Баженов; Р.И. Юсупов; А.Т. Панарин; Р.М. Миннуллин; тов М.Ш. Зал; М.Ш. Залятов; А.Ф. Магалимов; Р.А. Валиуллин; Р.Ф. Шарафутдинов
Original assignee: Нефтегазодобывающее управление "Альметьевнефть" Акционерного общества "Татнефть"
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-05-20

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: method relates to investigations of wells at control for development of oil deposits and it can be used at field geophysical investigations of ecological condition of upper levels so as to detect low-capacity (> 0.5 cu.m/day) transfer flows after surface casing. Method implies performing groups of measurements by means of thermometer after termination of thermal disturbance within interval of investigation and analysis of temperature setting pace. Period of thermal disturbance within investigation interval is chosen from following relation: t < t_sc = 0,2(R_sc-R)²/a, where R_sc - radius of surface casing; R - radius of string; a - thermal conductivity of medium between string and surface casing. In addition, secondary thermal disturbance is performed in sign-changing manner in relation to initial temperature. Application of aforesaid method allows for enhancing efficiency of investigations in conditions of unstable temperature background for separation of liquid movement after surface casing with filtration of liquid in horizontal and vertical directions. Realization of aforesaid method also allows for defining wells in which salinization of fresh water sauces takes place due to transfer flows after surface casing, and also for defining wells where fresh water escapes to low-lying levels and this is important for environment control. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к исследованиям скважин многоколонной конструкции при контроле за разработкой нефтяных месторождений и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях экологического состояния верхних горизонтов для выявления низкодебитных (> 0,5 м³/сут) перетоков за кондуктором.The invention relates to the study of wells with a multi-column design for monitoring the development of oil fields and can be used in field geophysical studies of the ecological state of the upper horizons to identify low flow rates (> 0.5 m ³ / day) flows behind the conductor.

Известен способ термических исследований скважин, заключающийся в проведении замеров термометром в процессе работы скважины и по аномалии температуры в скважине по сравнению с геотермой судят о заколонном движении жидкости [1]. Однако способ не может быть использован для выявления заколонных перетоков в условиях нестабильного температурного фона, вызванного техногенным воздействием или сезонными колебаниями температуры. A known method of thermal research of wells, which consists in taking measurements with a thermometer during the operation of the well and judging by the temperature anomaly in the well in comparison with the geotherm, is used for annular fluid movement [1]. However, the method cannot be used to detect behind-the-casing flows in an unstable temperature background caused by anthropogenic impact or seasonal temperature fluctuations.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ исследования нагнетательных скважин [2] путем проведения измерений термометром после начала отбора проб из скважины в течение t_изм= 0.2R²/a, причем продолжительность закачки жидкости определяют по формуле
t_изм = V/Q,
где V - объем НКТ;
Q - приемистость скважины;
a - температуропроводность среды;
R - расстояние от НКТ до обсадной колонны.The closest in technical essence and achieved result, to the claimed method is the study of injection wells [2] by measuring thermometer after the start of sampling of the borehole during t = 0.2R _MOD ² / a, wherein a liquid injection duration is determined by the formula
t _ISM = V / Q,
where V is the volume of tubing;
Q - injectivity of the well;
a is the thermal diffusivity of the medium;
R is the distance from the tubing to the casing.

Однако известный способ не позволяет разделять горизонтальную и вертикальную фильтрацию жидкости за кондуктором при отсутствии негерметичность обсадных колонн. However, the known method does not allow to separate horizontal and vertical filtration of the liquid behind the conductor in the absence of leakage of casing strings.

Целью изобретения является повышение эффективности исследований в условиях нестабильного температурного фона для разделения движения жидкости за кондуктором при фильтрации жидкости в горизонтальном и вертикальном направлениях. The aim of the invention is to increase the efficiency of research in conditions of an unstable temperature background to separate the movement of liquid behind the conductor when filtering the liquid in horizontal and vertical directions.

Поставленная цель достигается описываемым способом термических исследований скважин многоколонной конструкции, включающим проведение серии замеров термометром сразу после прекращения теплового возмущения в интервале исследования и анализа темпов установления температуры, новым является то, что время теплового возмущения в интервале исследования выбирается из соотношения
t < t_кр = 0.2(R_k - R²)/a,
где R_k - радиус кондуктора;
R - радиус колонны;
a - температуропроводность среды между колонной и кондуктором.The goal is achieved by the described method of thermal research of wells with a multi-column design, including a series of measurements with a thermometer immediately after the termination of the thermal disturbance in the interval of the study and analysis of the rate of temperature establishment, it is new that the time of the thermal disturbance in the study interval is selected from
t <t _cr = 0.2 (R _k - R ² ) / a,
where R _k is the radius of the conductor;
R is the radius of the column;
a - thermal diffusivity of the medium between the column and the conductor.

Кроме того, способ отличается тем, что тепловое возмущение осуществляют знакопеременно относительно первоначальной температуры. In addition, the method is characterized in that the thermal disturbance is carried out alternately with respect to the initial temperature.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, а это, в свою очередь, позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию "новизна". Studies of patent and scientific and technical literature have shown that such a combination of essential features is new and has not been used before, and this, in turn, allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "novelty."

Способ исследования скважин многоколонной конструкции основан на зависимости темпов установления температуры в НКТ, вызванной первоначальным тепловым возмущением при закачке жидкости в скважину от характера движения жидкости за кондуктором: в горизонтальном или вертикальном направлениях. При этом начальное тепловое возмущение, формируемое в процессе закачки жидкости, не должно достигнуть исследуемую область за кондуктором. Это достигается за счет ограничения времени теплового возмущения при закачке жидкости в скважину. Время закачки выбирается из условия:
t_зак < t_кр = 0.2(R_k - R)²/a,
где R_k - радиус кондуктора;
R- радиус колонны;
a - температуропроводность среды между колонной и кондуктором.The method of researching wells of a multi-column design is based on the dependence of the rates of temperature establishment in the tubing caused by the initial thermal disturbance during fluid injection into the well on the nature of the fluid movement behind the conductor: in horizontal or vertical directions. In this case, the initial thermal perturbation formed during the injection of the liquid should not reach the studied region behind the conductor. This is achieved by limiting the time of thermal disturbance during fluid injection into the well. Download time is selected from the condition:
t _order <t _cr = 0.2 (R _k - R) ² / a,
where R _k is the radius of the conductor;
R is the radius of the column;
a - thermal diffusivity of the medium between the column and the conductor.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Перед началом закачки в интервале кондуктора производят замер фоновой термограммы. Затем в скважину в течение времени t_зак < t_кр производят закачку нагретой жидкости. После этого прекращают закачку и производят серию поинтервальных замеров термометром в исследуемом интервале в течение 2 - 2,5 часов. Для последующей математической обработки ведут хронометраж технологических операций, а именно: фиксируются время начала и конца закачки, время начала и конца регистрации каждой термограммы (кроме фоновой термограммы). Полученные термограммы увязывают по времени и глубине и производят математическую обработку и интерпретацию.Before starting the injection, the background thermogram is measured in the interval of the conductor. Then, the heated fluid is injected into the well during the time t _z <t _cr . After that, the injection is stopped and a series of interval measurements is made with a thermometer in the studied interval for 2 - 2.5 hours. For subsequent mathematical processing, timekeeping of technological operations is carried out, namely: the start and end time of the injection, the start and end time of registration of each thermogram (except for the background thermogram) are recorded. The obtained thermograms are linked in time and depth and produce mathematical processing and interpretation.

При реализации способа по п. 2 после закачки нагретой жидкости и проведения серии измерений в процессе восстановления температуры производят закачку холодной жидкости в течение времени t_зак < t_кр и осуществляют серию измерений после прекращения закачки, то есть в данном случае производят знакопеременную закачку жидкости в скважину.When implementing the method according to claim 2, after injecting a heated fluid and performing a series of measurements in the process of temperature recovery, cold fluid is _injected for a time t _zt <t _cr and a series of measurements are performed after the injection is stopped, that is, in this case, alternating fluid injection into the well .

В качестве примера реализации способа предлагается случай проведения исследований в интервале кондуктора в скважине стандартной конструкции. Диаметр кондуктора 9'', диаметр колонны 5'', глубина спуска кондуктора - 270 м. As an example of the implementation of the method, the case of conducting research in the interval of the conductor in a well of standard design is proposed. The conductor diameter is 9 '', the column diameter is 5 '', the depth of the conductor descent is 270 m.

Данные для расчета t_кр: радиус колонны R = 73 мм = 0.073 м; радиус кондуктора R_к = 123 мм = 0.123 м; температуропроводность a = 3 • 10^-7 м²/с (влажный цементный камень).Data for calculating t _cr : column radius R = 73 mm = 0.073 m; the radius of the conductor R _to = 123 mm = 0.123 m; thermal diffusivity a = 3 • 10 ^-7 m ² / s (wet cement stone).

Определяем значение критического времени закачки:

Продолжительность закачки нагретой воды в интервале исследования составила t_зак = 15 мин, что удовлетворяет условию t_зак < t_кр.We determine the value of the critical download time:

The duration of the heated water injection in the study interval was t _zak = 15 min, which satisfies the condition t _zak <t _cr .

На фиг. 1 изображены графики исходных термограмм при реализации способа по п. 1. In FIG. 1 shows graphs of the original thermograms when implementing the method according to p. 1.

На фиг. 2 изображены графики темпов восстановления первоначальной температуры. In FIG. 2 shows graphs of the rate of restoration of the initial temperature.

На фиг. 3 изображены графики изменения температур при реализации способа по п. 2. In FIG. 3 shows graphs of temperature changes during the implementation of the method according to p. 2.

На фиг. 1 обозначено:
Фон. Терм - термограмма, зарегистрированная перед закачкой;
Терм. 1 - Терм. 8 - термограммы, зарегистрированные последовательно в течение 2 часов сразу после прекращения закачки, соответственно;
на фиг. 2 обозначено:
Темп охл. 1 - Темп охл. 5 - графики темпов восстановления первоначальной температуры в фиксированных временных интервалах 20- 40 мин, 40 - 60 мин, 60 - 80 мин, 80 - 100 мин и 100 - 120 мин, соответственно
на фиг. 3 обозначено:
Кривая 1 - график первоначальной (фоновой) температуры
Кривая 2 - график распределения температуры в некоторый момент времени после прекращения закачки нагретой воды
Кривая 3 - график распределения температуры в некоторый момент времени после прекращения знакопеременной закачки (холодной воды).In FIG. 1 is indicated by:
Background. Term - a thermogram recorded before downloading;
Term. 1 - Term. 8 - thermograms recorded sequentially within 2 hours immediately after the termination of the injection, respectively;
in FIG. 2 is indicated:
Temp cool. 1 - Cooling temp. 5 - graphs of the rate of restoration of the initial temperature in fixed time intervals of 20-40 minutes, 40-60 minutes, 60-60 minutes, 80-100 minutes and 100-120 minutes, respectively
in FIG. 3 is indicated:
Curve 1 - graph of the initial (background) temperature
Curve 2 is a graph of the temperature distribution at some point in time after the cessation of heated water injection
Curve 3 is a graph of the temperature distribution at some point in time after the termination of the alternating injection (cold water).

Из фиг. 1 видно, что после прекращения закачки темпы установления температуры в интервале исследования различны. Для уточнения распределения темпов охлаждения в интервале исследования проведена математическая обработка полученных термограмм. Ее результаты представлены на фиг. 2. Здесь приведены расчетные значения темпов восстановления первоначальной температуры в фиксированных временных интервалах: 20 - 40 мин, 40- 60 мин, 60 - 80 мин, 80 - 100 мин и 100 - 120 мин. Отсчет времени ведется от момента прохождения через точку глубины фронта закачиваемой нагретой жидкости. По кривым Темп охл. 1 и Темп охл. 2 отчетливо выделяется межпластовый вертикальный переток сверху вниз в интервале 32- 192 м. По кривым Темп охл. 3, Темп охл. 4 и Темп охл. 5 выделяются пласты-коллекторы с горизонтальной фильтрацией жидкости в интервалах 32 - 54 м, 109 - 127 м и 178 - 192 м. В области горизонтальной фильтрации темпы восстановления температуры гораздо быстрее, чем в области вертикальной фильтрации. From FIG. Figure 1 shows that after the cessation of injection, the rates of temperature establishment in the study interval are different. To clarify the distribution of cooling rates in the study interval, mathematical processing of the obtained thermograms was carried out. Its results are presented in FIG. 2. Here are the calculated values of the rate of restoration of the initial temperature in fixed time intervals: 20–40 min, 40–60 min, 60–80 min, 80–100 min, and 100–120 min. The time is counted from the moment of passage through the depth point of the front of the injected heated fluid. Curved Temp Cool. 1 and Temp. 2, an interplanar vertical flow from top to bottom is clearly distinguished in the interval 32–192 m. According to the Temp. 3, Temp. 4 and Temp. 5, reservoir layers with horizontal fluid filtration in the intervals 32 - 54 m, 109 - 127 m and 178 - 192 m are distinguished. In the field of horizontal filtration, the rate of temperature recovery is much faster than in the field of vertical filtration.

Пример реализации способа по п. 2 приведен на фиг. 3. Здесь кривая 1 - начальное распределение температуры, кривая 2 - распределение температуры в некоторый момент времени после прекращения закачки нагретой жидкости, а кривая 3 - распределение температуры после прекращения закачки холодной воды. В области 4 наблюдается вертикальная фильтрация, в области 5 горизонтальная фильтрация, а в области 6 фильтрация отсутствует. Из сравнения кривых 2 и 3 следует, что наибольшая разница в распределении температуры кривых 2 и 3 наблюдается в области, где фильтрация отсутствует, далее в области вертикальной фильтрации и наименьшая разница в области горизонтальной фильтрации. An example implementation of the method according to claim 2 is shown in FIG. 3. Here, curve 1 is the initial temperature distribution, curve 2 is the temperature distribution at some point in time after the cessation of the injection of heated liquid, and curve 3 is the temperature distribution after the cessation of cold water injection. In region 4, vertical filtration is observed, in region 5, horizontal filtration, and in region 6 there is no filtration. From a comparison of curves 2 and 3, it follows that the greatest difference in the temperature distribution of curves 2 and 3 is observed in the region where there is no filtration, then in the region of vertical filtration and the smallest difference in the region of horizontal filtration.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность определения закондукторного движения жидкости в вертикальном или горизонтальном направлениях. Реализация способа позволяет определить скважины, в которых происходит осолонение пресноводных источников за счет закондукторного перетока, а также скважины, где происходит уход пресных вод в нижележащие горизонты, что важно для охраны окружающей среды. The proposed method allows to increase the efficiency of determining the suction motion of a liquid in the vertical or horizontal directions. The implementation of the method allows you to determine the wells in which the salinization of freshwater sources occurs due to convection flow, as well as the wells where freshwater flows into the underlying horizons, which is important for environmental protection.

Используемая литература:
1. Кузнецов Г. С. , Леонтьев Е.В., Резванов Р.А. Геофизические методы контроля разработки нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 1991, с. 202-204.Used Books:
1. Kuznetsov G. S., Leontiev E.V., Rezvanov R.A. Geophysical methods for monitoring the development of oil and gas fields. - M .: Nedra, 1991, p. 202-204.

2. Авторское свидетельство СССР 1359435, 1987. 2. Copyright certificate of the USSR 1359435, 1987.

Claims

1. The method of thermal research of wells, including a series of measurements with a thermometer after the termination of the thermal disturbance in the study interval and an analysis of the rate of temperature establishment, characterized in that when studying wells of a multi-column design, the thermal disturbance time in the study interval is selected from
t <t _cr = 0.2 (R _to -R) ² / a,
where R _to - the radius of the conductor;
R is the radius of the column;
a - thermal diffusivity of the medium between the column and the conductor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the thermal disturbance is carried out, alternating with respect to the initial temperature.