RU2515752C1 - Detection of temporary cavities in gas discharging manifolds of gas wells - Google Patents
Detection of temporary cavities in gas discharging manifolds of gas wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515752C1 RU2515752C1 RU2012152589/03A RU2012152589A RU2515752C1 RU 2515752 C1 RU2515752 C1 RU 2515752C1 RU 2012152589/03 A RU2012152589/03 A RU 2012152589/03A RU 2012152589 A RU2012152589 A RU 2012152589A RU 2515752 C1 RU2515752 C1 RU 2515752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron
- gas
- probe
- readings
- cavity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области прикладной ядерной геофизики, группе геофизических методов, предназначенных для оценки технического состояния ствола газовых скважин и может быть использовано в газодобывающей отрасли при решении вопросов эксплуатации и ремонта газовых скважин месторождений и подземных хранилищ газа (ПХГ).The invention relates to the field of applied nuclear geophysics, a group of geophysical methods designed to assess the technical condition of a gas wellbore and can be used in the gas industry to solve the problems of operation and repair of gas wells in fields and underground gas storages (UGS).
Техногенное кавернообразование наблюдается в продуктивных отложениях при длительной эксплуатации газовых скважин и протекает в прискважинной зоне за счет выноса материала коллектора вместе с отбираемым газом через перфорационные отверстия. Кавернообразование приводит к выводу из строя подземного и наземного скважинного оборудования с последующим возникновением аварийных ситуаций.Technogenic cavern formation is observed in productive deposits during long-term operation of gas wells and proceeds in the near-wellbore zone due to the removal of collector material along with the sampled gas through perforations. Cavern formation leads to the failure of underground and surface downhole equipment with subsequent emergencies.
Необходимость выявления каверн в условиях газозаполненной работающей скважины исключает применение стандартных методов цементометрии.The need to identify caverns in a gas-filled working well eliminates the use of standard cementometry methods.
Известен способ определения газонасыщенности коллекторов в условиях газозаполненного ствола скважины, который может быть использован для выявления техногенных газонаполненных каверн, основанный на оценке времени жизни тепловых нейтронов по данным импульсного нейтронного каротажа ("Скважинная ядерная геофизика". Справочник геофизика. Под ред. О.Л.Кузнецова и А.Л.Поляченко. - М.: Недра, 1990, с.233).A known method for determining the gas saturation of reservoirs in a gas-filled wellbore, which can be used to identify technogenic gas-filled caverns, is based on estimating the lifetime of thermal neutrons according to pulsed neutron logging ("Downhole nuclear geophysics". Reference geophysics. Ed. By O. L. Kuznetsova and A.L. Polyachenko. - M .: Nedra, 1990, p.233).
В основе способа лежит зависимость времени жизни тепловых нейтронов от наличия и содержания элементов, аномально поглощающих нейтроны (водород, кремний, кальций и др.). Способ используется в основном для определения газонасыщенности пласта. Ввиду значительной глубинности исследований импульсного метода каверны больших радиальных размеров диагностируются уверенно, но для выявления каверн малого и среднего радиального размера, он неэффективен, особенно при повышенной влажности газа в прискважинной зоне. К недостатку способа можно также отнести его высокую стоимость.The method is based on the dependence of the thermal neutron lifetime on the presence and content of elements abnormally absorbing neutrons (hydrogen, silicon, calcium, etc.). The method is mainly used to determine the gas saturation of the formation. Due to the significant depth of research on the pulsed method, cavities of large radial sizes are confidently diagnosed, but to detect caverns of small and medium radial sizes, it is ineffective, especially with increased gas humidity in the near-wellbore zone. The disadvantage of this method can also include its high cost.
Известен также способ контроля за разработкой нефтяных месторождений, заключающийся в измерении плотности потока тепловых нейтронов на двух и более расстояниях от источника быстрых нейтронов, который может быть использован для выявления технологических каверн (М.Х.Хуснуллин. Геофизические методы контроля разработки нефтяных пластов. - М.: Недра, с.145-162). Способ реализуется при помощи зондирования исследуемой среды многозондовой модификацией нейтрон-нейтронного каротажа, который позволяет получить пространственное распределение тепловых нейтронов и по нему рассчитать длину релаксации нейтронов, используемую для определения коэффициента пористости нефтяного пласта.There is also a method of monitoring the development of oil fields, which consists in measuring the density of the flux of thermal neutrons at two or more distances from a fast neutron source, which can be used to identify technological cavities (M.Kh. Khusnullin. Geophysical methods for monitoring the development of oil reservoirs. - M .: Subsoil, p.145-162). The method is implemented by probing the medium under study with a multi-probe modification of neutron-neutron logging, which allows you to obtain the spatial distribution of thermal neutrons and calculate the neutron relaxation length used to determine the porosity coefficient of the oil reservoir.
Недостатком применения этого способа для выявления каверн является, во-первых, использование единственного параметра пространственного распределения нейтронов, что исключает радиальное зондирование, которое предполагает использование как минимум двух разноглубинных однотипных параметров. Во-вторых, определяемым по распределению нейтронов аналитическим параметром является длина релаксации для пласта, т.е. дальней зоны исследований, в то время как выявление каверн в прискважинной зоне коллектора предполагает использование, в первую очередь, информации по ближней зоне исследований. Характеристика пласта имеет в данном случае второстепенное значение.The disadvantage of using this method for detecting caverns is, firstly, the use of a single parameter of the spatial distribution of neutrons, which eliminates radial sounding, which involves the use of at least two different depths of the same type. Secondly, the analytical parameter determined by the neutron distribution is the relaxation length for the formation, i.e. far-field research, while the identification of caverns in the near-wellbore zone of the reservoir involves the use, first of all, of information on the near-field research. The formation characteristic is of secondary importance in this case.
В качестве прототипа выбран наиболее близкий по сущности способ выявления технологических каверн в условиях газозаполненных скважин по данным нейтронных методов, основанный на временных (режимных) измерениях (Филиппов Е.М. Ядерная разведка полезных ископаемых. Справочник. - Киев: Наукова думка. 1978, с.108).As a prototype, the method of identifying technological cavities in conditions of gas-filled wells according to neutron methods based on temporary (regime) measurements (Filippov EM, Nuclear mineral exploration. Reference book. - Kiev: Naukova Dumka. 1978, p. 1978, p. .108).
Способ реализуется при сравнении текущих интегральных показаний нейтрон-нейтронного каротажа (ННК) или нейтронного гамма-каротажа (НТК) с эталонными, выполненными в ранний период эксплуатации скважины. Возникновение технологической каверны в газонасыщенном пласте характеризуется увеличением измеряемой плотности потока нейтронов или гамма-квантов радиационного захвата.The method is implemented by comparing the current integrated readings of neutron-neutron logging (NOC) or neutron gamma-ray logging (NTK) with the reference made in the early period of operation of the well. The emergence of a technological cavity in a gas-saturated formation is characterized by an increase in the measured neutron flux density or gamma rays of radiation capture.
Недостатком способа является его неоднозначность, т.к. показания нейтронных методов зависят не только от наличия технологической каверны, но также и от газонасыщенности пласта, которая в свою очередь связана с вариациями дебита пласта за счет изменения коллекторских свойств объекта и условий его эксплуатации. Так, образование технологической каверны малого или среднего радиального размера в прискважинной зоне отмечается нейтронными методами аналогично увеличению газонасыщенности коллектора. В случае наличия каверны большого радиального размера область исследования стационарных нейтронных методов резко увеличивается, что приводит к смещению зондов в доинверсионную область и, соответственно, к снижению измеряемых интегральных величин, что может быть проинтерпретировано как уменьшение газонасыщения объекта.The disadvantage of this method is its ambiguity, because neutron testimony depends not only on the presence of a technological cavity, but also on the gas saturation of the formation, which in turn is associated with variations in the production rate due to changes in the reservoir properties of the object and its operating conditions. Thus, the formation of a technological cavity of small or medium radial size in the near-wellbore zone is noted by neutron methods similarly to an increase in the gas saturation of the reservoir. In the case of a cavity of large radial size, the field of study of stationary neutron methods increases sharply, which leads to a shift of the probes to the pre-inversion region and, accordingly, to a decrease in the measured integral values, which can be interpreted as a decrease in the gas saturation of the object.
Задача изобретения - повышение надежности и технологичности выявления каверн в прискважинной зоне высокодебитных газоотдающих коллекторов в условиях газозаполненных скважин.The objective of the invention is to increase the reliability and manufacturability of revealing caverns in the near-wellbore zone of highly depleted gas-producing reservoirs in conditions of gas-filled wells.
Указанная задача решается тем, что в способе выявления технологических каверн в газоотдающих коллекторах газонаполненных скважин, заключающемся в облучении горных пород потоком быстрых нейтронов, радиальном зондировании газоотдающего коллектора многозондовой модификацией нейтронного метода и/или комплексом разноглубинных нейтронных методов и регистрации данных в виде каротажных диаграмм, сравнивают результаты измерений и по наличию инверсии наименее глубинных показаний зондов относительно наиболее глубинных показаний, характеризующих газоотдающий коллектор, выявляют технологическую каверну.This problem is solved by the fact that in the method for identifying technological cavities in gas-producing reservoirs of gas-filled wells, which consists in irradiating rocks with a fast neutron flux, radial sounding of the gas-producing manifold by a multi-probe modification of the neutron method and / or a complex of different depth neutron methods and recording data in the form of well logs, compare the results of measurements and the presence of the inversion of the least deep readings of the probes relative to the deepest readings, nature from the exhaust manifold, reveal the technological cavity.
На фиг.1 представлены нормированные на максимальные значения пространственные распределения тепловых нейтронов в геометрии сферических слоев для модели газонасыщенного кварцевого песка.Figure 1 shows the spatial distribution of thermal neutrons normalized to maximum values in the geometry of spherical layers for a model of gas-saturated quartz sand.
На фиг.2 показаны нормированные на максимальные значения пространственные распределения гамма-квантов радиационного захвата для модели газонасыщенного кварцевого песка.Figure 2 shows the spatial distribution of gamma rays of radiation capture normalized to maximum values for a model of gas-saturated quartz sand.
На фиг.3 представлены показания двухзондовых модификаций ННК и ИННК в различных геометриях.Figure 3 presents the readings of the two-probe modifications of NNK and INNK in various geometries.
На фиг.4 показан принцип выявления технологических каверн по интегральным показаниям коротких и длинных зондов нейтронных методов.Figure 4 shows the principle of identifying technological cavities by the integrated readings of short and long probes of neutron methods.
На фиг.5 приведен пример выявления каверн заявленным способом в газоотдающем коллекторе скважины ПХГ.Figure 5 shows an example of revealing caverns of the claimed method in the gas recovery reservoir of an underground gas storage well.
На фиг.6 показан пример перехода обоих зондов 2ННК и малого зонда ИННК в доинверсионную область для верхней каверны (771.0-771.8 м).Figure 6 shows an example of the transition of both 2NNA probes and a small INN probe into the pre-inversion region for the upper cavity (771.0-771.8 m).
На фиг.7 представлена таблица 1, в которой приведены макросечения захвата (Σa) и рассеяния (Σs), длины замедления (Ls) и диффузии (Ld), время замедления (τs) и время жизни тепловых нейтронов (τа) некоторых природных сред для плутоний-берилиевого источника быстрых нейтронов, рассчитанные для усредненных составов и плотности по программе NER-РА-93.Figure 7 presents table 1, which shows the macroscopic capture (Σa) and scattering (Σs), deceleration lengths (Ls) and diffusion (Ld), deceleration times (τ s ) and thermal neutron lifetime (τ a ) of some natural media for a plutonium-beryllium source of fast neutrons calculated for averaged compositions and densities according to the NER-RA-93 program.
Сущность предлагаемого способа выявления технологических каверн в прискважинной зоне работающих коллекторов заключается в следующем: технологические каверны газоотдающего коллектора заполнены природным газом, нейтронные и гамма лучевые свойства которого существенно отличаются от свойств вмещающих горных пород и жидкостного флюида (табл.1), поэтому наличие дополнительного локального газозаполненного объема в зоне исследований, увеличивая долю газа и, соответственно, уменьшая долю матрицы коллектора, изменяет характеристики переноса нейтронного и гамма-излучения, что и отражается на регистрируемой плотности потока нейтронов и гамма-квантов. Поскольку каверна формируется в прискважинной зоне пласта, то ее влияние на показания нейтронных методов тем сильнее, чем меньше радиус нейтронных исследований, который определяется не только свойствами изучаемой среды, но также энергией облучающих нейтронов, видом регистрируемого излучения и размером измеряющей (зондовой) установки.The essence of the proposed method for identifying technological cavities in the near-well zone of working reservoirs is as follows: the technological cavities of the gas-collecting reservoir are filled with natural gas, the neutron and gamma ray properties of which substantially differ from the properties of the host rocks and liquid fluid (Table 1), therefore, the presence of an additional local gas-filled volume in the research zone, increasing the proportion of gas and, accordingly, decreasing the fraction of the collector matrix, changes the characteristics of the transfer and neutron and gamma radiation, which is reflected on the registered neutron flux and gamma rays. Since the cavity is formed in the near-wellbore zone of the formation, its influence on the neutron testimony is stronger, the smaller the neutron research radius, which is determined not only by the properties of the medium under study, but also by the energy of the irradiating neutrons, the type of detected radiation, and the size of the measuring (probe) setup.
Таким образом, технологическая каверна искажает пространственное распределение нейтронов и гамма-квантов тем сильнее, чем больше ее объем и чем больше радиус исследования соответствует радиальной зоне расположения каверны. Но, поскольку распределение нейтронного и гамма-поля формируется в результате влияния характера заполнения скважины и ее конструкции, литологии коллектора, его фильтрационно-емкостных свойств и газонасыщенности, а также особенностей заколонного пространства и, в том числе, наличия технологической каверны, то для выявления каверны нейтронными методами изучение одной ближней зоны недостаточно. Требуется радиальное зондирование.Thus, the technological cavity distorts the spatial distribution of neutrons and gamma rays, the stronger, the larger its volume and the greater the radius of the study corresponds to the radial zone of the cavity. But, since the distribution of the neutron and gamma fields is formed as a result of the nature of the filling of the well and its design, the lithology of the reservoir, its filtration-capacitive properties and gas saturation, as well as the features of the annular space and, including the presence of a technological cavity, to identify the cavity neutron methods, the study of one near zone is not enough. Radial sounding required.
Особенности формирования пространственных распределений для газонасыщенных пластов с технологической каверной и без нее (фиг.1 и 2) приводят к тому, что наличие каверны характеризуется увеличением показаний длинного зонда при одновременном уменьшении показаний короткого. Или в общем случае - увеличением показаний наиболее глубинных измерений при одновременном уменьшении показаний наименее глубинных. Наблюдаемая инверсия будет тем больше, чем больше радиус каверны при условии, что наиболее глубинные измерения определяются в основном свойствами самого коллектора.Features of the formation of spatial distributions for gas-saturated formations with and without a technological cavity (Figs. 1 and 2) lead to the fact that the presence of a cavity is characterized by an increase in the readings of a long probe while reducing the readings of a short one. Or in the general case - an increase in the readings of the deepest measurements while reducing the readings of the least deep. The observed inversion will be the larger, the larger the radius of the cavity, provided that the deepest measurements are determined mainly by the properties of the reservoir itself.
Для выявления наличия инверсии показаний результаты радиального зондирования отображают на одном поле диаграмм либо в стандартной лучевой геометрии, либо в геометрии сферических слоев (фиг.3). Выбор геометрии отображаемых параметров для предлагаемой технологии не принципиален. Во всех случаях технологическая каверна отражается на диаграммах локальным минимумом показаний малого зонда при максимальных показаниях большого, что обусловлено смещением пространственного распределения нейтронов в область больших расстояний и изменением позиционирования детекторов относительно зоны инверсии. Однако отображение показаний в геометрии сферических слоев предпочтительнее по сравнению с нормированными на показания в воде параметрами как в лучевой геометрии, так и сферических слоев, т.к. при одинаковом масштабе диаграмм не только выявляется наличие технологической каверны, но наиболее наглядно можно представить пространственное распределение в целом. Нормированные показания лишены этой возможности, поскольку показания в воде для каждого из зондов свои.To identify the presence of inversion of readings, the results of radial sounding are displayed on the same field of the diagrams either in standard beam geometry or in the geometry of spherical layers (Fig. 3). The choice of the geometry of the displayed parameters for the proposed technology is not fundamental. In all cases, the technological cavity is reflected in the diagrams by the local minimum of readings of the small probe at the maximum readings of the large one, which is due to a shift in the spatial distribution of neutrons to the region of large distances and a change in the positioning of the detectors relative to the inversion zone. However, the display of readings in the geometry of spherical layers is preferable in comparison with the parameters normalized to readings in water both in beam geometry and spherical layers, because with the same scale of the diagrams, not only the presence of a technological cavity is revealed, but the spatial distribution as a whole can be most clearly represented. Normalized readings are deprived of this possibility, since the readings in the water for each of the probes are different.
При сопоставлении результатов радиального зондирования для выявления технологических каверн руководствуются следующим принципом: в интервале каверны показания коротких зондов характеризуются минимумом, длинных - максимумом. Такая форма диаграмм интегральных параметров в интервале каверны, как видно из фиг.1 и 2, обусловлена смещением пространственного распределения нейтронов и/или гамма-квантов относительно фиксированных длин зондов за счет увеличения длины миграции нейтронов и/или гамма-квантов. В результате такого смещения пространственного распределения в зону больших расстояний происходит смена позиционирования одного или несколько коротких зондов измерительной системы из заинверсионной области пространственного распределения нейтронов и/или гамма-квантов в доинверсионную. Следствием изменения позиционирования зонда из заинверсионной области в доинверсионную является относительное изменение регистрируемой скорости счета нейтронов и/или гамма-квантов, что приводит к образованию локального минимума на диаграмме на фоне соответствующего газонасыщенному пласту общего максимума. В отличие от коротких зондов, длинные остаются в заинверсионной области, но приближаются к инверсии, что приводит к образованию локального максимума. Такая конфигурация диаграмм нейтронных методов, отражающих распределение нейтронного и нейтронного-гамма полей в газонасыщенном коллекторе, позволяет наиболее эффективно выявлять наличие технологической каверны.When comparing the results of radial sounding to identify technological cavities, they are guided by the following principle: in the interval of the cavity, the readings of short probes are characterized by a minimum, long - by a maximum. This form of integral parameter diagrams in the cavity interval, as can be seen from Figs. 1 and 2, is due to a shift in the spatial distribution of neutrons and / or gamma rays relative to fixed probe lengths due to an increase in the length of migration of neutrons and / or gamma rays. As a result of such a shift in the spatial distribution to the large-distance zone, the positioning of one or several short probes of the measuring system changes from the inversion region of the spatial distribution of neutrons and / or gamma rays to the inversion region. A consequence of a change in the positioning of the probe from the inversion to the inversion region is a relative change in the recorded counting rate of neutrons and / or gamma rays, which leads to the formation of a local minimum in the diagram against the background of the total maximum corresponding to the gas-saturated formation. In contrast to short probes, long ones remain in the inversion region, but approach inversion, which leads to the formation of a local maximum. This configuration of the diagrams of neutron methods reflecting the distribution of neutron and neutron-gamma fields in a gas-saturated collector allows the most efficient detection of the presence of a technological cavity.
Для практической реализации способа требуется многозондовая (двух и более зондовая) аппаратура нейтрон-нейтронного каротажа (ННК) и/или нейтронного гамма-каротажа (НТК), позволяющая осуществлять радиальное зондирование газоотдающего коллектора. Выбор нейтронного метода и его модификации для предлагаемой технологии не имеет особого значения, т.к. оба метода (ННК и НТК) при соответствующем подборе энергии источников излучения и длин зондов обеспечивают радиальное зондирование исследуемой среды.For the practical implementation of the method, a multi-probe (two or more probe) neutron-neutron logging (NOC) and / or gamma-ray neutron (NTK) logging equipment is required, which allows radial sensing of the gas-collecting manifold. The choice of the neutron method and its modification for the proposed technology is not of particular importance, because both methods (NWC and NTC) with an appropriate selection of the energy of radiation sources and probe lengths provide radial sounding of the medium under study.
При использовании метода нейтрон-нейтронного каротажа (ННК) по тепловым нейтронам в многозондовой модификации для обеспечения полноценного радиального зондирования количество зондов должно быть не менее трех. Измерения могут быть выполнены с аппаратурой многозондового нейтронного каротажа (ЗННК) или другой подобной.When using the neutron-neutron logging (NOC) method for thermal neutrons in a multi-probe modification to ensure complete radial sounding, the number of probes should be at least three. Measurements can be performed with multi-probe neutron logging (ZNNK) equipment or the like.
При использовании метода нейтронного гамма-каротажа (НТК) в многозондовой модификации зондирование исследуемого пласта осуществляют по плотности потока гамма-квантов радиационного захвата также с количеством зондов не менее трех. Измерения могут быть выполнены с аппаратурой многозондового нейтронного каротажа (ЗНГК).When using the neutron gamma-ray logging (NTC) method in multi-probe modification, sounding of the formation under study is carried out by the flux density of gamma rays of radiation capture with at least three probes. Measurements can be performed with multi-probe neutron logging (ZNGK) equipment.
Для радиального зондирования могут быть также использованы многометодные варианты:For radial sounding, multi-method options can also be used:
1. Два интегральных метода - двухзондовый нейтрон-нейтронный (2ННК) и двухзондовый нейтронный гамма-каротаж (2НГК), с длинами зондовых установок от 25 до 65 см.1. Two integrated methods - two-probe neutron-neutron (2NNK) and two-probe neutron gamma-ray logging (2NGK), with probe lengths from 25 to 65 cm.
2. Спектрометрический двухзондовый нейтронный гамма-каротаж широкодиапазонный (2СНГК-Ш), позволяющий одновременно и на одном детекторе измерять плотность потока гамма-квантов радиационного захвата и определять плотность потока тепловых нейтронов по излучению от борного фильтра-конвертора, что дает возможность выполнять измерения 2ННК + 2НГК за одну спуско-подъемную операцию;2. Wide-range spectrometric dual-probe neutron gamma-ray logging (2СНГК-Ш), which allows simultaneously and on one detector to measure the flux density of gamma rays of radiation capture and to determine the flux density of thermal neutrons from radiation from a boron filter converter, which makes it possible to perform 2NNK + measurements 2NGK for one trip;
3. Комплекс нейтронных методов разной модификации (стационарной и импульсной) в многозондовом варианте, что позволяет выполнить радиальное зондирование исследуемой среды в ближней зоне по зондам стационарного ННК и в дальней - по зондам импульсного ННК, поскольку длина миграции нейтронов с начальной энергией 14 МэВ больше, чем для нейтронов, излучающихся стационарными источниками.3. A complex of neutron methods of various modifications (stationary and pulsed) in the multi-probe version, which allows radial sounding of the test medium in the near zone using probes of a stationary NW and in the far one using pulsed NW probes, since the length of neutron migration with an initial energy of 14 MeV is longer than for neutrons emitted by stationary sources.
Измерения могут быть выполнены двухзондовой аппаратурой радиоактивного каротажа со стационарным источником быстрых нейтронов и аппаратурой двухзондового импульсного нейтронного каротажа. Этот комплекс может быть использован в варианте НТК.Measurements can be performed using dual-probe radioactive logging equipment with a stationary source of fast neutrons and dual-probe pulsed neutron logging equipment. This complex can be used in the NTK version.
Длины зондовых устройств нейтронных методов выбираются в диапазоне стандартных зондов (20-70 см) с учетом глубинности применяемого метода, исходя из нейтронных и гамма-лучевых свойств изучаемых пластов так, чтобы они позволяли исследовать прискважинную и околоскважинную зоны, а также газонасыщенный пласт, что соответствует ближней, средней и дальней зонам исследований. При этом принимается во внимание типовая конструкция скважин и ядерные свойства горных пород коллектора, а также возможность заполнения каверны влажным газом.The lengths of the probe devices of neutron methods are selected in the range of standard probes (20-70 cm), taking into account the depth of the method used, based on the neutron and gamma ray properties of the studied formations so that they allow the study of the near-wellbore and near-wellbore zones, as well as a gas-saturated formation, which corresponds to near, middle and far research areas. In this case, the typical design of the wells and the nuclear properties of the rocks of the reservoir, as well as the possibility of filling the cavity with moist gas, are taken into account.
По предложенному способу работы выполняются в следующей последовательности:According to the proposed method, the work is performed in the following sequence:
1. Осуществляют радиальное зондирование газонасыщенного коллектора, облучая его потоком быстрых нейтронов, посредством регистрации плотности потоков нейтронного и/или гамма-излучения на нескольких расстояниях от источника излучения быстрых нейтронов многозондовой (двух и более зондовой) аппаратурой нейтрон-нейтронного каротажа и/или нейтронного гамма-каротажа со стандартными длинами зондов от 20 до 70 см или при выполнении ряда последовательных измерений по скважине с разными длинами зондов и/или модификациями нейтронных методов.1. Radial sounding of a gas-saturated collector is carried out by irradiating it with a fast neutron flux by recording the density of neutron and / or gamma radiation fluxes at several distances from a fast neutron radiation source using multi-probe (two or more probe) neutron-neutron logging and / or neutron gamma instruments - logging with standard probe lengths from 20 to 70 cm or when performing a series of consecutive measurements in a well with different probe lengths and / or modifications of neutron methods.
2. Выполняют сопоставление результатов измерений, для чего строят диаграммы всех показаний зондирования на одном поле, используя наиболее глубинные показания в качестве опорных.2. Comparison of the measurement results is carried out, for which diagrams of all sounding readings are plotted on the same field, using the deepest readings as reference ones.
4. По наличию локальной инверсии (минимума) наименее глубинных показаний относительно опорных (наиболее глубинных) делают заключение о существовании технологической каверны в интервале газоотдающего коллектора.4. Based on the presence of a local inversion (minimum) of the least deep readings relative to the reference (most deep) readings, they conclude that there is a technological cavity in the interval of the gas outlet manifold.
В зависимости от радиальных размеров каверны и влажности заполняющего ее газа, диаграммы промежуточных между наименее и наиболее глубинными показаниями могут характеризоваться как минимумами, так и максимумами.Depending on the radial dimensions of the cavity and the humidity of the gas filling it, the diagrams intermediate between the least and deepest readings can be characterized by both minima and maxima.
На фиг.1 и 2 показаны соответственно относительные пространственные распределения тепловых нейтронов и гамма-квантов радиационного захвата для модели газонасыщенного кварцевого песка с пористостью 36%, где кривая 1 - в колонне вода, за колонной вода, 2 - за колонной вода, 3 - за колонной газ (R=29 мм), 4 - за колонной газ (R=37 мм), 5 за колонной газ (R=75 мм).Figures 1 and 2 respectively show the relative spatial distributions of thermal neutrons and gamma rays of radiation capture for a model of gas-saturated quartz sand with a porosity of 36%, where
В модель спущена стальная обсадная колонна диаметром 154 мм. Радиальное расстояние между колонной и пластом (R) изменялось, составляя 29, 37 и 75 мм, что позволило моделировать изменение радиуса каверны (глубину или протяженность каверны в радиальном направлении) в виде зазора колонна-пласт. Пространственные распределения показаний нейтронных методов (Ni) построены в геометрии сферических слоев, т.е. через полный телесный угол. Это позволяет наиболее наглядно представить протекание основных процессов переноса нейтронов и гамма-квантов в веществе, а также по положению зонда относительно экстремума распределения легко определить, в какой из областей распределения (доинверсионной, инверсионной или заинверсионной) осуществляются измерения каждым из зондов. На распределениях обозначены точки, соответствующие показаниям зондов. На распределениях обозначены точки, соответствующие показаниям зондов 30 и 55 см (X). Для удобства распределения Ni нормированы на максимальное значение Ni в геометрии сферических слоев (Nmax).A steel casing 154 mm in diameter was lowered into the model. The radial distance between the column and the formation (R) varied, amounting to 29, 37, and 75 mm, which allowed us to simulate a change in the radius of the cavity (depth or extent of the cavity in the radial direction) in the form of a column-formation gap. Spatial distributions of neutron method (Ni) readings are constructed in the geometry of spherical layers, i.e. through a full solid angle. This allows you to most clearly visualize the course of the main processes of neutron and gamma-ray transfer in matter, as well as the position of the probe relative to the extremum of the distribution, it is easy to determine which of the distribution areas (pre-inversion, inversion or inversion) is measured by each of the probes. On the distributions, points corresponding to the readings of the probes are indicated. On the distributions, points corresponding to the readings of the
На фиг.1 и 2 видно, что при увеличении зазора между эксплуатационной колонной и пластом максимум пространственного распределения смещается в область больших расстояний.Figures 1 and 2 show that with an increase in the gap between the production string and the formation, the maximum spatial distribution shifts to the region of large distances.
Например, на фиг.1 с увеличением R до 75 мм при заполнении колонны газом экстремум распределения нейтронов смещается с 27 см до 43 см. В результате зонд 30 см перемещается в доинверсионную область, зонд длиной 40 см - в инверсионную область, а зонд 55 см остается в заинверсионной, но перемещается ближе к инверсионной области. Таким образом, короткие зонды из инверсионной и заинверсионной области распределения оказываются в доинверсионной, средние - в инверсионной, а наиболее длинные смещаются ближе к зоне экстремума. Это обусловлено тем, что в случае увеличения газозаполненного объема в прискважинной зоне, в частности в случае существования технологической каверны, длина миграции нейтронов и гамма-квантов увеличивается.For example, in Fig. 1, with increasing R to 75 mm, when the column is filled with gas, the extremum of the neutron distribution shifts from 27 cm to 43 cm. As a result, the 30 cm probe moves to the inversion region, the 40 cm probe to the inversion region, and the probe 55 cm remains in the inversion, but moves closer to the inversion region. Thus, short probes from the inversion and inversion region of the distribution appear in the pre-inversion region, medium ones in the inversion region, and the longest ones move closer to the extremum zone. This is due to the fact that in the case of an increase in the gas-filled volume in the near-wellbore zone, in particular in the case of the existence of a technological cavity, the length of migration of neutrons and gamma rays increases.
Влажный газ характеризуется повышенными сечениями рассеяния и поглощения нейтронов за счет более высокого водородосодержания, в результате чего для каверны, заполненной влажным газом, наблюдается меньшее смещение экстремума распределения нейтронов, чем для каверны с сухим газом. Предельным случаем повышения влажности газа в каверне является заполнение каверны водой. На фиг.1 и 2 этот случай показан под условным обозначением «за колонной вода».Wet gas is characterized by increased cross sections for neutron scattering and absorption due to a higher hydrogen content, as a result of which a smaller displacement of the extremum of the neutron distribution is observed for a cavity filled with wet gas than for a cavity with dry gas. The limiting case of increasing the humidity of the gas in the cavity is filling the cavity with water. In figures 1 and 2, this case is shown under the symbol "behind the column of water."
На фиг.3 показаны показания короткого и длинного зондов ННК импульсной (ИННК) и стационарной (ННК) модификаций в различных геометриях.Figure 3 shows the readings of the short and long probes of pulsed NOCs (INCs) and stationary (NOCs) modifications in various geometries.
На фиг.4 показан принцип выявления технологических каверн по интегральным показаниям коротких и длинных зондов нейтронных методов.Figure 4 shows the principle of identifying technological cavities by the integrated readings of short and long probes of neutron methods.
В данном случае зона с наименьшим радиусом исследований характеризуется показаниями малого зонда ННК (ННК-30 см).In this case, the zone with the smallest radius of research is characterized by the readings of a small NOC probe (NOC-30 cm).
Зона с наибольшим радиусом характеризуется показаниями большого зонда НТК (НГК-55 см).The zone with the largest radius is characterized by the readings of a large NTK probe (NGK-55 cm).
Соответственно каверна выявляется по минимальным показаниям ННК-30 и максимальным НГК-55. Закономерное поведение аномалий на диаграммах зондов, характеризующих промежуточные зоны (ННК-55 см и НГК-30 см), подтверждает наличие газонаполненной каверны.Accordingly, the cavity is detected by the minimum indications of NNK-30 and maximum NGK-55. The regular behavior of the anomalies in the diagrams of the probes characterizing the intermediate zones (NNK-55 cm and NGK-30 cm) confirms the presence of a gas-filled cavity.
Здесь же обозначены радиусы каверн, выявленных методом ИННК (Rkv_ign см), и методом СНГК (Rkv_sngk см).The radii of the caverns identified by the INK method (Rkv_ign cm) and the SSC method (Rkv_sngk cm) are also indicated here.
На фиг.5 показан пример выявления каверн заявленным способом в газоотдающем коллекторе скважины ПХГ. Показания методов приведены в геометрии сферических слоев. Измерения выполнены с закрытым (стационарным) радионуклидным источником излучения (ЗРнИ) быстрых нейтронов плутоний-берилиевого (Pu-Ве) состава и импульсным источником быстрых нейтронов типа ИГ-101.Figure 5 shows an example of revealing caverns of the claimed method in a gas-producing reservoir of an underground gas storage well. The indications of the methods are given in the geometry of the spherical layers. The measurements were performed with a closed (stationary) radionuclide radiation source (SRNI) of fast neutrons of plutonium-beryllium (Pu-Be) composition and a pulsed source of fast neutrons of the IG-101 type.
В пласте выявлены две каверны. Верхняя каверна (972.5-973.0 м) выделяется по разнонаправленным изменениям показаний малых и больших зондов ЗННК, ЗНГК, 2СНГК-Ш и 2ННК, однако не идентифицируется по этому признаку для 2ИННК, т.к. ИННК является наиболее глубинным методом и реагирует на каверну слабо. Нижняя каверна (974.4-975.0 м) по интегральным показаниям ИННК видна еще хуже. Особенность этой каверны заключается в том, что, в отличие от верхней, она заполнена газом повышенной влажности, на что, в частности, указывают показания влагомера.Two caverns have been identified in the reservoir. The upper cavity (972.5–973.0 m) is distinguished by multidirectional changes in the readings of small and large probes ZNNA, ZNGK, 2SNGK-Sh and 2NNK, however, it is not identified by this sign for 2INK, because INNK is the most in-depth method and reacts weakly to the cavity. The lower cavern (974.4-975.0 m) is even worse visible by the integrated INK readings. The peculiarity of this cavity is that, unlike the top, it is filled with a gas of high humidity, as indicated, in particular, by the readings of the hygrometer.
Малые зонды стационарных методов в интервале верхней каверны больше смещены в доинверсионную область распределения, чем в интервале нижней. Как видно на фиг.5, в интервале верхней каверны показания ННК зонда-55 см > ННК зонда-30 см > ННК-28 см.Small probes of stationary methods in the interval of the upper cavity are more shifted to the pre-inversion distribution region than in the interval of the lower one. As can be seen in figure 5, in the interval of the upper cavity of the testimony of the NNK probe-55 cm> NNK probe-30 cm> NNK-28 see
Для ЗНГК наблюдается аналогичное соотношение показаний с той разницей, что глубинность метода больше, чем ННК.For ZNGK there is a similar correlation of readings with the difference that the depth of the method is greater than the NWK.
Для заполненной влажным газом нижней каверны наблюдается меньшее смещение в доинверсионную область короткого зонда, средний зонд располагается практически в зоне инверсии, большой - заинверсионный. Закономерность поведения параметров короткого зонда в интервале каверны сохраняется (показания длинного зонда увеличиваются, показания среднего и короткого уменьшаются). Таким образом, предлагаемый способ выявления каверны по локальному максимуму длинного зонда и соответствующему ему локальному минимуму короткого зонда, с учетом поведения среднего, действует независимо от влажности заполняющего каверну газа.For the lower cavity filled with moist gas, there is a smaller displacement of the short probe into the pre-inversion region, the middle probe is located almost in the inversion zone, and the large probe is inversion. The regularity of the behavior of the parameters of the short probe in the interval of the cavity remains (the readings of the long probe increase, the readings of the middle and short decrease). Thus, the proposed method for detecting a cavity by the local maximum of the long probe and the corresponding local minimum of the short probe, taking into account the behavior of the middle one, operates regardless of the humidity of the gas filling the cavity.
На фиг.6 показан пример перехода обоих зондов 2ННК и малого зонда ИННК в доинверсионную область для верхней каверны (771.0-771.8 м). Это указывает на то, что радиус этой каверны превышает радиус каверны, показанной на фиг.5 в интервале 972.5-973.0 м.Figure 6 shows an example of the transition of both 2NNA probes and a small INN probe into the pre-inversion region for the upper cavity (771.0-771.8 m). This indicates that the radius of this cavity exceeds the radius of the cavity shown in Fig. 5 in the interval 972.5-973.0 m.
Ожидаемый от использования предложенного способа экономический эффект превышает эффект от используемого в настоящее время способа-аналога, основанного на применении временных однозондовых измерений НТК, так как в отличие от аналога предлагаемый способ дает возможность выявить каверну не зависимо от первичной и текущей газонасыщенности коллектора.The economic effect expected from the use of the proposed method exceeds the effect of the analogue method currently used, based on the use of temporary single-probe NTK measurements, since, in contrast to the analogue, the proposed method makes it possible to detect a cavity regardless of the primary and current gas saturation of the collector.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012152589/03A RU2515752C1 (en) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | Detection of temporary cavities in gas discharging manifolds of gas wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012152589/03A RU2515752C1 (en) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | Detection of temporary cavities in gas discharging manifolds of gas wells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2515752C1 true RU2515752C1 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50778747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012152589/03A RU2515752C1 (en) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | Detection of temporary cavities in gas discharging manifolds of gas wells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2515752C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599650C1 (en) * | 2015-09-21 | 2016-10-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of detecting intervals of cracks and their characteristics in benches crossed by well |
| RU2703051C1 (en) * | 2019-02-18 | 2019-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные нефтегазовые технологии" (ООО "ИНГТ") | Method for control of tightness of coupling joints of a production string and detection of intervals of gas accumulations in operating gas wells with stationary neutron methods |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3567935A (en) * | 1968-02-07 | 1971-03-02 | Schlumberger Technology Corp | Measuring apparatus and method |
| US3662172A (en) * | 1969-10-24 | 1972-05-09 | Dresser Ind | Radioactivity well logging system having a pad mounted neutron source and a centralized radiation detector that provides compensation for borehole fluid density and borehole diameter variations |
| SU1147163A1 (en) * | 1984-03-13 | 1995-07-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Device for multiprobe neutron logging |
| RU1850U1 (en) * | 1994-07-12 | 1996-03-16 | Всероссийский научно-исследовательский институт разведочной геофизики "Рудгеофизика" | DEVICE FOR NEUTRON LOGGING |
-
2012
- 2012-12-06 RU RU2012152589/03A patent/RU2515752C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3567935A (en) * | 1968-02-07 | 1971-03-02 | Schlumberger Technology Corp | Measuring apparatus and method |
| US3662172A (en) * | 1969-10-24 | 1972-05-09 | Dresser Ind | Radioactivity well logging system having a pad mounted neutron source and a centralized radiation detector that provides compensation for borehole fluid density and borehole diameter variations |
| SU1147163A1 (en) * | 1984-03-13 | 1995-07-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Device for multiprobe neutron logging |
| RU1850U1 (en) * | 1994-07-12 | 1996-03-16 | Всероссийский научно-исследовательский институт разведочной геофизики "Рудгеофизика" | DEVICE FOR NEUTRON LOGGING |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФИЛИППОВ Е.М. Ядерная разведка полезных ископаемых, Справочник, Киев, Наукова думка,1978, с.108. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599650C1 (en) * | 2015-09-21 | 2016-10-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of detecting intervals of cracks and their characteristics in benches crossed by well |
| RU2703051C1 (en) * | 2019-02-18 | 2019-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные нефтегазовые технологии" (ООО "ИНГТ") | Method for control of tightness of coupling joints of a production string and detection of intervals of gas accumulations in operating gas wells with stationary neutron methods |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhuang et al. | Dynamic well testing in petroleum exploration and development | |
| Cardiff et al. | Information content of slug tests for estimating hydraulic properties in realistic, high-conductivity aquifer scenarios | |
| NO20120994A1 (en) | Method and apparatus for determining 3-phase saturation through wellbore casing | |
| CN105487135A (en) | Sedimentary basin type underground heat resource classification method | |
| US20210389495A1 (en) | Systems and methods for determining the presence of cement behind at least one casing using spectroscopy measurement | |
| CN113156503B (en) | AVO inversion-based coal and gas outburst danger area prediction method | |
| RU2515752C1 (en) | Detection of temporary cavities in gas discharging manifolds of gas wells | |
| BR102015011553B1 (en) | TOOL CALIBRATION SYSTEM FOR GAMMA-PROFILING FOR USE IN MINERAL EXPLORATION; AND METHOD FOR CALIBRATION OF A GAMMA-GAMMA PROFILETING TOOL IN ONE SITE | |
| Li et al. | Numerical analysis of neutron moisture probe measurements | |
| Paillet | Use of geophysical well logs in evaluating crystalline rocks for siting of radioactive-waste repositories | |
| US20110167896A1 (en) | Estimation of reservoir permeability | |
| RU2476671C1 (en) | Method for determining saturation of reservoir beds of oil and gas wells as per system of neutron methods (versions) | |
| RU2632800C2 (en) | Method for determining actual oil saturation factor in well when developing oil-bearing formation | |
| Cantini et al. | Integrated log interpretation approach for underground gas storage characterization | |
| Steingrimsson | Geothermal well logging: Geological wireline logs and fracture imaging | |
| Chen et al. | Study on Monitoring Reservoir Gas Density by Pulsed Neutron Logging | |
| Jiao et al. | Challenges for commercial-scale CCS in the saline aquifer: A case study—Wyoming CarbonSAFE DF project, Powder River Basin, Wyoming | |
| Xie et al. | An enhanced method for gas evaluation by pulsed neutron logging technology in tight reservoirs | |
| RU2703051C1 (en) | Method for control of tightness of coupling joints of a production string and detection of intervals of gas accumulations in operating gas wells with stationary neutron methods | |
| Yunfeng et al. | Analysis of slug interference tests conducted in an artificial fracture | |
| Sanyal | One Discipline, Two Arenas–Reservoir Engineering In Geothermal and Petroleum Industries | |
| Macini et al. | Measuring reservoir compaction through radioactive marker technique | |
| RU2692088C1 (en) | Method of assessing the phase state of hydrocarbon fluids in porous space of oil and gas condensate reservoirs by a complex of neural methods | |
| RU2799223C1 (en) | Method for determining cement stone voids filled with mineralized fluid in cased wells of oil and gas condensate fields | |
| CN207795243U (en) | A kind of multiduty pulsed neutron log instrument |