СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ЗАКОЛОННЫХ КАВЕРН

Изобретение относится к области капитального и текущего ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно к ремонтно-изоляционным работам в эксплуатационных газовых скважинах.

Известен способ определения объема скважины при проведении геофизических исследований скважины с помощью специального прибора (каверномера) с системой рычагов, позволяющий построить зависимость конфигурации поперечного сечения скважины от ее глубины. Объем каверн в этом случае определяется как разность фактического объема скважины (определенного согласно вышеприведенному способу) и теоретического объема скважины.

Основным недостатком данного способа является невозможность определения объема каверн, образующихся за эксплуатационной колонной в процессе эксплуатации скважины. Одним из недостатков данного способа является также невозможность определения каверн, размеры которых больше проходного диаметра прибора с максимально выдвинутыми рычагами.

Предлагаемый способ определения каверн позволяет рассчитать объем заколонных каверн в эксплуатационной газовой скважине, подлежащей ремонту, без использования специального геофизического оборудования на основе промысловых данных эксплуатации скважины.

При длительной разработке газовых месторождений, продуктивные коллекторы которых сложены неустойчивыми песчаниками, происходит интенсивное разрушение околоскважинной зоны продуктивного пласта с образованием заколонных каверн. Образование этих каверн может сопровождаться интенсивным обводнением скважин, что в дальнейшем приводит к проведению ремонтно-изоляционных работ (РИР) в скважине. Для проведения ремонтно-изоляционных работ необходимо руководствоваться правильной оценкой объема заколонных каверн, что позволило бы свести к минимуму брак при РИР.

При проведении комплекса газодинамических исследований во время эксплуатации скважины измеряется величина q - содержание песка в продукции скважины, размерность которой равна г/м³. Зная q и дебит скважины V в м³/сут, можно определить общее количество песка, выносимое скважиной в сутки:

Q_п=V*q.

Предположим, что с начала эксплуатации скважины было выполнено несколько замеров, например 4. Нанесем эти замеры на график зависимости Q_п=f(t), переведя их в точки координатной плоскости, где t - время, прошедшее с момента ввода скважины в эксплуатацию до искомого замера. Таким образом на координатную плоскость наносятся четыре точки. Полученные данные обрабатываются методами математической статистики и строится эмпирическая кривая зависимости Q_п=f(t), показанная на черт. 1.

Суммарное количество песка, вынесенное скважиной к определенному моменту времени t₁, равно:

Оно будет численно равно площади фигуры, расположенной между графиком зависимости Q_п=f(t) и осью абсцисс (черт. 1). Так как последний замер скважины был сделан в момент времени t₄, то общее количество песка, вынесенное скважиной к этому моменту времени, составит:

Кривая зависимости Q_п=f(t) экстраполируется до нулевого момента времени в одном направлении и до момента времени, для которого необходимо найти суммарный вынос песка, в другом направлении. Таким образом, количество песка, вынесенное скважиной в любой момент времени, можно определить по найденной эмпирической зависимости Q_п=f(t).

Количество песка, вынесенное из скважины к моменту времени t₄, может быть приблизительно выражено площадью прямоугольного треугольника ОАВ, катетами которого являются численные значения t₄ и Q₄:

Какая-то часть песка, вынесенного из продуктивного коллектора, оседает на забое скважины и со временем уплотняется. Объем песка, аккумулированного на забое, можно определить по формуле:

V_з=0,785*(h_зи-h_зт)*D_в

Масса песка определяется по формуле:

Q_з=ρ_п*V_з,

где h_зи - глубина искусственного забоя, м;

h_зт - глубина текущего забоя, м;

ρ_п - плотность песка, кг/м³;

D_в - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м.

Общее количество песка, вынесенное из пласта, будет равно:

Q=Q_сум+Q_з

Учитывая, что продуктивный коллектор заглинизирован, определим общее количество вынесенной породы:

Q_п=Q_сум+Q_з+Q_гл=(Q_сум+Q_з)+k*(Q_сум+Q_з)=(k+1)*(Q_сум+Q_з),

где k - коэффициент заглинизированности коллектора. Зная пористость коллектора, можно определить объем породы, вынесенной из ПЗП (призабойная зона пласта).

Сначала определим объем скелета вынесенной породы V_c:

V_c=(Q_сум+Q_з)/ρ_п+k*(Q_сум+Q_з)/ρ_гл

Объем порового пространства будет равен:

V_пор=k_п*V_пород

где ρ_гл - удельный вес глины;

к_п - коэффициент пористости;

V_пород - объем вынесенной породы.

Так как объем породы

V_пород=V_с+V_пор=V_с+k_п*V_пород,

то V_пород=V_c/(1-k_п) или

Найденная по формуле (1) величина V_пород и будет равна объему заколонной каверны в ПЗП.

Объем песка Q_з, аккумулированный на забое скважины, определяется исходя из высоты песчаной пробки на забое скважины; коэффициенты пористости и глинизации продуктивного пласта являются известными геолого-промысловыми величинами.

Чтобы оперативно и с достаточной степенью точности определить величину Q_сум в промысловых условиях, необходимо найти площадь заштрихованной фигуры на черт. 2, образованной ломаной OABCD с осью абсцисс t, где т. А, В, С и D представляют собой точки с координатами (t₁,Q₁), (t₂,Q₂), (t₃,Q₃) и (t₄,Q₄). Искомая площадь представляет собой сумму площадей простых геометрических фигур, которые можно определить при помощи элементарных алгебраических формул.

Таким образом, предлагаемый способ определения объема заколонных каверн позволяет оперативно и с достаточной степенью точности рассчитать объем заколонных каверн в промысловых условиях без привлечения дорогостоящих геофизических методов, что выгодно отличает его от альтернативного метода с использованием каверномера.