Термометрические методы исследования скважин

По данным термометрических исследований скважин выделяют продуктивные горизонты, определяют границы кровли и подошвы пласта, находят интервалы поглощений жидкости. По эпюре распределения температур в стволе скважины определяют: глу­бину, на которой начинает выделяться парафин; места нарушения герметичности колонны труб; техническое состояние обсадной колонны; высоту подъема цементного кольца; наличие затрубной циркуляции вод.

Термометрия скважин — не только один из важнейших мето­дов геофизических исследований, но и один из эффективных спо­собов изучения гидродинамического состояния залежи и решения ряда технических вопросов при бурении и эксплуатации скважин. Этот метод исследования позволяет значительно сократить пе­риод освоения многопластовых месторождений (путем совмест­ного испытания всего разреза), контролировать работу каждого горизонта в процессе разработки, выявлять пропластки, по кото­рым прорывается вода или газ, обнаруживать подземные утечки газа и др.

Многочисленные исследования (практические и теоретические) свидетельствуют о возможности использования термометрии неф­тяных и газовых скважин для определения параметров пласта.

Б. Б. Лапук показал, что процесс движения жидкости в по­ристой среде дроссельный и характеризуется постоянством тепло­содержания. Теплосодержание вещества в пористой среде

(V.18)

где i — теплосодержание в Дж/кг; С_р — теплоемкость при по­стоянном давлении в Дж/(кг^.К); Т — абсолютная температура в К; ε _g — коэффициент Джоуля — Томсона в Па^-1.К; р — давле­ние в Па.

Коэффициент Джоуля — Томсона

(V.19)

где A_м — механический эквивалент тепловой энергии в Дж/(кг*м); v — удельный объем в м³/H; dv/dT — производная функции v = F (Т) при постоянном давлении.

Значение коэффициента Джоуля — Томсона может быть поло­жительным и отрицательным в зависимости от того, какая вели­чина больше Т (dv/dT) или v. Так, например, коэффициент Джо­уля— Томсона изменяется для воды от - 0, 15 до - 0, 25 МПа^{-1 .}К, для нефти — от - 0, 4 до - 0, 6 МПа^{-1 .}К.

По кривым v = F (Т), построенным для различных жидкостей, можно найти dv/dT и v.

При постоянстве теплосодержания (di = 0) прирост темпера­туры дросселирующего вещества

(V.20)
Здесь T — изменение температуры в К; р_заб — изменение давления в Па.

С помощью зависимости (V.20) можно определить изменение температуры дросселирующего вещества при условии полного отсутствия теплообмена между этим веществом и породой. Однако в реальных условиях вследствие большой поверхности контакта происходит интенсивный теплообмен между дросселиру­ющим веществом и породой пласта. Большое значение тепло­емкости скелета пласта способствует торможению изменения температуры; температура изменяется медленно и только после продолжительного времени она приближается к значениям, опре­деляемым формулой (V.20).

При сопоставлении кривых восстановления температуры с кри­выми восстановления давления, снятых одновременно для одних и тех же скважин, можно определить параметры пласта. С этой целью подставив в зависимость (V.20) вместо перепада давления Δ Р_заб его значение, получим

Из последнего равенства с помощью кривой восстановления температуры определим гидропроводность пласта

а затем и пьезопроводность (относительную)

(V.21)

где А — отрезок, отсекаемый на оси ординат прямой, касатель­ной к кривой восстановления температуры.

Термометрирование позволяет определять параметры пласта не только при водонапорном режиме, как это было показано, но и при режиме растворенного газа. Правда, метод определения этих параметров достаточно сложный.

В процессе температурных исследований на многих газовых и нефтяных месторождениях Советского Союза было выявлено, что при притоке газовой или совместно газовой и жидкой фаз в определенных условиях отмечается понижение, а в случае фильтрации жидкости некоторое увеличение температуры в призабойной зоне. Однако при фильтрации газов в призабойной зоне глубоко залегающих пластов в зависимости от пластовых температуры и давления, а также от депрессии на пласт газ может или нагреваться или охлаждаться. Абсолютное значение измене­ния температуры может быть относительно велико.