Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Каротажный опробователь пластов для нефтегазопоисковых геохимических скважин

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Каротажный опробователь пластов для нефтегазопоисковых геохимических скважин"

1 О 3 9 8]

министерство геологам ссср

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ.ПРОЕКТНС-КОНСТРУК-ТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ, ГКО 1'И-«ИЧЕСКИХ И ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

С ВНИИгеоинформсистем )

. КАРОТАКНЫЙ ОПРОБОВАТЕЛЬ ПЛАСТОВ ДЛЯ НЕОТЕГАЗО-ЮИСКОВНХ ГЕОЙЕ-ИЧЕСКИХ СКВАЖИН

Специальность 04.0С.12 - Геофизические метода

На правах рукописи

Попов Юрий Михайлович

УДК 550.832.9.08

поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990

/

Работа выполнена во Бсьооязнои научно-исследовательском и проектно-конструкторском института геофизических методов исследований, испытаний и контроля нефтегазоразвеДочных скважин ( ВИЛЛ К ) научно-производственного объединения "Сопзпромгео-фиэика" Министерства геологии СССР и заочной аспирантуре БНИИ-геоинформсистем.

Научный руководитель:

- доктор технических наук,заслуженный деятель нау"и и техники Е\ССР, профессор Бродский П.А.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук,профессор Померанц Л.И. 'ВНШ-Геофизика, г.Москва)

- кандидат технических наук Ягодкин В.В. ( ВНИИгеоинфоры-ск^теы,г.Москва )

Ведущее предприятие: Производственное объединение "Саратов-

нефгг ^геофизика" г.Саратов Защита диссертации состоится * УИМЦ 1990г. в я « 00 часов на заседании специализированного совета Д 071.10.01 по задате диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Всесоюзном научно-исследовательском проектно-конструкторском и технологическом институте геологических,геофизических и геохикическчх информационных систем ( ВНИИгеоинфоры-систем ) по адресу: 113105, Москва, Варшавское шоссе,8.

С диссертацией ыожь, ознакомиться в геолфондах Института.

Автореферат разослан " ¿3 " , 1990г. Ученый секретарь специализированно, о

совета - доктор геолого-минералогических наук _ В.С.Лебеде

3.

Обсая характеристика работы.

!' " - ■

• иТ<-"' Актуальность проблемы. Плаки пепэстроЯхп экономик;; стгпны

У'-тм-

" требуют льтзнсификации геологоразведочных работ на основе мирского внедрения высокоэф*;активных технология разводки полезных ископаемых. Предстоит повысить эффективность поисюзо-ра-.одоч-ных работ и на этапе геохимических поисков месторождения не;ти и газа (ГПНГО.

Важным резервом повыеснич г^^ективности газогого метола ГПНГ является внедрение в практику геохимических исследования метода опробования пластов приборки на кароталном кабеле ССПК). Метод ОПК, обеспечивапсия отбор г. Винос на поверхность герметизированных проб пластовых флшиог и регистрации гидродинамических параметров процессов опробовг.ния получил пгнрокое применение при геофизических исследованиях глубоких нефтяных и газовых ск-'.а.тин, гидрогеологичес их исследованиях и исследованиях угольных скважин.

Однако особенности применения опробэвателеп г^астсв в гес-хкмических сквааинах при отборе пластовых ¿лендов на глубина: от первых десятков метров до одного-пелутега километров и специфичность требований к отбираемым геохимическим пробам практически исключает воэмо.жость применения серийных сппсбоз&тсде.'; 1.ластов.

Задача создания аппаратуры опробования пластов для исследования нефтегазопоисковых геохимических сквахин с целью повышения их информативности была поставлена перед автором.

Цель работы. Создание аппаратуры и методики опробования пластов приборами на кабеле в нефтегазопоисковых геохимически сквахинах.

СсноБ1шо задачи работы: .

- исследование гидродинамических и массообменных процессов, г.ротекавькх при опробовании нефтегазолоисковых геохимически* скважин;

- анализ геолого-технических условий применения опробова-телей пластов в нефтегаэопоисковых геохимических скважинах, тре-бозанил, предъявляемых к условиям отбора геохимических проб ОПК, определение основных технических и методических тресканий разрабатываемся апл. .атуре;

- исследовании принципиальных схем, выбор и обоснование г .рамгтров опробо" лтеля пластов на кабеле;

- разработка аппаратуры опробования пластов для нефте-газслоисковых геохимических сквааин, обеспечение ее широкой опытно-производственной проверки и возможности серийного зыпус-ха;

- совершенствование методики ОПК применительно к условш : и особенностям геохимических исследований зкваяин.

Методы исследования:

- анализ техники, технологии и метс-ики газового метода ГПНГ, технических и методических возможностей метода ОПК;

- построение мате .атической модели формирования газонасыщенности и состава проб ОПК;

- построение математических моделей гидродинамических процессов опробования пластов опробователями с изменяемым объемом правоприемника ;

- теоретические и экспериментальные исследования принципиальной схемы аппаратуры и ее функциональных узлов с обосно-занием основных параметров ; —

- скважинные эксперименты и опытно-методические работы.

Основные научные положения, выносимые на згигту:

1. Методические и технические требования к аппаратуре о::;-е-бователя пластов на кабеле для геохкмкче-ких ксгледсвач;:.''. ск:;а-кин.

2. Результаты иссладовани?. процессов, протекаяиг.х при опробовании пластов опробозателяки с изменяемым объеме яробо-приэмников.

3. Результаты исследования по обоснованно парачзтр.ов, принципиальных и конструктивна по ни.", аппаратуры 5 целом и ее функциональных узлов.

Научная новизна:

1. Теоретически устаногл ;.чы закономерности формирования газонасызенносги и газового состава пластовых проб СПК для различных гидрогазодиначических условия, показана необходимость ограничения действуй ей при опробовании депрессии на пласт ль величины, обеспечивали ей линейность ре тих а фильтрации пластовых флюидов к стоку опрсбоватсля.

2. Теоретически установлены закономерности гидродикачичсс-хих процессов опробования пластов приборачи с изменяемым объемом пробосборкика при отборе жидкости, газа, газированной жидкости, двухфазных потоков аласювых флюидов для режима, линейной фильтрации в пласте, и при отборе пластовых жидкостей для случая нелинейной фильтрации.

3. Предложены принципиально новая схема аппаратуры, обеспечивавшая выполнение основных методических и технических требований, и технические репения основных систем сквехинногс прибора С 10 авторских свидетельств СССР).

б.

Предложены нови*о уравнения для определения основных гидродинамических параметров пород по регистрируемым диаграммам давления, ociK jaHiiue на результатах исследований гидродинамических процессов опробования пластов приборами с изменяемом

об. ;мом пробосборликов.

Практически цзнность:

Разработана аппаратура и методика ОПК для исследований геохимических скса=.;:н. Б результате их использования традицион-нuri Hnicp геохимических проб (керн, промывочная хигчость, шлам, йоды естс-ствг.чкых водоисточников) дополняется пробами пластовых ■гл.е;:дов, обеспечивавшими высокую геохимическую информативность, возможность исследования практически лабоЛ точки интервала скве дины, Еысокуа точность привязки пробы к'конкретной точке зоны геохимического зондирования, воспроизводимость результатов и высокую технологичность отбора проб. Описание гидродинамических процессов опробования пластов приборами с изменяемым объем» пробосборника обеспечивает возможность их использования для on редг.*ения основных гидродинамических параметров пород.

Реализация рабе и 3 результате и^ следований создан ряд модификация опробоваталей пластов для геохимических исследован скважин СОПГГХ-А-7-I, ОПГХ-82, 0ПР-2Г-132-Г76, СПР-2ГМ), проше ших широкую ог.ытно-призвсдственнуи проверку. Сотрудниками ВКИГЛК при выполнении опытно-методических работ опробовано 6oj 400 скважин, отобрано свыяе 30ГЛ проб ОПК. В Туркменскую геолс разведочнуа экспедицию ПО Туркмзнгеология.передано 12 комплекс аппаратуры разных типов, которые использовались при в_лолнени1 работ в более IC00 екзазднах, при этом отобрано более 7500 run товых проб. Опро^ватели пластов 0ПР-2ГМ и ОПГХ-82 рекомендов" ны к серийному выпуску на Октябрьском экспериментальном завод

скважинной геофизической аппаратура.

Ожидаемый экономически.! э]фзкт только от внедрен;:.«; аппаратуры со га~ияет 2,8 тис.руб. в год на один хсмп.:е-кт. Лично автором выполнен основной объем теор. .ичеекпх исслодоi-.íí:--::*,: массооб!онных и гидродинамических процессов, лроте::а<>5.их ::ги опробовании геохимических с.з£-т:ин, разработаны принципиальнее о.оми и обшио виды опробоьааслеП СПР-<?Г-13'-I7Ó и 0ПР-2ГМ, гне •? теоретические и экспериментальные исследования ссмоы'их yj-.cn этих типов аппаратуры, предложена методика обработки ре.-удьтатсв применэнил СПК при геохимических исследованиях.

Апробация работы. Основные положения диссертационно;! работа докладывались и обсуждались кг • аучмо-прахтическо;! конференции "Развитие геофизических ксследо а: на не^ть и ras в -ападне;! Сибири" (г.Твмень, 1980г.), на ¡торо.Ч научно-технической конференции молодых специалистов Твис-нского геофизического треста (г.Твмень, 1982г.), на Бсосоазнои отраслевой г коле "Сг.ит внедрения геохимических меточв поисков к разведки месторождении не,тк и газа в Туркмении" (гог.Апхабаз, 1г85г.)

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, в т.ч. II авторских свидетельств ССС? на изобретения.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав основного содержания, заключения, содержит 152 страницы мааинописного текста, 70 рисунков, 12 таблиц, библиография - 126 наименований.

Содержание работы. В диссертационной работе прэдетазлень в основном результаты исследований и разработок, выполненных автором, при его участии и под его руководством в IS78-I937 гг. зо ВНИГИК (ранее КО ВНИИ1У.С).

В первой глазе рассмотрены организационные, методически« и технологические особенности газового метода ГПНГ, условия !!^\05.;енля углеводородных и неуглаводо родных газов в осадочных породах, состояние и развитие метода ОПК.

Газовый метод является основным в комплексе методов ГПНГ, обязательным для всех четырех стадий -роведения ГПНГ. Он изучает поля концентраций углеводородных и неуглеводородных газов закономерности их распространения по количеству и составу газов, содерхгЕ--:ся г ".робах корка, слама, промывочной жидкости, плаctoeüx есд из естес-оккых выходов.

ría лсискоБО-пцгкоч.чо:: ü летальной стадиях ГПНГ сследова-к::я пгси^едятся в опорных горизонтах нихкей геохимической зоны, вскрыти-х специально пробуренными геохимическими скважинами или с к 2.г/.кгмн структурного бурения, что создает необходимые предпосылки для внедрения метода СПК в практику газового метода ГПНГ. Отбираемые при иссле~?ван:;ях геохимические пробы должны быть достоверными, представительными, однозначно привязываться к конкретной точкч зоны геохимического зондирования. Выполнение стих требований доляно обеспечиваться лробоотборной аппарг 7рой, разработка которой в стране основана на работах В.И.йгодккна, В.Е.Тах-, А.В.Щедрина, А.П.Крылова, А.МЛевита и других исследователе.

Метод.ОПК получил в стране пирокое развитие в связи с работами, выполненными во ВНКИГКС под руководством Л.А.Бродского. А.И.ёионовым, З.Б.Тальновым, В.А.Исякаевым, Л.Г.Петро-сяном, М.Н.Еильковым, П.К.Куповы.., А.В.Еубеевым и другими исследователями был создан ряд аппаратуры для глубоких нефтяных, газовых, угольных и гидрогеологических скважин, создана теория опробования таких скважин, разработана методика интерпре-

тации получаемых результатов. Однако аппаратура для исследсга-нкя кефтегазопоисковых геохимических склслин ¡! ссстгетствуецая метод..ка требует специальных ;;сследоьы!.::Г. га;.-работе к, с: м<-ших предмэтом настоящей диссертации.

Вторая глава посвящена исследованию процессов, протеи:'.:: при опробовании геохимических скважин аппаратурой СЛл,и определению осковнкх методических и технических требовании разрабатываемой аппаратуре.

Осно?чой причиной искрений газснас'-ссшшсти и состава газов проб ОПК ио.лет стать возникмоьекие многофазного потока, с мех-фазньг; массообмексм, возмо:.ного пр:: опробо^а;:;:;: либо в случае существования в пласте но скольких фаз, либо при дегазации пластовой хидкости е пределах ворсн.-:н ;опрессии.

Анализ выполненных для пр. веденных ни>:е условий расчетов максимальных количеств газа заданного состава, растворенного в пластовой воде, показал, что деже при полном выделении растворенного газа при дс азации двухфазный поток мехет возникнуть только при депрессиях, близких к максимальным. Уменьшая дег.рессив, можно обеспечить условия, при ксторых газонаецген-ность и соотносение газовых компонентов пробы ОПК будет соответствовать аналогичным характеристикам пласта по растворенному газу.

Исследовались закономерности фор<ирования гаэонаси1,еннос-ти и состава газов в пробах ОПК при двухфазном потоке трастовой воды и газа, ¿ля заданной модели пласта-и каждого из трех составов газа, по типу преобладаисих газовых компонентов ко-делирусцих метановые, иетано-азотные и езотно-метановые газы, методами термодинамик:! фазовых равновесий рассчитывались исходные соотнопенкя газовых компонентов мезду лидке Я и газовой фазами, а также их измененные соотнопенкя в пределах ворони:

до.фссс;!::. Распределение да: сния в пределах воронки депрессии, радиусы дренирования по воде к газу, а такие соотношение поступи":;:* в пробосборник опробователя фаз, определялись с помоеьо уравнений, спис!1бсдс.их гидродинамические процессы опробования пластов приборами на кабеле. Количество каждого из газовых компонентов, посгупивпих в пробосборник в свободном и растворенном состоянии определялось графическим интегрированием по объему пласта распределений газов в пределах радиуса дренирования для газа и веды.

¡1сслодсванпл показали, что при опробовании пластов, содер-газ в растворенном и свободном состоянии, состаг газов пробы практически обладает с составом свободной газовой фазы пласта. Газокасыгеиности не пробы и пласта могут существенно отличаться. Однако, при определении соотношения фазовых прони-цаемостэй пласта по газу и веде возможно определение газонасы-сенности пласта по данным ОПК. Лля этого необходимо конструктивно обеспечить постоянство ееличины действующей при опробовании депрессии.

Все сказанное диктует необходимость рассмотрения гидродинамических аспектов процесса опробования применительно к выбранной принципиальной суме отбора проб пл-стовых флюидов,реализующей за счет принудительного изменения объема пробосборника снижение депрессии до величины, обеспечивавшей линейность режима фильтрацил пластовых глвг'ов, и поддержание ее постоянного значения в процессе отбора пробы.

Теоретические исследования, в; олненные автором, позволили описать гидродинамические процессы, протекаасие при отборе из пласта газа, Пластовых жидкостей, газированных жидкостей, двухфазных потоков пластовой жидкости и газа, пластовой воды и нефти в пробосборник из:- кяемзго объема при линейном режиме фильт-г®1

Анализ предложе них зависимостей показал их применимость для определения гидродинамических параметров пластов.

Автором бьло получено уравнение, описывающее закономерность изменения давления в пробосборникэ изменяемого объема для случая нелинейной фильтрации пластовых жидкостей, анализ которого под-тверди.т подобие диаграмм давления для различных режимов фильтрации, ч -иске его практическую ценность для решения задач гидродинамическою каротажа.

Все предлог нные уравнения были получены при тех ае допущениях, которые использовались при выводе :..;вестных зависимостей, описывающих фил'трацию пластов"х жидкостей в пробосборник постоянного объема, сохранена методика составления дифференциальных •равнений. Это позволило получить более ооиле у4 хвнения, пере, эдяцие в известные при исключение членов, учитывающих влияние скорости изменения „объема пробосборника, что подтверждает

« I

их справедливость. .

Требования к конструкции опробове эля шгтгов для структурно-геохимических скважин вьгге..л)т из методических и технологических особенностей.условий его применения.

I охим"ческие скважины вскрывапт разные по воз пасту отложения - от четвертичных до девонских, с широким диапазоном диалогических, коллекторских и др. свойств. Глу"'ша скважин обычно составляет 600-800 м, а диаметр ствола - 132 мм и выше. Температура и давление в .зажинах обычно не превышают 120°С и 20 МПа. Скважины бурятся вращательным способом на воде илиглик..о-тых растворах на водной основе.

Все операции по отбору пластовых проб должны выполняться с серийными каратажными станциями и спуско-подъемным оборудованием.

Следовательно, конструкция опробователя пластоЕ для исследования геохимических скважин должна обеспечивать:

1. Снижение действуюкей при опробовании депрессии до достижения линейности режима фильтрации пластовых флюидов и поддержание ее постоянного значения в процессе отбора пробы.

2. Очис ку зоны опробования от фильтрата промывочной жидкости.

3. Эффективное исследование р*. личных типов к ллекторов в скважинах диаметром 132-176 мм.

4. Надежную герметизацию пробы.

5. Эксплуатационную надежность аппаратуры в диапазоне давлений до 20 МПа и температур до 120°С.

6. Возможность работы с серийным оборудованием и кабелем.

В третьей главе представлены результг ты исследований по разработке принципиальной схемы и конструкции, обоснованию парамл-ров основных функциональных узлов геохимического опробователя пластов.

Принципиальная схема и конструкция разрабатываемой аппаратуры должны существенно отличаться от схем известных ранее опро-бователей пластов на кабеле. Во-первых, необходимо обеспечить кинематическую связь привода прибора с подвижными поршнями, изменяющими объем пробосборников. Это предполагает, что привод прибора должен работать в силовом режиме, так как при давлениях бли, ких к 20 МГ1а для перемекения поршней необходимо усилие порядка 50000 Н. Во-вторых,, для надежной герметизации точки опробования, от ствола скважины, необходимо применить прижимной механизм с большим (10000 * 15000 Н.) усилием герметизации.

Электромеханический привод, в наибольсей степени отвечающий условия^/ применения аппаратуры, имеет ограничение по мощности, что требует 80 времени нагрузок на привод ст прижимной

системы и подеют х поршней. Принципиальная схема должна предусматривать наличие пробссборник? для очистки зоны опробования от ■ фильтрата, промывочной кпд кости и пробосборника чигтой пробы. Необходимость обеспечения больших ходов перемещения подвижных поршней требует равномерного распределения рабочих операций между прямым и обратным ходом привода.

"еолизация принципиальной схемы опробователя пластов, признанной изобретением, потребовала большого объема теоретических и эксперимент "льных исследов.ний отдельных узлов и блоков.

Выбор скорости перемещения поршней . пробосборниках производился на основе здачиза исследгчаний верхних границ нарушения линейного закона фильтрации в пористых средах. Выполненные по форучам З.Н.И.елкачева, М.Д.Миллионмкова и Е.М.Минс..ого расчеты пгуволили выбрать диапазон оптимальнг- скоростей перемещения поршней ог 10"' до Ю-3 м/с и произвести оценку диапазона структурных параметров пластов, для которых приток пробы будет

происходить при линейном режиме (в г-.астах " коэффициентом по-

-13 2

ристости 0,1 - при прсиицас :ости 5*10 м и выше, с ко-*хфи-циентом пористости 0,2 - при проницаемости 2,5 м^ и выше,

с к эффиииентом пористости 0,3 - при проницаемости б * 10"^ м^ и выше).

Анализ достоинств и недостатков известных конструкций редукторов и необходимость обеспечить большие передаточные отношения при малых габаритах : -.ставил рассмотреть возможгчсти использования для этих целей шариковых редукторов, обладающих высокими нагрузочными характеристиками, но малыми (не более 20-30) передаточными отношениями. Проведенные исследования кинематики шаро-винтовых передач, позволило, предложить решение (на уровне изобретения), повысившее эти значения в несколько десятков раз.

и.

Были разработаны и исследованы различные варианты выходного звена блока привода-винтовых передач, с применением механизмов свободного хода (обгонных муфт). Три из них также пригнаны изобретениями.

Основной задачей при разработке блока герметизации и отбора пробы было создание прижимного механизма с большим усилием герметизации. Показано, ч.о только з- счет оптимизагчи рычажной системы возможно двухкратное увеличение усилия на прижимной лапе механизма. Предложены принципиально новые конструкции прижимных механизмов, обеспечивавшие большие прижимные усилия, их постоянство независимо от диаметра скважин, силовое замыкание упругого злемента на корпус (отклпчение от привода прибора после приведения в рабочее положение). Они защищены авторскими свидетельствами.

При конструировании блока пробс^борников необходимо было обосновать величину объема никнего пробосборника, необходимого для расформирования зоны проникновония фильтрата промывочной жидкости. Используя выражение радиуса зоны дренирования для полусферической фильтрации жидкости к стоку опробователя и данные о связи пористости с глубиной, можно утверждать, что при объеме

• 3 3

нижнего пробосборника 2,5 ♦ 3 * 10 м в большинстве случаев во второй пробосборник будет отбираться пластовый флюад.

При опробовании пластов, содержащих газ в свободном и растворенном состоянии, соотношение фазовых проницаемостей пласта по газу и воде может вычисляться по значение мгновенного газового фактора, который при постоянном давления £ пробосборнике определяется с некоторой погрешностью газовым фактором пробы. Показано, что существует линейная зависимость между величиной этой погрешности и начальным свободным объемом пробосборника. При максимальном объема пробосборника для чистой пробы, равном ,

. 10"? м3, и начальном свободном его объеме 0,05'Ю"3 м3 поганость замени мгновенного газового фактора на газовый фактор хзбы не превышает Ю>.

Для извлечения прибора в аварийной ситуации необходимо ус-эойство, срабатывавшее от нагяг.ения кабеля с усилием 5000 » )00 Н., обеспечива»Еее выравнивание давления в отверстии стока з скважинним, снятие нагрузки с прижимной лапы и приведение ее транспортное положение. Разработанная система аварийного извле-ения прибора из скважины позволяет выполнить все эти операции пригодна для использования во мкогих типах скважинкой алпарату-ы. Техническое реапние также прнзнеяо изобретением.

Четвертая глава посаяпена разработке образцов аппаратуры лробования пластов на кабеле, вопрсам методики обработки рэ-ультатов опробования, обосновани; комплекса П!С, рассмотрение :етодических возмокностея разработанной аппаратура при определении •идродиначических параметров пород.

Созданные конструкции опробователей пластов продли аирокув тытно-мэтодическуо проверку, и две из них (СПР-2Г.Ч и ОПГА-82) !удут выпускаться серийно в гор.Октябрьской на опытно-экспери-(ентальном заводе сквакинной геофизической аппаратуры.

С первым опробоватолеи ОПГХ-1»-?-! (разработан на базе серий-1ого опробователя пластов ОПТ-4-7 для гидрогеологических скважин а 1976 г.) был выполнен значительный объем опытно-методичесгах работ в Туркмении и Таджикистане, позволивших отработать методику его применения при геохимических исследованиях,'наметить пути создания специальной аппаратуры для нефтегаэопоисковых геохимических екггяин.

В 1982 г. автором была выполнена разработка олробователя

16.

пластов СПР-ГГ-13--Г76 для I .руктурно-геохимических скважин, в 1!ЛЗо году - его модификации СПР-2П'!. Эти приборы отличаются друг от друга тем, что в конструкции 0ПР-2ГЫ изменение объема предусмотрено только в лробосборнике чистой пробы, а в 0ПР-2Г-132-176 в обоих пробосборт:ках.

Ъ 1'.чЗ5 году старшим научным сотру.-чиком ВНИГИК В.Н.Чижовым под руководством автора разработан опробователь пластов ОПГХ-82, виполненний по традиционной схеме СПК.

СсноЕиые пя.раметсы различных типов геохимических опробовате-лей пластов приведены в табл.1.

Основные .ехнические характеристики опробователей пластов, используемых для исследования геохимических екзахин.

Таблица I

Хаоактеристики !,- Тип пехбова------------

¡0ЛГГХ-4-|0ПГХ-62 ¡0ЛР-2Г-132-! 0ПР-2ГН ¡-7-1 I | -17«; ]

диаметр обслухиваег 'х сквахин, мм 112-156 112-132 132-176 132-176

Диапазон рабочих давлений, МЛа 0,5-50 0-20 0-20 0-20

диапазон рабочих температур, С Ю-+80 -Ю-+80 -Ю-+120 -10—+120

Возможность ограничения депрессии нет нет да да

Количество циклов срабатывания при отсутствии притока за один спуск 15 0 20 20 ■

Объем пробосбор.чиков.м3 перЕог" 'О,0035 0,002 0,0025 0,00"5

второго Диамзтр прибора, мм 0,0012 82 0,001 82 0,0008 90 0,0008 90

Длина прибора, мм 3112 3110 3700 3200

Масса, кг 80 60 100 92

В основу предлагаемой методики обработки результатов го^::;:::;:-геккх исследований положена идентификация пластом ;:о величине га-)вого гтктора пробы. Если проба представлсма пласте ¡»с Г: ^¿с.. и г:.->1:, а гг^сзп.Г. г.'ктор пробы не провисает 4-5, то состав и колнчост:о 130В и пробе соответствует составу и количеству рг-ст.чс^ст.сго :астовцх условиях газа. Величина газового фактора больно ¿-1С с:н-зтсльствуст о тек, что о про (Зов алел пласт, г i-.CTCf.cn ¡ч.г:п глас-)ЕОЙ еод^ имеется с-сГодкая газовая фаза. В этом случао ссстав 130В отобранной пробы характеризует состав свободной га^о^оП (¡азы :аста, а их количество должно бить пересчитано !-:а дсГ.с.ть:.^.мьсс здержание езободной газовой (¿азы з порах г.лоста. ¿.¡я пересчета ¡пользуется соотноаение, сэяаиваг.ев ис:тту собой отг.с^зние :<:г.(фи-1ентов газо - и водонасыщския пс,гзвг',о пространства п;.с.-тг., отьсис-1е пластового давления и теклегг/./п: к давлснип и темпе,-атуре, при ;торых производится замер количества га^ов в гробе, коэффициент шмаемости газов, объем свободно;: газовой фазы пласта, объем стоб-шной пластовой воды. Состав и количество ресгворьннсго газа могут *ть расчитаны по состеву к действительному количеству свободной 1зовой фазы. При определении коэффициента водонасышония пласта пользуется предложенная автором нсксг; и/ма.

Для повышения эффективности исследований структур::о-гсс;т::::-гских екзажкн спробсЕетслями но хебслс рскомЕНДовано г.рхедег.ие лтлакса ГКС, вклсчапсего методы, котерце позесляпт решать задачи, ■ зедкые с выделением коллекторов и определением их водонасисе-н-зсти, такие ки: ГК, ПС, КС, Ей, а такге профщеметрпс, дакп^уо зедения о наиболее удобных для опробования интервалах разреза, зкомандуемый комплехс П'.С прозел проверку при проведении ог.ытпо-«етодических работ с опрсбователяки пластов.

Определение гидродпнаглче ских г.арекетроЕ пластов является г-лэлнительноя задачей разработанной ал-.аратури, рассирлсмЯ ее хсплует.'У'.иоияхе г-э^ксгзюсти. лоеффициент проницаемости определяет-

ск по формуле, сг-я^ывакаей п.- -аметри аппаратуры (скорость перемещения поринсГ. к пробосборннках к их площадь, геометрический коэффициент, учпчиийьипИ условия притока) с параметрами, регистрируемы» ri¡:¡ спрс(Гс:-.як:'н (ьязкость отобранных флвидов, величина депрессии IX дисграммс давления).

перспективны для целее под одккекг,;есксго каротеаа сквгааш приклоненные уравнения, позволяйте определять коэффициенты проницаемости и турбулентности при ;:ел!:нс.":нсм реккме фильтрации. Анализ этих зависимостсГ: послужил сснсесГ при разработке новой аппаратуры гидродинамического к.арсте.-.:а. Принципиальная схема та-ко»; аппаратура признака изобретением и положена в осно" у работ, выходящих за продели настоящей диссертации.

Пятая глава посвящена основным результатам применения спро-бователей при проведении геохимических исследований сква-.шн.

Слитко-кетодичсскке работы с ОПК для решения задач ГОНГ выполнялись в Туркмении и Таджикистане с IS75 года. Было исследовано более 400 структурно-геохимических (глубиной до 5СО-8ОС м), мелких геохимических С ■ 50-15с м) и сейсмогеохимических скважин, из которых отобрано свыве 30С0 пластовых проб. В Туркмена работы выполнялись на плог.адях Восточный Даулетбвл, Гумбезли, Сарыязы--Сандыкачи, Ханкыр, осанбай, Каахка и др. В Таджикистане исследуемые скважины били пробурены на гиоцедях Северная Курганча, Ма-тион, Кызьл-БуПнак, Дангара и др. Била показана геохимическая информативность Пластовых проб ОПК путем- сопоставления с данными традиционных для газового метода 1У1РГ проб промывочной жидкости г' керна. Страбат"Балась методика применения ОПК в различных газо-гидродинамичес: х условиях.

Проведенные исследования позволяет утверждать, что по информативности пластовые пробы не уступает пробам керна и промывов

кой жидкости. Сопоставление ззультато* использования проб ОПК, промывочной жидкости и керна для построения геохимических разрезов скважин, карт распределения уг.. .водородных компоненто: по ■¡лоцади, выделения аномалий и т.д. показывает их хороьув сходимость. Геохимические разреэг скважин по пробам керна и пластового флюида н.:егт аналогичный характер изменения концентраций метана и суммы гякелых углеводородов (ТУ) по разрезу, при этом пробы ОПК имеют ¡олее ^исокуи газонасыценность, что вполне объясняется влиянием ""■хнологии отбора на газонасыщенность отбираемых образцов пород, [сследования, выполненные в Восточной Туркмении на площади Гумбез-:и, илле трируют применимость проб ОПК при выявлении площадных 1Номалий. Акомалийные -начения газоньсыщенности по метану I сумме У для пластовых проб удовлетворительно сопоставляются с анвлогич-ыми зна униями по керну и промывочной жидкости, причем данные по онцентрациям метана пр -¡транственно повторяют "чертания анома-ий по сумма ТУ.

К этому не выводу приводят результаты проверки на однородность етодами математической статистики геохимических выборок по про-ам керна и пластовых флюидов. Установлено, что так же, как .. в робах керна, распределение углеводородных компонентов в пробах Ш подчиняет „-я логарифмически нормальному закону распределения, роверка по критерию Фишера и < -критерию Стьпдента дисперсий и эедних арифметических логарг'-мов содержаний углеводородных композитов для сгруппированных выборок керна и пластовых проб показа-1 несущественность их различий.

При отработка методики г имененкя опробователей пластов в 13ЛИЧНЫХ газогидродинемических зона* основное внимание было уде-!НО вопросам обеспечения качества отбираемых пластовых проб.

В зоне аэрации для отбора качественных проб пластовых флпи-в необходимо по результатам ГИС выделить участок с устойчивым

профилем в кровле проницаемого I )ризонта, перекрытого малопроницаемой пачкой. Отбор проб производится не менее чем через 5-15 час после вскрытия. Это обеспечивает гравитационное расфоргацсЕакке зо ны проникновения фильтрата промывочной жидкости.

Пробы будут в основном представлены'газовоздулшой скесьв.

В зонах активного к замедленного водообмена необходимо выполнение комплекса ГИС для выделения проницаемых пластов минимальной кавернозности, отбор из зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости б большой лробосборник, отбор проб, предназначенных для анализа, при пониженной депрессии на пласт. Время между вскры' тием пласта и его опробованием должно быть минимальным.

Качество проб СПК в этих зонах оценивалось по количеству . пробе ОПК водорастворимого индикатора (раствора флуоресцеина в гидроокиси калия), вводимого в промывочную жидкость перед начало!' бурения, химически инертного и не сорбируемого вскрываемыми колле торами.

Наибольшая результативность опробования отмечена при иссл< довании скважин, технология бурения которых предусматривала прим: нение специальной рецептуры промывочной жидкости с минпкельной водоотдачей. Рецептура внедрена на объектах геохимической партии Туркменской геологической экспедиции при бурении структурно-гео химических скеожин.

Результаты применения опробователей пластов при исследов! структурно-геохимических скважин показали высокую информативноет пластовых проб в сочетании с экономичностью и ьысокой технологи' ностьс работ, что обеспечивает перспективы широкого внедрения разработанной аппаратуры.

5 ВКЛЮЧЕНИЕ

3 итоге проведения исследований по разработке каротаино-о опробователя плас _ов для геохимических исследований скважин олучени следусвде результаты:

1. Выполнены исследования формирования газонасыценности газового состава проб ОПК при опробовании пластов в различных

азогидродинамич еких условиях, позволившие определить основные онструктнвкке особенности разрабатываемой аппаратуры.

2. Выполнены иоретичесяие исследования гидродинаа- :ческих роцессов, протекающих при отборе плас^вых проб в пробосборник зменяемого объема при различных режимах фильтрации, расойряю-ие сув,еств:"ос1ие полоь лия теории опробования ластов приборами а кабеле.

3. Сформулированы mi .-одические ч техн- 'еские треб. ла.ля

, аппаратуре, способной обеспс шть отбор пластовых проб о с^хра-ением необходимой геохимической информации в структурно-геохими-:еских скза-"чнах диаметром 132-176 мм и глубиной до 2000 м.

U. Предложены на уровне изобретений, исследованы и размотаны принципиальная exe i и основные узлы опробователя плас-'ов для геохимических исследований скважин.

5. Разработаны и изготовлены образцы аппаратуры опробо-1ания пластов для геохиниче;. .сих исследований сквазяш типа ПГГХ-4-7-1, ОПГХ-82, 0ПР-2Г-132-Г76, 0ПР-2ГМ. Серийный выпуск шпаратуры ОПГХ-82 и 0ПР-2Ш организуете в гор.Октябрьоком на 1Пытно-экспериментальном заводе скзакинной геофизической аппараты.

6. На основе результатов теоретических, экспериментальных и сквааинных исследований отработана методика применения опробователей пластов для решения задач ГПНГ, предложена методика обработки результатов исследований.

7. На материалах проведенных опытно-методических и опытно-производственных ра от показанр возможность и эффективность применения аппаратуры ОПК для построения геохимических разрезов скважин, карт распределения углеводородных компонентов по площади, выделения аномалий, доказана сопоставимость отих материалов

с аналогичными данными по керну и промывочной кидхости.

Б. Разработанные образцы аппаратуры опробования пластов, методика применения и результаты исследований внедрены и используются в геохимической партии Туркмене..ой геологоразведочной экспедиции.

9. Ожидаемый экономический эффект от внедрения аппаратуры составляет 2,8 тыс.рублей в год на один комплек ,

Основное содержание диссертации опубликовано в следувщих работах:

1. Перспективы применения новой аппаратуры для прямых поисков :торождений нефти .. газа /01.М.Сафьян, В.И.Рубан, Е.Д.Ом. 1ьчен-

и др.//Развитие геофизических исследований на нефть и газ в 1адной Рчбири1 - Твмень, I980.-c.45--'•б-

2. A.c. 885546 СССР МКИ Е 21 В 47/00. Прижимное устройство заяинного прибо.а / Ю.М.Попов, Л.М.Сафьян (СССР). - 3 с. с илл.

3. '.с. 88SS8I СССР. МКИ 16 Н 25/24. передача винт-гайка .М.Попов, Л.М.Сафьяь (СССР). - 2 с. с илл.

4. Шерстнев С.Н., Рубан В.И., Попов ¡ü.M. Опробование плас-

i при ..рямых геохимических исследованиях на нефть и raj // Те-¡ы докладов 2 научно--<2хнической конференции молодых спецназов Тюменского геофиздческого треста. - Твмень , 1982. - с.89-. •

5. Техника и технология отбора npot,, примь-.лемые при гео-:ических исследованиях на не^ть и газ: Обзор /Л.М.Сафьян, .Шерстнев, Ю.М.Попов и др. - М. ВИЭМС. - 1983. - 44с.

6. lipoMi точная жидкость для бурения скважин: Ин£~рмац. лис; № 67-83 / Л.М.Сафьян, Е.Д.Омельченко, В.М.Попов. - 2 с.

7. Разработка и применение аппаратуры для пдмых геохими-ких исследований на нефть и газ / Л.М.Сафьян, В.И.Рубан, .Шерстнев и др.// Геолимические методы поисков у сторождений. ти и газа. - П., 1983. - с.92-95.

8. A.c. Ю73517 СССР. МКИ 16 Н 25/24. Передача винт-гай/ Ю.М.Попов, Л.М.Сафьян, Ю.М.Смирнов, С.Н.Шерстнев (СССР). -с. с илл.

9. A.c. II0694I СССР. МКИ 16 Н 25/22. Шариковый редуктор / Ю.М.Попов, С.Н.Шерстнев, Л.М.Сафьян, D.M.СмирноЕ (СССР). -Зс. с илл.

10. A.c. III6I45 СССР. МКИ Е 21 В 47/00'. Управляемое прижимное устройство сКважиннаго прибора /Ю.М.Попов, Л.М.Сафьян, В.К.Смирнов, С.Н.Шерстнев (СССР). - 3 с. с илл.

11. Бродский П.А., Попов Ю.М Исследование процессов опробования пластов приборами на кабеле с пробосборникеми изменяемого объема // Прикладная геофизика. - 1985.-Вып. 115. - с.96 - 101

12. A.c. 1240885 СССР. МКИ Е 21 Б 49/10. Устройство для отбора пластовых проб и определения гидродинамических параметр' пластов / Ю.М.Попов, С.Н.Шерстнев, Л.М.Сафьян, ¡О.И.Смирнов (ССС 3 с. с илл..

13. A.c. 1268720 СССР. МКИ Е 21 В ' Э/Ю. Опробователь плас тов на кабеле / В.Н.Чижов, Ю.М.Попоь (СССР).' - 3 с. с илл.

14. A.c. 1286 31 СССР. МКИ Е 21 В 47/00. Управляемое прижи* ное устройство / В.Н.Чижов, Ю.М.Попов, С.Н.Шерстнев, L.M.Смирне (СССР). - 3 с. с илл.

15. A.c. 1355694 СССР. МКИ Е 21 В 47/00, 49/08. Узел герм, тизации опробователя пластов / Ю.М.Попов (СССР). - 4с. с илл.

16. A.c. I3558II СССР. МКИ 16 Н 25/24. Винтовая передача / Ю.М.Попов, С.Н.Шерстнев, Ю.И.Смирнов (СССР). - 3 с. с илл.

17. А.с._1439227 СССР. МКИ Е 21 В 49/00. Устройство для гидродинамических исследований пластов / Ю.М.Попов, Л.А.Броде* А.И.Фионов (СССР). - 4с. с илл.

л

/50* ее г— ¿&х S* '/с £0/7 **У> г. /Сей**"*"'