Акустический каротаж скважин

Наряду с положительными качествами станция АСКУ имеет ряд недостатков:

1)Низкий предел положительных рабочих температур скважинного снаряда (80° С), зависящий от свойств накопительных конденсаторов.

2)Большой диаметр скважинного снаряда (80 мм), не позволяющий применить АСКУ в рудных скважинах.

3)Зависимость амплитуды возникающего при электрогидравлическом ударе переменного давления от гидростатического давления в скважине. Экспериментальное исследование этого явления, выполненное Ж. М. Булатовой и В. С. Воробьевым в камере высокого давления, показало, что при изменении гидростатического давления от 0 до 150 ат амплитуда переменного давления уменьшилась для излучателя АСКУ более чем в 4 раза .[2]

Вероятно, с дальнейшим увеличением  гидростатического давления излучаемая акустическая мощность будет уменьшаться, но на глубине 2000 м при средней плотности бурового раствора излучаемая акустическая мощность еще достаточна для нормальной работы станции АСКУ.

4)Обработка осциллограмм АСКУ трудоемка, так как аппаратура не имеет устройств оперативного получения экспресс-информации и средств ее регистрации.

2.3 Аппаратура волнового акустического каротажа ВАК-8

 

Аппаратура волнового  акустического каротажа ВАК-8, предназначена для литологического расчленения пород, выделения проницаемых интервалов, определения структуры порового пространства. Аппаратура обеспечивает регистрацию акустических волновых полей, возбужденных монопольным или дипольными излучателями. Область применения аппаратуры - исследование методом волнового акустического каротажа в бурящихся и обсаженных скважинах диаметром от 100 мм до 350 мм с наибольшей температурой в зоне исследования 120 °С и максимальным давлением 60 МПа.[4]

Аппаратура состоит из зонда излучателей и зонда  приемников соединенных гибкой вставкой.

Зонд излучателей состоит  из текстолитового корпуса на котором расположены 3 излучателя (один монопольный и два дипольных). Зонд приемников конструктивно аналогичен зонду излучателей. На его корпусе размещены 16 (8 монопольных и 8 дипольных) приемников. Работа аппаратуры основана на возбуждении импульсов упругих колебаний и последующем их приеме и регистрации после прохождения исследуемой среды. Измерительные зонды состоят из монопольного и дипольных электроакустических излучателей и из трех групп электроакустических преобразователей (приемников). Расстояние между излучателем и первым приемником (зондовое расстояние) составляет 2 м, расстояние между соседними приемниками (измерительная база) составляет 0,1 м [4]. Первая группа из восьми приемников входит в состав монопольного зонда, две группы из четырех приемников в состав дипольных зондов. Дипольные зонды расположены в плоскостях ортогонально расположенных относительно друг друга. Излучатели с приходом сигнала о прохождении прибором кванта глубины возбуждают импульсы упругих колебаний, которые распространяются в исследуемой среде, принимаются приемниками и преобразуются в электрический сигнал.

Электрический сигнал в скважинном приборе преобразуется в цифровой код и передается по каналу связи  в наземный модуль, устанавливаемый  в регистратор "Гектор" и далее в бортовой компьютер. Обработка полученной информации до информативных параметров (динамических, кинематических) производится специальными программами после завершения каротажа.[4]

Основные преимущества аппаратуры ВАК-8:

-зондовое расстояние  измерительных зондов может меняться  в зависимости от круга решаемых  задач изменением длины гибкого  звукоизолятора;

-аппаратура позволяет  возбуждать импульсы упругих  колебаний произвольной формы,  частоты, длительности, определяемых  установленным программным обеспечением  и задаваемых бортовым компьютером;

-регистрация акустического  сигнала происходит одновременно  по всем каналам измерительного  зонда;

-аппаратура позволяет  проводить регистрацию акустического  поля в исследуемой точке как  раздельного выбранными зондами  за несколько спусков -подъемов, так и всеми зондами одновременно в зависимости от установленного программного обеспечения;

-при одновременной регистрации  акустического поля монопольным  и дипольными зондами скорость  каротажа снижается до 260 м/ч при  шаге квантования 0,1 м;

-автоматическая регулировка  усиления измерительных каналов,  исключающая настройку прибора  в процессе исследований;

-цифровой канал связи  позволяет исключить частотные  искажения, вносимые каротажным  кабелем.

Технические характеристики аппаратуры ВАК-8 Формула зонда[4]:

-монопольный

-дипольный (два зонда) И2.0П10.1П20.1П30.1П40.1П50.1П60.1П70.1П8

И2.0П10.1П20.1П30.1П4

Время регистрации акустического  сигнала, мк 2; 4

Шаг квантования по времени, мкс 2,4

Шаг квантования по глубине, мм 20,100,200

Частота излучения, кГц 3-20

Скорость каротажа, м/час 160-800

Длина, мм 5500

Диаметр, мм 90

Масса, кг 70

Максимальная рабочая  температура, °С 85

Максимальное рабочее  давление, МПа 40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Обработка результатов измерений

3.1 Интерпретатор ГИС

 

Модуль "Интерпретатор" программного комплекса "Камертон" Обеспечивает обработку данных ГИС  как в попластовом, так и в поточечном режимах. В модуле реализованы стандартные и новые, уникальные алгоритмы обработки и интерпретации данных ГИС, которые обеспечивают решение задач в сложных геолого- технических условиях: в обсаженных и не обсаженных скважинах; с растворами на глинистой, нефтяной и полимерной основах; при низкой минерализации пластовых вод. Встроенный язык программирования позволяет пользователю создавать собственный граф обработки с использованием палеток, введением поправок за скважинные условия и т.д.

Модуль имеет традиционные интерактивные  средства для работы с геофизическими кривыми - увязка по глубине, разбивка на пласты, снятие отсчетов, сшивка кривых, обработка инклинометрии, расчет абсолютных отметок, увязка данных керна и совместный анализ с данными ГИС, а также содержит набор методик комплексной интерпретации кинематических параметров волнового акустического каротажа и стандартных методов ГИС, разработанных на кафедре ГИС РГУ нефти и газа им. Губкина [4]. Процедура интерпретации предусматривает гибкую систему петрофизической настройки алгоритмов на параметры изучаемого геологического разреза, опирающуюся на базу данных. Имеется возможность загрузки и использования в интерпретации палеток любого типа, построения кросс-плотов. Гибкость в работе обеспечивается наличием встроенных алгоритмов стандартной обработки ГИС (литологическое расчленение, оценка сопротивления, глинистости, пористости, Кн,г, нормализация кривых) и применением универсального редактора формул для реализации собственных алгоритмов Пользователя для обработки ГИС [4].

В модуле встроены алгоритмы, позволяющие по данным волнового  акустического каротажа (ВАК) и стандартных  методов ГИС решать следующие геолого-технологические задачи:

- количественная оценка коэффициента текущего нефтенасыщения;

- выделение газонасыщенных интервалов;

- отбивка текущих ГНК и ВНК;

- выделение трещиноватых интервалов;

- оценка динамической пористости и проницаемости;

- определение динамических и статических упругих свойств горных пород.

Результаты интерпретации  отображаются на динамическом планшете с визуализацией стратиграфической  и литологической колонок, данных керна, с произвольным размещением текста, объемной моделью коллектора, волновых полей, цементных карт и другой информацией.

 

 

3.2 Редактор ВАК

 

      Данный модуль программного комплекса "Камертон" предназначен для обработки и редактирования цифровых данных волнового акустического каротажа. Модуль обладает широкими возможностями по способам визуализации волновых полей, выбору процедур обработки ВАК (полосовая фильтрация, деконволюция, фильтрация регулярных волн, АРУ и пр.). В результате обработки для всех типов волн вычисляются акустические параметры: время прихода фазы, интервальное время, амплитуда, энергия, декремент затухания сигнала, амплитуда и частота максимума спектра и др.

      Предусмотрены автоматический и интерактивный режимы фазового прослеживания, многовариантное хранение результатов обработки, параллельная обработка и анализ нескольких волновых полей. В модуле реализован современный принцип сквозной обработки цифровых массивов и глобальной визуализации данных,  что позволило повысить  эффективность и многократно ускорить процесс обработки ВАК [4]. С целью реализации возможностей многоканальной регистрации акустических колебаний в модуль включены процедуры многоканальной фильтрации, расчета спектров скоростей, накапливания интервальных времен при методике перекрытия.

 

3.3 ГидраТест

 

      Модуль "ГидраТест" является компонентом компьютерной системы "Камертон" и предназначен для количественной обработки результатов гидродинамических исследований нефтяных и газовых скважин (ГДИС). Модуль отражает существенно выросшие за последнее время требования к организации и проведению гидродинамических исследований (ГДИ) и качеству получаемых результатов. Его основное функциональное предназначение, как программного продукта нового поколения, состоит в количественной оценке фильтрационных и динамических параметров пласта при сложных условиях проведения ГДИ.

       При необходимости рабочие места на базе "ГидраТест" могут быть объеденены в корпоративную базу данных ГДИ предприятия, которая реализована в технологии "клиент-сервер" на базе ORACLE. СУБД обеспечивает хранение, оперативный доступ к информации по ГДИ и подготовку отчетов и справок различного типа [4].

       В состав комплекса включены большинство стандартных алгоритмов обработки результатов ГДИС (в том числе кривых восстановления и падения давления, индикаторных диаграмм, кривых притока и пр.). Но все же базу комплекса составляют специализированные алгоритмы для интерпретации результатов исследований нестабильно работающих скважин и скважин с существенным влиянием послепритока (при компрессировании, свабировании, насосной эксплуатации и пр.). Сущность названных алгоритмов состоит в совместной количественной обработке непрерывных кривых изменения во времени давления на забое и устье скважины, с учетом предыстории ее эксплуатации (изменения дебита во времени).

      С использованием модуля "ГидраТест" возможна оценка полного набора фильтрационно-емкостных и динамических параметров пласта, в том числе, дебитов по фазам, коэффициентов продуктивности, гидропроводности, подвижности и пьезопроводности, пластового давления, характеристик несовершенства вскрытия пласта (скин-фактора и пр.) [4].

       Сервисные средства модуля позволяют производить загрузку (импорт) данных ГДИ и сопутствующей геолого-промысловой информации, формирование планшета в формате "параметр-время", выполнение предварительной обработки и комплексной интерпретации ГДИ, а также печать твердой копии подготовленных кросс-плотов и планшетов. Также в системе формируется заключение в формате Excel, в которое можно добавить изображения кроссплотов, входные, выходные параметры и протоколы интерпретации.           

      Удобные и гибкие механизмы предварительной обработки данных (импорта, фильтрации, преобразования, коррекции и синхронизации данных по времени) избавят Вас от рутины и сэкономят Ваше время и нервы. Отсутствуют ограничения на количество датчиков и точек данных. Встроенный механизм расчета по формулам пользователя позволяет получить необходимое преобразование (например, среднее между несколькими кривыми).

       В системе предусмотрена встроенная помощь по всем методикам, а также интерфейсу и функциональным возможностям программы. Для удобства пользователя доступ к помощи осуществляется прямо из программы несколькими способами. Кроме того, работает механизм подсказок дня по полезным функциям программы.

 

 

 

 

4.  Определение коллекторских свойств пород методом акустического каротажа

 

Акустический и другие геофизические методы каротажа применяются в нефтяной геологии для изучения разрезов главным образом разведочных скважин, в которых отбор керна производится частично или вовсе не производится. Основная цель каротажа — определение характера газоводонефтеносных горизонтов, или, иначе говоря, определение их коллекторских свойств. Акустический каротаж, применяемый вместе с радиоактивным и электрическим каротажем, образуют комплекс геофизических методов, достаточно полно характеризующий коллекторские свойства пород, такие, как пористость и проницаемость. На стадии детальной разведки нефтегазоносного месторождения сведения о пористости пород необходимы для оценки запасов нефти и газа по категориям С и Б. В любой формуле для подсчета запасов нефти и газа величина пористости является одним из основных членов. Например, в формуле объемного метода подсчета запасов нефти [2]

 

где — общий запас нефти в пласте; V — объем пор, заполненных нефтью; — удельный вес нефти, или в формуле для подсчета запасов газа

 

где V — запасы газа; S — площадь залежи; h— средняя мощность пласта; — начальное и конечное пластовое давление.

В процессе каротажа определяется мощность газо- или нефтеносного пласта в месте пересечения его скважиной, а путем корреляции пласта по всем скважинам, пробуренным для разведки месторождения, оконтуривается площадь залежи S и определяется средняя мощность пласта h. В ряде случаев S можно определить по данным АК.

Нефть и газ образуют промышленные залежи только в тех горных породах (коллекторах), которые обладают достаточным объемом пустот (пористостью).

Коэффициентом пористости называется отношение суммарного объема пор к объему породы.

 или 

Основными коллекторами являются осадочные породы и среди них  в первую очередь уплотненные  и неуплотненные пески. За ними следуют известняки и доломиты. Глины, хотя и обладают иногда высокой пористостью, плохие коллекторы из-за их непроницаемости [2].

Ниже приведены коэффициенты пористости (%) некоторых осадочных пород.