книги / Техника разведки

ся к перфорированному диску 7. При этом шток индикатора 1 упирается в крышку 4.

Рис. 8.1. Прибор ПНГ: 1 – индикатор часового типа; 2 – винт; 3 – скоба; 4 – крышка; 5 – образец породы; 6 – металлические кольца;

7 – перфорированный диск – основание; 8 – крепежный винт; 9 – ванночка

Прибор с исследуемой горной породой устанавливается в ванночку 9 с жидкостью (фильтрат бурового раствора).

Определение показателей набухания горной породы с использованием прибора ПНГ проводят в следующем порядке.

На перфорированный диск 7 кладут бумажный фильтр (двойной) и прибор (без индикатора) взвешивают.

Затем на диске 7 оставляют один фильтр и насыпают в сдвоенные кольца 6 навеску исследуемой размолотой породы, предварительно хорошо высушенной и просеянной через сито с размером ячейки 0,09 мм.

Количество порошка берут таким, чтобы верх его слоя был выше кольцевой отметки, образованной стыком колец 6 на 2–3 мм. Сверху слоя породы 5 кладут второй фильтр и крышку 4. Слой порошка породы уплотняют крышкой до кольцевой отметки.

61

При этом толщина уплотненного слоя породы Н будет составлять 10 мм.

Прибор с сухой пробой порошка породы снова взвешивают

ипо разнице масс определяют величину навески сухой породы в приборе. Собранный прибор устанавливается на дно ванночки 9.

Индикатор 1 в держателе укрепляется так, чтобы его штифт без напряжения касался головки крышки 4. При установке индикатора следят за тем, чтобы его малая стрелка было примерно на нуле. В таком положении винт 2 закрепляют. После этого вращением шкалы индикатора выводят показания большой стрелки на «0».

После завершения опыта прибор с увлажненным порошком породы снова взвешивают.

Ванночку с установленным в ней прибором заполняют водой или другой исследуемой жидкостью (фильтратом бурового раствора). Уровень жидкости должен быть выше верхней кромки сдвоенных колец. Жидкость через отверстия в диске и крышке подводится к пробе порошка породы и смачивает ее. Начало смачивания слоя, определяемое по началу движения стрелки индикатора, является начальным моментом отсчета времени опыта. Следя за показаниями индикатора, записывают их через различные промежутки времени. Сначала показания индикатора снимают через 30 с.

Суменьшением интенсивности набухания интервалы замеров увеличивают. За 30 мин должно быть сделано не менее 20 отсчетов по индикатору. О конце набухания судят по остановке движения стрелки индикатора.

После завершения опыта прибор с увлажненным порошком породы снова взвешивают.

Полученные в результате опыта данные сводят в таблицу

ирассчитывают следующие показатели:

–коэффициент набухания породы

К= Нa ;

62

– степень набухания породы

К1 = а+НН = К +1.

После окончания опыта рассчитывают удельную поглощающую способность породы К2, показывающую, сколько жидкости (в см3) связывается 1 г породы, и скорость набухания V:

V= К2 ;

∆t

где а – показания индикатора (увеличение высоты слоя горной породы), мм;

Н – высота слоя порошка до увлажнения (Н = 10 мм); m3 – масса прибора с увлажненным порошком породы, г; m2 – масса прибора с сухим порошком породы, г;

m1 – масса прибора без порошка, г;

∆t – период времени полного набухания породы, мин;

ρж – плотность жидкости, в которой проходило набухание, г/см3.

Таблица 8 . 1

Кинетика набухания горной породы

63

8.2.Порядок выполнения работы

1.Высушить размолотую горную породу в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре 110±5° С и просеять через сито с сеткой № 009.

2.Собрать два прибора ПНГ и взвесить их без породы.

3.Поместить навеску породы в приборы ПНГ.

4.Взвесить приборы ПНГ с сухой горной породой.

5.Установить индикаторы часового типа.

6.Поместить приборы ПНГ в поддоны и залить в них исследуемые жидкости (в один – пресную воду, в другой – фильтрат минерализованного бурового раствора).

7.Произвести замеры набухания породы.

8.Извлечь индикаторы из приборов.

9.Извлечь приборы ПНГ из поддонов.

10.Взвесить приборы ПНГ с увлажненной горной породой.

11.Произвести вычисления коэффициентов К и К1 для всех точек измерения и коэффициент К2, скорость набухания V для конечных результатов.

12.Построить графики зависимости коэффициента К1 от времени.

13.Составить отчет о работе.

64

Лабораторная работа № 9 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТРУБНОГО

ПЛАСТОИСПЫТАТЕЛЯ

Цели работы: знакомство с принципиальной схемой отечественных трубных пластоиспытателей, назначением, принципом действия и конструкцией отдельных элементов, технологией испытания продуктивных пластов в процессе бурения скважин; освоение методики развертки и интерпретации диаграмм глубинных манометров.

9.1. Общие сведения

Под испытаниями пласта понимается комплекс работ, обеспечивающих вызов притока флюида из пласта, отбор проб пластовых жидкостей и газа, выявление флюидосодержания пласта, определение основных гидродинамических параметров пласта. Испытание проводится как в процессе бурения скважины, так и после окончания бурения, спуска и цементирования эксплуатационной колонны. В процессе бурения скважины испытание пластов чаще всего проводится по мере их вскрытия с использованием пластоиспытателей, спускаемых в скважину на колонне бурильных труб.

Сущность опробования перспективных горизонтов заключается в изоляции объекта опробования от остального ствола скважины, получении притока пластового флюида путем создания достаточно большой депрессии, отборе пробы пластового флюида для исследований и, наконец, регистрации изменения давленияи температуры назабоескважинывпериод опробования.

Конструкция трубного пластоиспытателя. Наиболее ши-

роко распространена однопакерная компоновка комплекта испытательных инструментов (КИИ) или многоциклового испытателя гидравлического МИГ (рис. 9.1), когда испытатель пластов

65

с опорой на забой спускается сразу после обнаружения в процессе бурения перспективного на нефть и газ объекта. В таких случаях интервал испытания находится на небольшом расстоянии от забоя скважины (до 50 м). Пакеровка и испытание проводятся с упором башмака 1 на забой скважины через хвостовик 2.

Рис. 9.1. Компоновка МИГ: 1, 4 – бурильные трубы; 2 – циркуляционный клапан; 3, 10 – манометры; 5 – запорно-поворотный клапан; 6 – испытатель пластов; 7 – гидравлический ясс; 8 – пакер; 9 – безопасный замок;

11 – фильтр; 12 – хвостовик; 13 – упорный башмак

В компоновке испытателя применяют один пакер 6 и фильтр 3 с манометром 4, установленным против интервала испытания. Над пакером расположены ясс 7, испытатель пластов 8 с уравнительным и впускным клапанами, запорно-поворотный клапан 10, бурильные трубы 11 и 14, циркуляционный клапан 13. Второй манометр 9 установлен между пластоиспытателем и запорно-поворотным клапаном. Третий манометр 12 установлен в колонне бурильных труб выше запорно-поворотного клапана.

66

В компоновку МИГ могут включаться безопасный замок 5, пробоотборник, гидравлический штуцер и другие элементы.

Фильтр-хвостовик является тем узлом, при помощи которого весь комплект испытательного оборудования опирается на забой. При работе он воспринимает сжимающую нагрузку при пакеровке.

Пакер предназначен для герметичного разобщения опробуемого участка в разрезе скважины от остального ствола.

Пластоиспытатель в составе испытательного оборудования является основным узлом, обеспечивающим осуществление открытого и закрытого этапов опробования. Пластоиспытатель предназначен для герметизации внутреннего пространства бурильной колонны во время СПО и сообщения этого пространства с подпакерной зоной во время испытания пласта. Пластоиспытатель включает в себя уравнительный и впускной клапаны, а также устройство для их своевременного открытия и закрытия.

Запорно-поворотный клапан. В комплекте испытательно-

го оборудования МИГ применяется двухцикловой запорноповоротный клапан, который предназначен для осуществления двух открытых и двух закрытых этапов опробования.

Клапан циркуляционный (КЦ) используют для создания прямой или обратной циркуляции в любой момент проведения операции по испытанию скважины.

Это позволяет при необходимости вытеснить из бурильных труб отобранную из пласта жидкость, а в случае прихвата колонны – установить ванну.

Гидравлический ясс предназначен для облегчения снятия пакера с места пакеровки по завершении процесса испытания пласта или ликвидации прихвата хвостовика и фильтра.

Безопасный замок используется для быстрого разъединения бурильной колонны от прихваченного оборудования и устанавливается в одном или нескольких местах, под пакером или выше него.

67

Технология испытания пласта с применением многоцик-

лового пластоиспытателя (МИГ) состоит в следующем. В конце спуска инструмента, при достижении хвостовиком забоя скважины (при испытании с опорой на забой), весом труб создается сжимающая нагрузка на испытательное оборудование. Под действием этой нагрузки резиновый элемент пакера, сокращаясь по длине, увеличивается в диаметре и изолирует расположенную ниже пакера зону (интервал продуктивного пласта) от остальной части скважины.

Одновременно с этим, под воздействием сжимающей нагрузки включается в работу гидравлическое реле времени пластоиспытателя, которое через 3–5 мин последовательно закрывает уравнительный клапан и открывает впускной клапан испытателя пластов. Момент открытия впускного клапана пластоиспытателя фиксируется на устье скважины по увеличению показаний гидравлического индикатора веса (за счет проседания компоновки на забой), что является косвенным средством контроля за работой испытателя пластов.

После открытия впускного клапана давление в подпакерной зоне (или между двумя пакерами при избирательном испытании пластов) резко снижается и становится равным гидростатическому давлению столба жидкости в бурильных трубах, которое ниже пластового, т.е. обеспечивается депрессия на пласт. Под действием избыточного пластового давления жидкость или газ из испытуемого пласта поступает через фильтр и пластоиспытатель в колонну бурильных труб. Происходит первый открытый период опробования. Длительность его 3–5 минут. В этот период призабойная зона очищается, восстанавливается ее проницаемость, происходит дренирование пласта на небольшую глубину.

По окончании первого открытого периода незначительным приподнятием бурильного инструмента снижают сжимающую нагрузку с целью облегчения закрытия запорного клапана. Он закрывается путем вращения колонны бурильных труб вправо

68

на 10 оборотов. Начинается первый закрытый этап опробования. В течение этого периода пластовый флюид поступает только в подпакерную зону. В результате чего давление в ней быстро увеличивается за короткое время вплоть до пластового. Продолжительность первого закрытого периода должна в 1,5–2,0 раза превышать продолжительность первого открытого периода.

По истечении времени первого закрытого периода испытания бурильный инструмент снова вращают вправо на 10 оборотов, при этом запорный клапан открывается и полость бурильных труб сообщается с подпакерной зоной. С этого момента начинается второй открытый период испытания. При открытии ЗПК давление в подпакерной зоне снова падает ниже пластового и осуществляется приток пластового флюида в бурильную колонну. Продолжительность второго открытого периода – от 15 мин до 1 ч и более, однако заполнение колонны флюидом более чем на 2/3 ее длины обычно не допускают.

По истечении заданного времени второго открытого периода испытания бурильные трубы вновь вращают вправо на 10 оборотов. Запорный клапан (ЗПК) закрывается, и с этого момента начинается второй закрытый период испытания. Продолжительность второго закрытого периода в 1,5–2,0 раза должна превышать продолжительность второго открытого периода. После второго закрытия ЗПК колонну бурильных труб можно проворачивать на неограниченное число оборотов. Клапан при этом будет оставаться в закрытом положении.

Пакер снимается с места по истечении общего времени испытания, продолжительность которого оговаривается в плане проведения работ. Первоначально создают натяжку, превышающую на 10–15 % вес инструмента перед установкой пакера. При этом впускной клапан испытателя пластов закрывается, а его уравнительный клапан открывается. Таким образом, надпакерная зона затрубного пространства сообщается с подпакерным пространством, т.е. давление в затрубном пространстве над и под пакером выравнивается. Если после этого пакер не снима-

69

ется, натяжку повышают до допустимых пределов с остановками на 2–3 мин. Если инструмент не освобождается, его оставляют под натяжкой на 10–15 мин. Дальнейшие работы по освобождению инструмента осуществляют путем его расхаживания.

Наличие гидравлического ясса обеспечивает создание серии ударов в направлении снизу вверх, что способствует освобождению инструмента при его расхаживании.

Поднимают инструмент с непрерывным доливом промывочной жидкости в затрубное пространство. При появлении первых свечей, заполненных жидкостью, необходимо цементировочным агрегатом создать избыточное давление в трубах для открытия циркуляционного клапана. Затем обратной циркуляцией следует заменить пластовую жидкость в трубах промывочной, отбирая при этом пробы пластовой жидкости, после чего продолжить подъем инструмента.

После подъема оборудования на поверхность его разбирают по секциям, из глубинных манометров извлекают бланки, из пробоотборника извлекают пробу пластового флюида.

Устройство глубинных манометров. При использовании комплекта МИГ с запорно-поворотным клапаном глубинные манометры рекомендуется размещать, как минимум, в 3 местах

(см. рис. 9.1):

–в хвостовике-фильтре;

–между испытателем пластов и запорно-поворотным кла-

паном;

–в колонне бурильных труб над запорно-поворотным кла-

паном.

Манометр, установленный в хвостовике-фильтре, является основным, по показаниям которого проводится интерпретация данных опробований. Второй манометр позволяет записать конечную кривую восстановления давления, а также судить о герметичности пакеровки, закрытии уравнительного клапана. Третий манометр используется для контроля герметичности резьбовых соединений колонны бурильных труб.

70