Колебательной энергии скважинного генератора в пласте мощностью

Н = 20 м. Частота колебаний, Гц:

а - 12; б- 120; в - 50; г- 10 000

Таблица 5.3.1

Тип среды	Порис­тость, %	Плотность материала породы, Ю^кг/м3	Плотность флюида, 103кг/м^	Динами­ческая вязкость флюида, мПа-с
Нефтенасыщенный коллектор Насыщенная газом вмещающая порода Насыщенная водой вмещающая порода	18,5 3,00 5,0	2,65 2,65 2,65	0,849 0,070 1,188	10,0 0,015 1,17

Продолжение табл. 3.5.1

Тип среды	Сжимае­мость материала породы, 10"4МПа-1	Сжимае­мость флюида, 10"4МПа-1	Сжимае­мость пористого скелета породы, 1(ИмПа-1	Модуль сдвига породы, 10s МПа
Нефтенасыщенный коллектор Насыщенная газом вмещающая порода Насыщенная водой вмещающая порода	0,30 0,30 0,30	14,0 1,0-Ю3 4,6	0,199 0,1 0,1	0,475 0,510 0,51

Рис. 5.3.2. Пространственные распределения плотности потока

Колебательной энергии скважинного генератора в пласте мощностью

Н = 5 м. Частота колебаний, Гц:

a-20; б- 480

46

На рис. 5.3.3 показаны кривые относительного изменения интенсивности упругих колебаний Е/Е_о по глубине пласта, полученные усреднением интенсивностей полей по толщине пласта. Видно что в области частот выше 1000 Гц кривые показывают монотонное и существенное уменьшение интенсивности колебаний с ростом расстояния от скважины в глубь призабойной зоны пласта На частотах более 10 000 Гц влияние границ на поле в пласте пренебрежимо мало (см. рис. 5.3.3, кривая 5).

Рис. 5.3.3. Распределения интенсивности упругих колебаний по глубине пла-ста мощностью 20 м. Частота колебаний, Гц-

Г-12; 2-50; 3-120; 4-1000; 5-10 000

В области низких частот существуют определенные частоты, при которых резкий спад плотности потока

энергии, начиная с некоторого расстояния от скважины, сменяется существенно менее резким, с чередованием максимумов и минимумов спадом (см. рис. 5.3.1, а, б, 5.3.2, а, б, 5.3.3, кривые 7, 2 и 3). Подобное, по-видимому, свидетельствует о том, что на определенных частотах в пласте могут существовать колебательные моды, распространяющиеся без за­метного излучения энергии в окружающие пласт породы. При этом спад интенсивности колебаний с расстоянием будет обусловливаться лишь цилиндрическим расхождением и пространственным поглощением в породах, которое на низких частотах не слишком велико.

По полученным полям интенсивностей колебаний
дополнительно рассчитывались поля колебательных
смещений и колебательных ускорений. На рис. 5.3.4
представлены карты изолиний пороговых уровней
колебательных смещений, наложенных на изолинии
пороговых уровней колебательных ускорений,
построенные на основе полученных полей,
соответствующих выделенным выше частотам для
пласта мощностью 20 м. Здесь значения пороговых
уровней пара

№ ■:< J0 fO

	i	I
^ Ц1'	Й			V'
JH 1 " jj | [

И ifl ,Tfl «0

70 ЛИ Н, -a

Рис. 5.З.4. Карты изолиний пороговых уровней колебательных ускорений (линии с редкими бергштрихами) и колебательных смещений (линии с частыми бергштрихами) в пласте мощностью 20 м. Частота колебаний, Гц:

А- 12; 6-50; s- 120; г-300

О 10 20 30 40 50 60 70 80R,m

метров колебаний соответствуют оцененным в ходе экспериментальных исследований значениям (см. гл. 3). На картах выделены уровни колебательного смещения £, = 2-10"⁵ м и колебательного ускорения |= 6,15 м/с². Из анализа

приве­денных карт видно, что для данного пласта в диапазоне самых низких частот (12-50) Гц и частот более 300 Гц совмещение пороговых значений колебательного смещения и колебательного ускорения (см. рис. 5.3.4, затемненные участки карт), которое определяет области эффективного воздействия, наблюдается на расстояниях от скважины, не превышающих 10 м. Для частоты 120 Гц, определяющей возбуждение в пласте нормальной моды, уровни пороговых значений колебательных параметров имеют близкое по радиусу от скважины расположение, а глубина эффективного воздействия на пласт максимальна и доходит до 30-40 м.

Подобные карты, полученные на основе геолого-промысловых данных конкретных участков, позволяют оценивать глубины эффективного воздействия на призабойную зону и пласт для колебаний различной частоты и выделять оптимальные частоты наиболее эффективного воздействия.

5.4. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕДАЧИ

КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ В ПРОДУКТИВНЫХ

ПЛАСТАХ ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

В СКВАЖИНАХ

Рис. 5.4.1. Схема опытного участка

Для проведения промысловых исследований был выбран опытный участок Северного купола Мордово-Кармальской залежи битумов ОЭ НГДУ "Татнефтебитум". Выбор был обусловлен наличием близко пробуренных скважин, их благоприятным взаимным расположением и небольшой глубиной залегания пласта. Схема опытного участка представлена на рис. 5.4.1.

Продуктивный пласт представлен

слабосцементированным песчаником. Пористость коллектора 27 %, проницаемость 0,52 мкм², сжимаемость 10~⁴ МПа~¹. Пласт насыщен битумной нефтью с температурой застывания ниже 18 °С, плотностью 867 кг/м , кинематической вязкостью при температуре 20 °С 120 мм²/с, при температуре 50 °С 47 мм /с.

Для проведения исследований на опытном участке были выбраны три скважины: в скв. За осуществлялось возбуждение колебаний давления, а в скв. 3 и 36 производились аппаратурные измерения амплитуды прошедшего по пласту сигнала. Расстояния между забоями скв. За и скв. 3 и 36 составляют соответственно 5 и 10 м. Технические данные по этим скважинам приведены в табл. 5.4.1.

Таблица 5.4.1

Номер скважины	Дата окончания бурения	Глубина забоя, м	Диаметр об­садной колонны, мк/	Глубина спуска обсадной колонны, м	Вскрытый интервал пласта, м
3 За 36	31.10.73 г. 30.05.77 г. 22.07.77 г.	78,0 85,6 85,8	168 225 225	74,14 73,50 73,75	74,14-78,0 73,5-85,6 73,75-85,8

С целью обеспечения достаточно широкого
амплитудно-частотного интервала возбуждения
колебаний использовались скважинные

гидродинамические генераторы следующих типов: ПТ-89 конструкции ТатНИПИнефти и ГВЗ-108 конструкции МИНГ, которые работают при прокачке через них рабочей жидкости с устья скважины. Ввиду небольшой глубины скважин в низкочастотном диапазоне от 1 до 15-20 Гц можно было осуществлять возбуждение колебаний непосредственно при подаче рабочей жидкости насосными агрегатами от работы их поршней. Вместе с генераторами в скв. За спускали глубинный прибор для контроля параметров колебаний. В измерительные скв. 3 и 36 приборы спускали на кабеле на 2-3 м ниже башмака обсадной колонны.

Для акустических исследований в скважинах используются различные глубинные приборы, которые служат для решения узкоспециализированных задач акустического каротажа (АКЦ, шумометрия и др.). Они, за исключением прибора, разработанного в Казанском государственном университете (КГУ), предназначены для высокочастотного диапазона измерений характеристик упругих колебаний (выше 1 кГц). Рабочий диапазон прибора КГУ от 30 Гц до 30 кГц. Поэтому они не могут эффективно использоваться для замеров в скважинных условиях параметров виброволнового воздействия, осуществляемого скважинными гидродинамическими генераторами. С целью расширения низкочастотного диапазона измерений были разработаны скважинные приборы (гидрофоны), позволяющие перекрывать диапазон частот работы скважинных гидродинамических генераторов колебаний, которые в настоящее время нашли практическое применение.

Конструктивно приборы выполнены в корпусах от глубинных манометров ПДС-1, внутри которых расположен на плате усилитель. В отверстии нижней крышки устанавливается пьезоэлектрический датчик давления. С целью увеличения динамического диапазона принимаемых сигналов, улучшения шумовых характеристик и расширения диапазона избирательности к низким частотам предусмотрен специальный усилитель, коэффициент усиления которого в полевых условиях может переключаться в диапазоне от 2 до 10 000.

Прибор, спускаемый в скважину вместе с генератором колебаний давления для контроля и регистрации его рабочих параметров на различных режимах, оснащен пьезоэлектрическим датчиком ЛХ-601. В остальных приборах в качестве датчиков колебаний давления использовались сферические пьезокерамические преобразователи типа ЭПС4-5, чувствительность которых градуировалась методом сравнения с подобным преобразователем, откалиброванным во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. Их устанавливали в нижней крышке глубинного прибора через резиновый уплотнитель.

Технические данные приборов

Диапазон рабочих частот при неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) + 0,5 дБ на уровне - 3 дБ, Гц4-12 000

Коэффициент усиления От 2 до 10

......................................................................... 000

Входное сопротивление, МОм, не менее 10

Напряжение питания прибора, В 15-45

Потребляемый ток, мА, не более 20

Диаметр скважинного снаряда, мм 28

Длина, мм 700

Масса скважинного прибора, кг, не более 2

Электрическая блок-схема прибора приведена на рис. 5.4.2.

Сигнал с датчика 1 поступает на согласующий малошумящий усилитель 2 на полевых транзисторах, собранный по каскадной схеме. Далее с помощью усилителя 3 сигнал усиливается по напряжению, а затем по мощности на двухтактном усилителе 4, откуда сигнал поступает в геофизический кабель 6, по которому одновременно к усилителям подводится питающее напряжение с блока питания 8. Стабилизатор напряжения 5 служит для создания стабильного напряжения питания первых двух каскадов усиления. Выходной сигнал снимается с выходного развязывающего блока 7.

Рис. 5.4.'3. Схема измерительной установки для исследования I30 распространения упругих колебаний в пласте

Блок-схема установки для замеров параметров виброволнового воздействия приведена на рис. 5.4.3. Скважинные приборы 1 подключаются через выходной развязывающий блок 2 к источникам питания 3 типа Б5-45. С блока 2 сигналы от глубинных приборов одновременно поступают через усилитель мощности 4 на многоканальный светолучевой осциллограф 5 типа НО71, а также на переключатель 6 для подачи сигнала

от соответствующего скважинного прибора на запоминающий осциллограф 7 типа С8-17 для просмотра формы сигнала и параллельно на анализатор спектра 8 типа СК4-56. Для записи спектрограмм служит планшетный графопостроитель 9 типа Н307.

При проведении промысловых исследований в воздействующую скважину опускали на НКТ гидродинамические генераторы колебаний и вместе с ними - скважинные приборы с датчиком ЛХ-601 на геофизическом кабеле, подвязанном клямсами к НКТ. В соседние скважины также на коаксиальном кабеле спускали приборы со сферическими преобразователями. Устье воздействующей скважины герметизировали. К НКТ подключали насосные агрегаты для подачи воды из желобной емкости к генераторам колебаний, с выхода которых она возвращается по межтрубному пространству и устью в желобную емкость. Включением соответствующих скоростей насосных агрегатов обеспечивали необходимый режим работы генераторов колебаний. С помощью глубинных приборов осуществляли замеры амплитудно-частотных характеристик поступающих сигналов. Также производился анализ спектров и по записи осциллограмм на светолучевом осциллографе измерялась разность времен вступления сигналов в измерительных скважинах.

Исследования проводились совместно со специалистами АО "Татнефть", ТатНИПИнефти и Казанского государственного университета.

В табл. 5.4.2 приведены замеренные в скв. За контрольные параметры возбуждения колебаний с использованием различных генераторов. Следует отметить, что выбор режимов работы генераторов типов ГВЗ-108Б и ПТ-89 здесь был подчинен измерительным целям и не совпадал с оптимальным режимом их работы при обработках скважин.

Уровни ослабления сигналов в контрольных скважинах по отношению к сигналам в воздействующей представлены в табл. 5.4.3. На рис. 5.4.4 показано ослабление уровня сигнала в измерительных скважинах по частоте упругих колебаний.

Таблица 5.4.3

Частота колебаний, Гц	Амплитуда колебаний в контрольной скв. За, МПа	Ослабление уровня колебаний давле-ния по сравнению с уровнем е контрольной скважине, дБ
в скв. 3	в скв. 36
16 75 450	0,9 0,3 0,19	57 79 98	59 114

В скв. 104, отстоящей на расстоянии 67 м от скв. За, также производилось измерение параметров колебаний. Сигнал от воздействующей скважины не превышал уровня фона.

В скв. 36 было проведено контрольное измерение с

Таблица 5.4.2