Эксплуатация нефтяных и газовых скважин

Современные скважинные электротермометры имеют погрешность порядка 0,1 °С. Поэтому дроссельные эффекты могут сравнительно просто регистрироваться и учитываться. При одновременной работе нескольких пластов или пропластков их продукция, имеющая различную температуру, смешивается, обусловливая калориметрический эффект и скачкообразное изменение температуры потока смеси (рис. 6.7). Амплитуда этого скачка зависит от исходных температур смешивающихся потоков, от их расходов и теплоемкостей и определяется калориметрической формулой, предполагающей равенство отданной и полученной теплоты:


, (6 .40)

где DТв - понижение температуры восходящего потока в интервале смешения; DТп - повышение температуры присоединяющегося потока; С, Q - теплоемкости и расходы соответственно (индекс в относится к восходящему потоку нижнего пласта, индекс п означает присоединяемую жидкость верхнего пласта).

На рис. 6.7 показан ход термограмм с учетом калориметрического эффекта при смешивании потоков.

Тг - геотерма статического состояния без учета нагрева жидкости за счет дроссельного эффекта.

DTe - смещение температур (увеличение) за счет дроссельного эффекта Джоуля - Томсона.

А - исходная точка термограммы Тг верхнего пласта Н2 при условии, что нижний не работает.

T1 - термограмма нижнего пласта H1 также с учетом дроссельного эффекта DTe.

В - исходная точка термограммы Т1 нижнего пласта Н1 с учетом дроссельного эффекта.

DТв - понижение температуры восходящего потока в зоне смешения.

DTп - повышение температуры потока, присоединяющегося из верхнего пласта Н2.

Т - действительная термограмма обоих потоков после смешения.

Поскольку температурные скачки в зоне смешения зависят от расходов [см. формулу (6.40)], то, измерив эти скачки, можно определить расходы. Другими словами, термограмму можно интерпретировать как дебитограмму, позволяющую не только выделять продуктивные интервалы, но и определить их притоки.

Из равенства (6.40) следует


, (6.41)

Здесь Qв - расход восходящего потока в колонне до его смешивания с присоединяемым потоком Qп.

Выше кровли верхнего пласта расход будет равен сумме Q = Qп + Qв. Откуда


. (6.42)

Подставляя (6.42) в (6.41), получим


. (6.43)

Решая (6.43) относительно искомого Qп, получим


. (6.44)

Таким образом, для определения присоединяемого расхода Qп необходимо измерить Q - расход жидкости в колонне выше кровли присоединяемого пласта; DТв - температурный скачок в зоне смешения потоков, т. е. охлаждение восходящего потока против присоединяемого пласта; DТп - увеличение температуры потока присоединяемого пласта, измеренное как разность температуры у кровли пласта и условной геотермы, т. е. геотермы, исправленной на дроссельный эффект (см. рис. 6.7); Св и Сп - теплоемкости. Совершенно очевидно, что при повышении чувствительности скважинного термометра и его разрешающей способности возможности термометрических исследований скважины расширятся. В настоящее время имеются скважинные термометры-дебитомеры, основанные на принципе охлаждения нагретой электротоком спирали, омываемой потоком жидкости. Охлаждение спирали тем интенсивнее, чем интенсивнее расход жидкости. Можно экспериментально установить зависимость между температурой спирали и расходом жидкости.

Таким термодебитомером вдоль исследуемого интервала снимаются две термограммы: обычная, когда нагретая спираль подвергается воздействию потока, и геотерма в остановленной скважине, которая показывает изменение температуры нагретой спирали в зависимости от глубины. По разности показаний этих двух термограмм и с помощью калибровочных кривых определяется изменение расхода вдоль исследуемого интервала.

Преимуществами такого термодебитомера являются его малые размеры, возможность спуска на тонком одножильном кабеле КОБД-4, отсутствие необходимости использования пакерующих устройств. Такой термодебитомер позволяет фиксировать приток из каждого действующего перфорационного отверстия.

Этим не исчерпываются возможности термометрических исследований скважин. Изучение изменения температуры на забое скважины при изменении режима ее работы содержит в себе возможности термозондирования пласта для определения его параметров. В этом отношении температурные изучения газовых скважин, в которых эффект Джоуля - Томсона обусловливает более сильные температурные изменения, достигающие 40 °С, дают более надежные результаты таких исследований.