Відбір зразків порід, проб пластових флюїдів та випробовування пластів
Зразки гірських порід, проби рідини і газу відбирають із пластів, які розкриті свердловиною, з метою одержання даних про літологію, колекторські властивості порід і водо-, нафто- та газонасиченість пластів.
Відбір зразків порід
Відбір зразків гірських порід проводиться в основному в процесі буріння свердловин за допомогою колонкового долота. Однак цим методом з різних причин не завжди вдається витягти керн з інтервалів, що представляють найбільший інтерес для геологів.Тому відбір зразків порід після закінчення буріння свердловини може дати істотні додаткові дані для геологічного вивчення розрізів свердловин.
Відбір зразків порід у свердловинах після буріння роблять за допомогою бічних стріляючих і свердлячих ґрунтоносів. Роботи з відбору порід проводять після дослідження розрізів свердловин геофізичними методами, за даними яких намічають найбільш цікаві ділянки свердловини для відбору порід бічними ґрунтоносами.
Бічний стріляючий ґрунтонос складається зі сталевого корпуса з пороховими камерами, над якими розташовуються стовбури (Рис. 10.2). У порохових камерах містяться порохові заряди з електрозапалювачами. У стовбури вставляються порожні циліндричні бойки, які виготовлені з міцної сталі. Бойки кріпляться до корпуса ґрунтоносу сталевими тросиками. Порохова камера герметизується гумовими кільцями та пробками від поступлення в неї рідини із свердловини.
Після підготовки ґрунтоносу до роботи його опускають на кабелі з токопровідними жилами у свердловину і встановлюють в інтервалі, де необхідно відібрати зразки порід. Від джерела струму на поверхні запалюється пороховий заряд, порохові гази виштовхують зі стовбура бойок, яких входить в породу. При підйомі ґрунтоносу бойок за допомогою сталевого троса витягується із пласта разом із зразком породи. Після вистрілювання всіх бойків ґрунтонос піднімають на поверхню, породу з бойків виймають і передають у лабораторію для досліджень.
Свердлячий ґрунтонос представляє собою агрегат, який містить електричну, гідравлічну і механічну системи. Свердлячий механізм приводиться в дію електродвигуном, ротор якого через систему шестерень зв’язаний з буром із твердого сплаву або алмазною коронкою. Після закінчення циклу вибурювання зразка гірської породи змінюють напрямок обертання двигуна, унаслідок чого бур виходить із стінки свердловини і зразок породи попадає в прийомну касету. Бічний свердлячий ґрунтонос дозволяє за один спуск відібрати від 5 до 15 зразків породи діаметром 20 мм і довжиною 40-50 мм. Застосовуються свердлячі ґрунтоноси СГ-110 і СКМ-8-9. Найбільша ефективність роботи свердлячим ґрунтоносом досягається в щільних пісковиках, вапняках та інших ущільнених літологічних різницях.
1 – корпус; 2 – бойок; 3 – електрозапалювач; 4 – порох; 5 – тросик; 6 – ствол; 7 – порода; 8 – свердловина
Рисунок 10.2 – Схема бокового стріляючого грунтоноса
Відбір проб пластових флюїдів та випробовування пластів
Значного прискорення і підвищення ефективності розвідувального буріння можна досягти завдяки проведення випробування перспективних на нафту і газ пластів у міру їх розкриття при бурінні, без кріплення свердловини. Для випробування в процесі буріння застосовують випробувачі пластів на трубах і випробувачі пластів на кабелі. Геофізичні організації застосовують випробувачі на кабелі.
Випробувачі пластів на кабелі складаються з прижимного пристрою ПП, герметизуючого башмака ГВ і камери К для пластового флюїду, яка заповнена у вихідному положенні повітрям під атмосферним тиском (Рис. 10.3). Після встановлення приладу в інтервалі випробування запалюють пороховий заряд П31 і пускають у хід гідравлічну систему, яка притискає герметизуючий башмак до стінки свердловини. Башмак закриває частину стінки свердловини та ізолює невелику ділянку, що дорівнюєа площі отвору в башмаку. При підключенні камери до герметизуючого башмака за рахунок великого перепаду тисків у пласті та балоні ГБ рідина або газ із пласта починають надходити у випробувач. При цьому герметизація ділянки випробування поліпшується, тому що до зусилля прижимної системи додається дія гідростатичного тиску, яка дає на середніх глибинах силу притискання в кілька сотень кілограмів. Кумулятивним перфоратором, розміщеним у випробувачі, може бути простріляний канал для поліпшення умов відбору проби в породі.
1 – промивна рідина; 2 – масло; 3 – пластова рідина
Рисунок 10.3 – Схема випробувача пластів на кабелі
Після відбору проби флюїду камеру К герметизують за допомогою порохового заряду П32 та клапану Кл. Одночасний тиск під башмаком зрівнюють з гідростатичним, без чого було б важко відірвати башмак від стінки свердловини. Керування роботою приладу здійснюється за допомогою порохових зарядів, які займаються електричним струмом, що подається за допомогою кабелю. Після підйому приладу на поверхню вимірюють тиск у камері, витягають пробу і проводять її дослідження.
Дані випробувачі пластів дозволяють:
- виділяти в розрізі породи-колектори і неколектори;
- визначати характер насичення пластів;
- визначати положення ВНК, ГВК і ГНК;
- оцінювати гідродинамічні характеристики пластів.
Випробування пластів апаратами на бурильних трубах проводиться комплектом випробувального інструмента (КВІ) і здійснюється працівниками промислово-геофізичної служби разом з буровою бригадою в процесі буріння свердловин і після закінчення їх буріння у відкритому, обсадженому та перфорованому стовбурі свердловини. Випробування пластів КВІ передбачає:
- виклик припливу флюїду із пласта в свердловину;
- відбір проб флюїду;
- визначення типу флюїду (нафта, газ або вода їх суміші);
- визначення термобаричних і гідродинамічних параметрів пласта (пластовий тиск, температура, гідропровідність, коефіцієнти проникності та продуктивності та ін.).
Комплект випробувального інструмента складається з фільтра, пакеру, яса гідравлічного, випробувача пластів, запірно-обертового, циркуляційного та заливального клапанів, перевідника та глибинних вимірювальних приладів (манометрів і термометра).
Фільтр служить для очищення рідини, що надходить із пласта, або газу від механічних домішок.
Пакер призначений для ізоляції підпакерної ділянки стовбура свердловини від верхньої його частини.
Призначення яса гідравлічного – звільнення інструмента за рахунок гідравлічного удару у випадку його прихоплення.
Випробувач пластів призначений для герметизації порожнини бурильних труб при спуску і підйомі інструмента, з’єднання їх з підпакерним простором при випробування пластів, регулювання депресії на пласт, вирівнювання тиску в просторах над пакером і під пакером під час спуско-підйомних операцій, передачі розтягу, стискуванню і обертових зусиль від бурильних труб до нижніх вузлів КВІ. Запірний обертовий клапан закриває доступ рідини або газу з випробувача пластів у бурильні труби під час відновлення тиску та підйому інструмента.
Циркуляційний клапан дозволяє відновити пряму або зворотну циркуляцію рідини в стовбурі свердловини.
Заливний клапан використовується для автоматичного заливання бурового інструмента при спуску випробувача.
Перевідник призначений для підвіски на елеватор коротких вузлів КВІ та розміщення у них глибинних манометрів, термометрів і пробовідбірників.
За допомогою КВІ можна випробувати на герметичність роздільні мости та обсадні колони.
Глибинним манометром, який є основною частиною КВІ, одержують діаграму зміни тиску в процесі випробування пласта. За допомогою кривих відновлення тиску розраховують пластовий тиск, гідропровідність, коефіцієнти проникності та закупорки присвердловинної зони, а також дебіт пласта.