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.

Контрольні запитання

1. Що таке перфорація при проведенні прострілково-вибухових робіт?

2. Як використовується торпедування при проведенні прострілково-вибухових робіт?

3. Які ви знаєте методи та способи відбору зразків порід із стінок свердловин?

4. Які ви знаєте методи та способи відбору проб пластових флюїдів під час буріння?

5. Як проводиться випробовування продуктивних пластів у відкритому стовбурі свердловини?