Способ и система для определения месторасположения флюида в скважине

Номер патента: 15550

Опубликовано: 31.08.2011

Автор: Дифоджио Рокко

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ определения месторасположения источника флюида в скважине, при осуществлении которого

размещают ионоселективный датчик(и) в скважине на различных глубинах,

измеряют посредством ионоселективного датчика ионную концентрацию для флюида на этих различных глубинах,

сравнивают результаты измерений ионных концентраций на различных глубинах между собой и/или со справочными данными предыдущих измерений и

на основе разницы в указанных результатах измерений ионных концентраций на различных глубинах и/или отличий от данных предыдущих измерении определяют расположение источника флюида в скважине.

2. Способ по п.1, в котором ионоселективный датчик содержит ионоселективный узел с полевым эффектом.

3. Способ по п.1, в котором определяют месторасположение источника нежелательного флюида.

4. Способ по п.1, в котором ионоселективный датчик способен определять концентрацию ионов из группы, состоящей из калия, азота и водорода.

5. Способ по п.1, в котором

осуществляют измерения на первой глубине, где из первого пласта поступает первый флюид, и на второй глубине, где из второго пласта поступает второй флюид,

сравнивают результаты измерений для первого и второго флюидов и определяют наличие расчлененности формации по разнице в указанных результатах измерений ионных концентраций.

6. Способ по п.1, в котором используют группу ионоселективных датчиков, каждый из которых размещен на разной глубине, и при этом определяют месторасположение источника флюида с концентрацией определенных ионов по совокупности результатов измерений ионной концентрации, выполненных группой датчиков на различных глубинах.

7. Способ по п.6, в котором дополнительно определяют скорость флюида путем выпуска во флюид одним из группы датчиков вещества-индикатора с концентрацией определенных ионов.

8. Способ по п.1, в котором осуществляют измерение ионных концентраций для флюидов, поступающих из различных пластов формации, для идентификации пласта, являющегося источником флюида.

9. Способ по п.8, в котором осуществляют перекрытие перфорационного отверстия, связанного с пластом, являющимся источником.

10. Система для определения месторасположения источника флюида, поступающего в ствол скважины, содержащая зонд(ы), снабженный ионоселективным датчиком для измерения ионной концентрации для флюида в скважине, размещаемым в стволе скважины, локатором перфорации, процессором, связанным с ионоселективным датчиком, и памятью для хранения выходных данных с ионоселективного датчика, причем процессор выполнен с возможностью обеспечения нахождения месторасположения источника флюида по результатам измерений ионной концентрации на различных глубинах и сравнения результатов этих измерений на предмет их разницы на различных глубинах и/или отличий от справочных данных предыдущих измерений.

11. Система по п.10, дополнительно содержащая блок выпуска вещества-индикатора.

12. Система по п.10, включающая группу зондов, образующих цепочку зондов, причем каждый зонд в цепочке снабжен ионоселективным датчиком.

13. Система по п.10, включающая группу ионоселективных датчиков, где каждый датчик группы выделяет разные ионы.

14. Система по п.10, в которой зонд размещен на одном из средств, входящих в группу, состоящую из каротажного кабеля, гибкой трубы и колонны труб.

15. Система по п.14, в которой зонд представляет собой пробоотборник.

16. Устройство для определения месторасположения источника нежелательного флюида в скважине, содержащее зонд(ы), размещаемый в скважине и снабженный ионоселективным датчиком для измерения ионной концентрации для флюида в скважине, а также процессором, связанным с ионоселективным датчиком, память для хранения выходных данных с ионоселективного датчика и машиночитаемый носитель с компьютерной программой, содержащей команды, при выполнении которых процессором производится определение месторасположения источника нежелательного флюида по результатам измерений ионной концентрации на различных глубинах и сравнения результатов этих измерений на предмет их разницы на различных глубинах и/или отличий от справочных данных предыдущих измерений.

17. Устройство по п.16, где указанный флюид является первым флюидом, а указанная глубина - первой глубиной, при этом компьютерная программа дополнительно содержит команды для определения местоположения источника второго флюида в скважине, команды для измерения ионной концентрации для второго флюида из потока второго флюида, поступающего от источника второго флюида в скважине, и команды для определения источника нежелательного флюида по разнице ионных концентраций, измеренных для источника первого флюида и источника второго флюида.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЯ ФЛЮИДА В СКВАЖИНЕ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US) В изобретении описан способ определения месторасположения источника флюида в скважине,при осуществлении которого размещают ионоселективный датчик(и) в скважине на различных глубинах; измеряют посредством ионоселективного датчика ионную концентрацию для флюида на этих различных глубинах; сравнивают результаты измерений ионных концентраций на различных глубинах между собой и/или со справочными данными предыдущих измерений и на основе разницы в указанных результатах измерений ионных концентраций на различных глубинах и/или отличий от данных предыдущих измерений определяют расположение источника флюида в скважине. Предлагаемый способ обеспечивает возможность надежного проведения различий между пластовыми флюидами и точного определения в скважине конкретных мест перфорации,из которых поступает избыток нежелательного флюида. Также описаны система и устройство,позволяющие осуществить указанный способ. 015550 Область техники Настоящее изобретение относится к области анализа скважинного флюида и, в частности, к определению свойств флюида в скважине. Предшествующий уровень техники Диаграмма результатов геофизических исследований представляет собой диаграмму каротажа, проведенного в эксплуатационной или нагнетательной скважине. Для ее получения используют зонды малого диаметра так, чтобы их можно было опускать в скважину через систему труб. Раньше в устройства,используемые при техническом обслуживании скважины при эксплуатации, входили такие приборы, как аналоговый расходомер, измеритель дебита скважины, дифференциальный скважинный манометр, манометр, плотномер, определитель обводненности флюида, термометр, зонд гамма-каротажа с инжектором изотопов, зонд термометрического каротажа, скважинный профиломер, локатор муфт обсадной колонны, скважинный пробоотборник, прибор определения мест притока воды в скважину и т.д. Каротажные исследования могут быть кабельными скважинными каротажными исследованиями. В результате проведения геофизических исследований в скважинах, называемых также каротажем, получают одну или более диаграммы. Проводят также запись результатов одного или более вида измерений в функции от глубины в скважине. Каротажные диаграммы используют для идентификации и сопоставления подземных пород и для определения минералогических и физических свойств потенциальных породколлекторов, а также основных свойств флюидов, которые они содержат. Каротажные диаграммы записывают в процессе проведения геофизических исследований, при которых зонд опускают в ствол скважины на каротажном кабеле. Измерения, выполненные каротажным зондом, могут иметь физическую природу (например, электрические, акустические, ядерные, тепловые измерения, измерения размеров и т.д.) и описывать свойства некоторого объема среды, окружающей скважину, или свойства самой скважины. Некоторые виды каротажных диаграмм составляют данные, собранные на поверхности; примером этого являются кернограммы, диаграммы скорости проходки скважины, диаграммы проб бурового раствора, записи свойств углеводородов и т.д. Еще один вид диаграмм представляет величины, полученные обсчетом результатов других измерений, примером чего может служить расчетная диаграмма подвижной нефти, вычисленная каротажная диаграмма и т.д. Раскрытие изобретения В настоящем изобретении предлагается способ определения источника флюида в скважине. Например, из эксплуатационной скважины часто поступает как нефть, так и вода. Со временем выход воды часто возрастает. Добавочная вода может в основном поступать только из нескольких перфорационных отверстий (интервалов) в обсадной трубе. В данном изобретении предложено средство идентификации доставляющих неприятности перфорационных отверстий, чтобы могли быть предприняты корректирующие действия. Способ включает размещение ионоселективного датчика (сенсора) на первой глубине, воздействие первым флюидом на ионоселективный датчик в скважине, измерение ионной концентрации в нескольких местоположениях во флюиде и идентификацию источника первого флюида по профилю ионной концентрации для этого флюида. В частном варианте осуществления изобретения ионоселективный датчик представляет собой ионоселективный узел с полевым эффектом. В другом частном варианте осуществления изобретения способ включает также определение возрастания поступления нежелательного флюида по ионной концентрации и нахождение источника нежелательного флюида. В другом частном варианте осуществления изобретения ионоселективный датчик выделяет ионы из группы, состоящей из калия, азота и водорода. В другом частном варианте осуществления изобретения идентификация источника первого флюида включает также измерение ионной концентрации для первого флюида, поступающего от источника первого флюида в скважине, и определение местоположения источника нежелательного флюида по ионной концентрации, измеренной для источника первого флюида. В другом частном варианте осуществления изобретения способ также включает определение местоположения источника второго флюида в скважине, измерение ионной концентрации для второго флюида из потока второго флюида, поступающего в скважину от источника второго флюида, и определение источника нежелательного флюида по ионным концентрациям, измеренным для источника первого флюида и источника второго флюида. В другом частном варианте выполнения, в котором первый флюид поступает из первого пласта формации, и второй флюид поступает из второго пласта формации, способ включает также сравнение ионной концентрации для перового флюида с ионной концентрацией для второго флюида и определение расчлененности формации по результатам этого сравнения. В другом частном варианте выполнения ионоселективный датчик содержит группу датчиков, каждый из которых расположен на разной глубине, и способ включает также определение источника флюида с концентрацией определенных ионов по совокупности результатов измерений ионных концентраций,выполненных группой датчиков на различных глубинах. В другом частном варианте выполнения способ включает также обнаружение концентрации определенных ионов во флюиде в первый момент времени у первого датчика группы на первой глубине, об-1 015550 наружение концентрации определенных ионов во флюиде во второй момент времени у второго датчика группы на второй глубине и определение скорости флюида по разности между первой глубиной и второй глубиной, деленной на разницу между первым моментом времени и вторым моментом времени. В другом частном варианте выполнения способ включает также выпуск вещества-индикатора с концентрацией определенных ионов из одного из группы датчиков во флюид. В другом частном варианте выполнения способ включает также измерение ионной концентрации, включающее также измерение совокупности ионных концентраций для флюида на одной глубине и идентификацию источника флюида по совокупности ионных концентраций для флюида. В настоящем изобретении также предлагается устройство для определения источника флюида, которое содержит зонд, размещаемый в стволе скважины, входящий в зонд ионоселективный датчик, процессор, связанный с ионоселективным датчиком, и память (запоминающее устройство) для хранения выходных данных с ионоселективного датчика. В другом частном варианте выполнения устройство содержит также локатор перфорации. В другом частном варианте выполнения устройство также содержит блок выпуска вещества-индикатора. В частном варианте выполнения устройство включает также группу зондов, образующих цепочку зондов, причем каждый зонд в цепочке снабжен ионоселективным датчиком. В другом частном варианте выполнения ионоселективный датчик содержит также группу ионоселективных датчиков, причем каждый датчик группы ионоселективных датчиков выделяет разные ионы. В еще частном варианте выполнения зонд размещен на одном из средств, входящих в группу, состоящую из каротажного кабеля, гибкой трубы малого диаметра и бурильной колонны. В другом частном варианте выполнения зонд представляет собой пробоотборник. В другом варианте осуществления изобретения способ определения в скважине источника флюида из формации включает регистрацию ионных концентраций для флюидов, поступающих из различных пластов формации, воздействие первым флюидом на первый ионоселективный датчик в скважине, измерение ионной концентрации для флюида и идентификацию пласта формации, являющегося источником флюида, по диаграмме ионных концентраций. В частном варианте выполнения способ включает также перекрытие перфорации, связанной со слоем, являющимся источником. Изложенные выше достаточно широко и другие признаки изобретения будут более подробно раскрыты на примерах конкретного осуществления изобретения. Краткое описание чертежей Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано на фиг. 1 - схематическое отображение иллюстративного варианта выполнения зонда, содержащего ионочувствительный датчик, размещаемый на каротажном кабеле на различных глубинах в эксплуатационной скважине; на фиг. 2 - схематическое отображение иллюстративного варианта выполнения группы ионочувствительных датчиков, размещенных на каротажном кабеле в эксплуатационной скважине; на фиг. 3 - блок-схема, отображающая операции, совершаемые в иллюстративном варианте выполнения. Подробное описание иллюстративного варианта выполнения изобретения Термин "рН" употребляют для обозначения степени кислотности или щелочности (основности) водных растворов. Шкала рН отражает то, насколько раствор является кислотным или щелочным. Величина рН непосредственно связана с отношением содержания водородных ионов (Н+) к гидроксильным ионам (ОН-) в растворе. Чем больше присутствует водородных ионов, тем более кислотный раствор. Если содержание гидроксильных ионов превышает содержание водородных, то раствор щелочной, и если эти ионы имеют равное содержание, то раствор нейтральный. Шкала рН имеет диапазон от 0 до 14, и чистой воде соответствует значение, равное 7,0. Значения менее 7,0 означают преобладание водородных ионов (кислотность), и значения более 7,0 означают возрастание щелочности. Так как шкала логарифмическая, то значение рН, равное 6,0, соответствует в десять раз большему содержанию водородных ионов, чем при рН, равном 7,0, а рН, равный 5,0, соответствует в десять раз большему содержанию водородных ионов, чем при рН, равном 6,0, и в сто раз большему, чем при рН, равном 7,0. Таким образом, рН выражено дополнением логарифма эффективной концентрации водородных ионов или водородно-ионной активности (в грамм-эквивалентах на литр), и значение рН представляет собой величину, отображающую единицу измерения кислотного или щелочного состояния среды. Нейтральный раствор, такой как чистая вода, имеет значение рН, равное 7, кислотные растворы - менее 7,основные или щелочные растворы - более 7. Как было выше отмечено, шкала рН логарифмическая, и среда со значением рН, равным 4, в десять раз более кислотная, чем среда со значением рН, равным 5. Аналогично, среда со значением рН, равным 9 в десять раз более щелочная, чем среда со значением рН,равным 8. Ионоселективные приборы могут отличать флюиды (включая газы или жидкости) с различной концентрацией определенных ионов. Ионоселективные полевые транзисторы представляют собой устройст-2 015550 ва, которые можно использовать для измерения концентрации определенных ионов, например ионов,включающих, но не ограничиваясь этим, Na, K или другие ионы. В иллюстративном варианте выполнения изобретения используется ионоселективный узел, включающий ионоселективный полевой транзистор, но не только его, используют также процессор, память и базу данных для определения различия в ионных концентрациях флюидов в эксплуатационной скважине. Флюиды объединяются в смешанный поток, содержащий флюиды, поступающие из разных перфорационных отверстий эксплуатационной скважины. Ионоселективные датчики (сенсоры) способны отличить один отбираемый флюид от других флюидов, поступающих к центру эксплуатационной скважины. Ионоселективный датчик в иллюстративном варианте выполнения изобретения представляет собой ионоселективный полевой транзистор,способный измерять ионные концентрации для флюидов в эксплутационной скважине. Процессор, память и база данных связаны с ионоселективным полевым транзистором и помещены в зонд. Использование сочетания ионоселективного датчика, процессора и памяти позволяет определять разницу парциальных концентраций во флюидах, проходящих по буровой или эксплуатационной скважине. Для определения скорости флюида может быть использована группа ионоселективных полевых транзисторов путем сравнения или корреляции их откликов. В иллюстративном варианте выполнения для мониторинга в скважине выбирают определенные ионы, например K или Na. Ионоселективный датчик, например узел ионоселективного полевого транзистора, опускают на различную глубину в эксплуатационную скважину и проводят на каждой глубине измерения ионной концентрации. В альтернативном варианте выполнения группу ионоселективных датчиков,например несколько узлов ионоселективных полевых транзисторов, помещают в эксплуатационную скважину, причем в группе каждый узел ионоселективного полевого транзистора устанавливают на разной глубине. Глубины нахождения отдельных узлов или глубины размещения узлов группы могут быть выбраны соответствующими расположению перфорационных отверстий в скважине. Перфорация (перфорационные отверстия) может соответствовать различным слоям формации. Каждый узел ионоселективного полевого транзистора подсоединен к каротажному кабелю на разной глубине. Локатор перфорационных отверстий, хорошо известный в данной области техники, также связан с каротажным кабелем или включен в состав зонда, помогая обнаружить перфорационные отверстия в обсадной трубе. Обнаружение перфорационных отверстий дает возможность разместить ионоселективный датчик, то есть ионоселективный полевой транзистор, вблизи перфорационного отверстия для определения, из какого перфорационного отверстий поступает отдельный флюид, имеющий концентрацию определенных ионов. Измерения ионных концентраций выполняют на каждой глубине, соответствующей перфорационному отверстию. Измерения выполняют отдельным ионоселективным датчиком или группой ионоселективных датчиков, таких как группа узлов ионоселективного полевого транзистора. В иллюстративном варианте выполнения изобретения эти измерения ионных концентраций используют для определения различий между флюидами, такими как один или более типы вод (обычно минерализованные пластовые воды), по разнице ионных концентраций. Разница ионных концентраций помогает оценить, из каких перфорационных отверстий поступает большая часть этой воды, так что перфорационное отверстие, из которого поступает нежелательный флюид, может быть перекрыто. Перекрытие этих перфорационных отверстий может сэкономить огромные средства, затрачиваемые на извлечение минерализованных пластовых вод, и поэтому связано с необходимостью установления местоположения источника таких вод. Ионоселективные полевые транзисторы могут быть использованы в качестве ионоселективных узлов для определения значения рН или других ионных концентраций для флюидов, таких как вода в эксплуатационной скважине. Значение рН может быть определено, как = -10 Log 10 (концентрация ионов водорода), и аналогично pNa = -10 log 10 (концентрация ионов натрия), и pK = -10 log 10 (концентрация ионов калия). Узел ионоселективного полевого транзистора может быть использован для измерения ионных концентраций с целью различения одной пластовой минерализованной воды от другой такой воды для различения пластовых вод, поступающих из разных зон (слоев) формации. В отдельном варианте выполнения изобретения значение рН может быть измерено с помощью ионоселективного полевого транзистора, выпускаемого MESA и Research Institute of the University ofTwente, и поставляемого на рынок толстопленочного миниатюризированного контрольного электрода из серебра/хлорида серебра. Для системы ионоселективный полевой транзистор/контрольный электрод может быть использована линейная температурная коррекция. На фиг. 1 представлено устройство по одному из иллюстративных вариантов выполнения изобретения, размещенное в эксплуатационной скважине. В других вариантах выполнения узел ионоселективного полевого транзистора или ионоселективный датчик может быть закреплен на каротажном кабеле, гибкой трубе малого диаметра или бурильной колонне в необсаженной скважине или в процессе контроля во время бурения. На фиг. 1 в иллюстративном варианте 100 выполнения устройство показано размещенным в эксплуатационной скважине 102. Зонд 104 размещают в эксплуатационной скважине 102 на каротажном кабеле 103. Зонд 104 содержит процессор 130, ионоселективный (ионочувствительный) узел,такой как ионочувствительный датчик (сенсор) или ионоселективный полевой транзистор 108, память 132, базу данных 134 и локатор 105 перфорации. В зонд 104 входит блок 101 выпуска веществаиндикатора (фиг. 2), предназначенный для выброса флюида с ионной концентрацией, которую может-3 015550 определить ионочувствительный датчик 108. Узел ионоселективного полевого транзистора имеет небольшие размеры по площади, составляющие приблизительно 1 мм 2 на сторону. Поэтому сборка ионоселективных полевых транзисторов может быть легко размещена в одном зонде. Узлы небольших размеров имеют малую массу и поэтому устойчивы к вибрации. Эксплуатационная скважина 102 проходит через формацию, состоящую из различных пластов 109,113 и 115. Каждый из этих пластов может иметь различные влияющие на ионную концентрацию характеристики, которые могут изменяться со временем. Например, в течение определенного периода времени из всех трех пластов 109, 113 и 115 может поступать нефть. После этого периода и после извлечения значительного количества продукта из пластов 109 и 115 может поступать вода или соляной раствор, а из пласта 113 преимущественно нефть. Зонд 104 может быть помещен у каждого перфорационного отверстия 117, 119 и 121 для определения ионной концентрации флюидов, поступающих из пластов формации, прилежащих к перфорационному отверстию. Зонд 104 содержит ионочувствительный узел 108, процессор 130 и память 132. Процессор получает пакеты числовых данных с ионочувствительных датчиков, входящих в узел ионочувствительных датчиков, и сохраняет эти пакеты в памяти процессора. В памяти процессора может также храниться база данных. Память может также содержать встроенный машиночитаемый носитель, хранящий программы, при исполнении которых процессором реализуются описанные в данной заявке способ и функции. При нахождении зонда 104 в первой позиции 110 ионочувствительный датчик 108 воспринимает ионную концентрацию, то есть количество определенных ионов на единицу объема, для потока флюида,например минерализованной воды или нефти, из всех трех областей формации 109, 113 и 115. В иллюстративном варианте выполнения изобретения смеси воды/нефти из каждой из трех продуктивных зон 109,113 и 115 перемешаны и воспринимаются зондом 111, находящимся на позиции 110. На позиции 110 зонд, содержащий ионоселективный полевой транзистор 108, может реагировать на ионные концентрации смешанных флюидов, проходящих по эксплуатационной скважине. Процессор 130 используют для управления ионоселективным полевым транзистором 108 и для обработки регистрируемых им результатов измерений ионных концентраций. В иллюстративном варианте рабочего процесса предположим, что на позиции 110 процессор анализирует результаты измерений ионочувствительного датчика 108 зонда и определяет по увеличению ионной концентрации в смешанном потоке 125, что в смешанном потоке в скважине 102 недопустимо возросло содержание минерализованной воды с водородными ионами. Поток 125 флюида представляет собой комбинацию потоков флюида, включающую поток 127 флюида из перфорационного отверстия 117,поток 129 флюида из перфорационного отверстия 109 и поток флюида 131 из перфорационного отверстия 121. Оператор скважины должен обнаружить источник или перфорационное отверстие в обсадной трубе скважины, ведущее к пласту, из которого поступает минерализованная вода с избыточным содержанием водородных ионов, и перекрыть это отверстие. Оператор скважины конечно должен иметь возможность перекрыть перфорационное отверстие, из которого поступает избыточная минерализованная вода, и затем должен будет избавляться от этой воды с водородными ионами после того, как она будет извлечена на поверхность. Флюид из пластов 109, 113 и 115 формации поступает через перфорационные отверстия 117, 119 и 121 соответственно. Во второй позиции 112 на ионоселективный узел 108 зонда 104 воздействует преимущественно поток 127, поступающий из перфорационного отверстия 117, выполненного в пласте 109. В третьей позиции 114 на ионоселективный узел 115 зонда 104 воздействует преимущественно поток 129, поступающий из перфорационного отверстия 119, выполненного в пласте 109. В четвертой позиции 116 на ионоселективный узел 108 зонда 104 воздействует преимущественно поток 131, поступающий из перфорационного отверстия 121, выполненного в части эксплуатационной скважины, связанной с пластом 115. В иллюстративном варианте выполнения зонд на первой позиции регистрирует нежелательный избыток или возрастание в потоке, например минерализованной воды с избыточной концентрацией водородных ионов, и поэтому делается попытка определить перфорационное отверстие 117, 119 или 121, из которого поступает возросший поток воды, несущей избыточную концентрацию водорода. При опускании зонда на вторую позицию ионоселективный узел, в иллюстративном варианте выполнения это ионоселективный полевой транзистор, измеряет концентрацию ионов, связанную с потоком 127 из перфорационного отверстия 117. В позиции 112 можно определить, является или нет поток 127 из перфорационного отверстия 117, выполненного в продуктивной зоне 109 формации, преимущественной причиной возрастания концентрации водородных ионов, связанной с нежелательным возрастанием потока. В третьей позиции 114 ионоселективный узел 108 зонда 104 воспринимает преимущественно поток 129 из перфорационного отверстия 119 и может определить, является ли поток 129 из пласта 113 основным источником минерализованной воды с нежелательным избытком водородных ионов. В четвертой позиции 116 ионоселективный узел 108 зонда 104 воспринимает поток 131 преимущественно из перфорационного отверстия 121 и, следовательно, можно определить, поступает ли поток с преобладанием водорода из пласта 115 формации. Будучи идентифицированным, перфорационное отверстие, являющееся источником минерализо-4 015550 ванной пластовой воды с нежелательным избытком водородных ионов или пропускающее поток флюида с высокой концентрацией водородных ионов, может оказаться одним из трех перфорационных отверстий. Перфорационное отверстие, из которого поступает нежелательный избыточный поток, может быть затем перекрыто, чтобы прекратить поступление минерализованной пластовой воды с водородными ионами или флюида из этого перфорационного отверстия. Перекрытие этого перфорационного отверстия снижает количество воды во флюиде, добываемом из данной формации (пласта). В иллюстративном варианте выполнения минерализованные пластовые воды или засоленная вода из каждого из пластов формации может быть идентифицирована по своей ионной концентрации, и, следовательно, можно определить, какое из трех перфорационных отверстий 117, 119 и 121 является ее источником. В иллюстративном варианте выполнения перфорационные отверстия 117, 119 и 121 разнесены на 30-50 футов (9,1-15,2 м). При расстояниях между перфорационными отверстиями, превышающих 3050 футов (9,1-15,2 м), как представляется, минерализованные пластовые воды имеют разный ионный состав. Однако пластовые воды могут иметь примерно одинаковое удельное электрическое сопротивление,и, следовательно, измерение удельного электрического сопротивления пластовых вод не дало бы возможности провести между ними различие. Тонкое сочетание различий между минерализованными пластовыми водами, поступающими из каждого перфорационного отверстия, помогает определить, откуда в промысловый флюид поступает избыточная вода. Местонахождение перфорационных отверстий может быть определено различными хорошо известными способами, такими как, например, использование вертушки, скорость вращения которой увеличивается вблизи перфорационного отверстия, свидетельствуя о возрастании потока. В альтернативном варианте выполнения изобретения ионные концентрации измеряют для каждой глубины, перфорационного отверстия и(или) пласта при мониторинге во время бурения или при проведении каротажных операций в необсаженой скважине до начала эксплуатации, и результаты для дальнейшего использования в качестве справочного материала записывают в виде кривой ионной концентрации. Таким образом, при возникновении в эксплуатационной скважине избыточной концентрации определенных ионов кривая ионной концентрации может быть использована для проведения сравнения с целью определения, какое перфорационное отверстие, связанное с определенным пластом, является источником этой избыточной концентрации. Тогда перфорационное отверстие, вносящее основной вклад в избыточную концентрацию ионов, может быть перекрыто. В другом частном варианте выполнения пробоотборник, содержащий ионочувствительный датчик,может быть использован в необсаженой скважине для взятия проб из разных зон формации с целью определения их ионной концентрации для использования в дальнейшем при эксплуатации путем сравнения с результатами соответствующих измерений, полученными с ионочувствительных узлов, таких как ионоселективный полевой транзистор. Эти измерения ионной концентрации помогают определить местоположение перфорационного отверстия, которое нужно заглушить из-за возрастания потока нежелательного флюида, такого как минерализованная пластовая вода, поступающая через определенное перфорационное отверстие. Результаты измерения могут быть также получены при проведении мониторинга в процессе бурения, при котором пробоотборником можно отбирать пробы в различных зонах поступления минерализованных пластовых вод или измерять ионные концентрации, связанные с конкретными зонами формации. Обращаясь к фиг. 2, на которой представлен другой частный иллюстративный вариант выполнения изобретения, можно видеть, что в эксплуатационной скважине размещена группа ионоселективных датчиков 111, 113, 115 и 117, например ионоселективных полевых транзисторов. Результаты измерений ионной концентрации с ионочувствительных датчиков 111, 113, 115 и 117 можно сравнить и построить взаимную корреляцию для определения или оценки скорости флюида. Для определения скорости флюида с концентрацией определенных ионов можно проследить за отдельными ионными концентрациями, полученными с группы датчиков. Скорость флюида в эксплуатационной скважине можно приблизительно считать равной скорости флюида с концентрацией определенных ионов. Например, в определенный момент времени t1 можно определить концентрацию предпочтительно тяжелых ионов по самому нижнему ионочувствительному датчику 117. Позже, в момент времени t2 концентрацию тех же ионов, предпочтительно тяжелых, можно определить по следующему ионочувствительному датчику 115. Позже, в момент времени t3 концентрацию тех же ионов, предпочтительно тяжелых, можно определить по следующему ионочувствительному датчику 113. Позже, в момент времени t4 концентрацию тех же ионов, предпочтительно тяжелых, можно определить по самому верхнему ионочувствительному датчику 111. Скорость потока можно определить, как расстояние между датчиками, деленное на промежуток времени, затрачиваемый на прохождение выбранной ионной концентрации между ионочувствительными датчиками. В другом варианте выполнения изобретения вещество-индикатор с определенной ионной концентрацией, которую может зарегистрировать ионочувствительный датчик, может быть введено самым нижним зондом, содержащим ионочувствительный датчик 117. Скорость потока флюида в эксплуатационной скважине можно тогда определить так, как описано выше, по отношению промежутка времени,который необходим для прохождения веществом-индикатором между ионоселективными датчиками, и расстоянием между ионоселективными датчиками.-5 015550 На фиг. 3 представлена блок-схема 300 способа по иллюстративному варианту выполнения изобретения. В соответствии с фиг. 3 в этом варианте выполнения отображено начало на шаге 302 измерения ионных концентраций на разных уровнях в скважине, например в эксплуатационной скважине. Глубину или местоположение каждого перфорационного отверстия в стволе скважины определяют или находят по локатору 105 перфорации. Ионную концентрацию измеряют вблизи каждого перфорационного отверстия ионочувствительным датчиком 108, и выборка данных поступает в процессор 130. Выборку данных сохраняют в памяти 132 или базе данных 134, хранящейся в памяти 132, для промыслового флюида у каждого перфорационного отверстия. Ионную концентрацию для каждого перфорационного отверстия сравнивают на шаге 306 со значением ионной концентрации для избыточного флюида. На шаге 308 идентифицируют перфорационное отверстие, являющееся источником избыточного флюида, и после этого оно может быть перекрыто. Ионную концентрацию для вещества-индикатора или флюида с определенной ионной концентрацией измеряют группой ионочувствительных датчиков, например ионоселективными полевыми транзисторами. Измеряют время, необходимое выбранным ионам с определенной концентрацией (это могут быть ионы пластового флюида или вещества-индикатора, введенного через зонд в поток скважинного флюида) для прохождения между ионными датчиками группы, и делят на расстояние между ионочувствительными датчиками, чтобы определить на шаге 310 скорость флюида. Процесс заканчивается на шаге 312. В другом варианте выполнения в каждом зонде используют группу ионоселективных датчиков, например ионоселективных полевых транзисторов, вводят. Каждый ионоселективный полевой транзистор настроен на регистрацию различных ионов. Таким образом, одним зондом на каждой глубине может быть выполнено несколько ионочувствительных измерений для нескольких типов ионов. Хотя в представленном описании представлены в качестве примера частные варианты выполнения изобретения, для специалистов в данной области техники будут очевидны различные его модификации. Изобретение охватывает все частные варианты, подпадающие под рамки прилагаемой формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения месторасположения источника флюида в скважине, при осуществлении которого размещают ионоселективный датчик(и) в скважине на различных глубинах,измеряют посредством ионоселективного датчика ионную концентрацию для флюида на этих различных глубинах,сравнивают результаты измерений ионных концентраций на различных глубинах между собой и/или со справочными данными предыдущих измерений и на основе разницы в указанных результатах измерений ионных концентраций на различных глубинах и/или отличий от данных предыдущих измерении определяют расположение источника флюида в скважине. 2. Способ по п.1, в котором ионоселективный датчик содержит ионоселективный узел с полевым эффектом. 3. Способ по п.1, в котором определяют месторасположение источника нежелательного флюида. 4. Способ по п.1, в котором ионоселективный датчик способен определять концентрацию ионов из группы, состоящей из калия, азота и водорода. 5. Способ по п.1, в котором осуществляют измерения на первой глубине, где из первого пласта поступает первый флюид, и на второй глубине, где из второго пласта поступает второй флюид,сравнивают результаты измерений для первого и второго флюидов и определяют наличие расчлененности формации по разнице в указанных результатах измерений ионных концентраций. 6. Способ по п.1, в котором используют группу ионоселективных датчиков, каждый из которых размещен на разной глубине, и при этом определяют месторасположение источника флюида с концентрацией определенных ионов по совокупности результатов измерений ионной концентрации, выполненных группой датчиков на различных глубинах. 7. Способ по п.6, в котором дополнительно определяют скорость флюида путем выпуска во флюид одним из группы датчиков вещества-индикатора с концентрацией определенных ионов. 8. Способ по п.1, в котором осуществляют измерение ионных концентраций для флюидов, поступающих из различных пластов формации, для идентификации пласта, являющегося источником флюида. 9. Способ по п.8, в котором осуществляют перекрытие перфорационного отверстия, связанного с пластом, являющимся источником. 10. Система для определения месторасположения источника флюида, поступающего в ствол скважины, содержащая зонд(ы), снабженный ионоселективным датчиком для измерения ионной концентрации для флюида в скважине, размещаемым в стволе скважины, локатором перфорации, процессором,связанным с ионоселективным датчиком, и памятью для хранения выходных данных с ионоселективного-6 015550 датчика, причем процессор выполнен с возможностью обеспечения нахождения месторасположения источника флюида по результатам измерений ионной концентрации на различных глубинах и сравнения результатов этих измерений на предмет их разницы на различных глубинах и/или отличий от справочных данных предыдущих измерений. 11. Система по п.10, дополнительно содержащая блок выпуска вещества-индикатора. 12. Система по п.10, включающая группу зондов, образующих цепочку зондов, причем каждый зонд в цепочке снабжен ионоселективным датчиком. 13. Система по п.10, включающая группу ионоселективных датчиков, где каждый датчик группы выделяет разные ионы. 14. Система по п.10, в которой зонд размещен на одном из средств, входящих в группу, состоящую из каротажного кабеля, гибкой трубы и колонны труб. 15. Система по п.14, в которой зонд представляет собой пробоотборник. 16. Устройство для определения месторасположения источника нежелательного флюида в скважине, содержащее зонд(ы), размещаемый в скважине и снабженный ионоселективным датчиком для измерения ионной концентрации для флюида в скважине, а также процессором, связанным с ионоселективным датчиком, память для хранения выходных данных с ионоселективного датчика и машиночитаемый носитель с компьютерной программой, содержащей команды, при выполнении которых процессором производится определение месторасположения источника нежелательного флюида по результатам измерений ионной концентрации на различных глубинах и сравнения результатов этих измерений на предмет их разницы на различных глубинах и/или отличий от справочных данных предыдущих измерений. 17. Устройство по п.16, где указанный флюид является первым флюидом, а указанная глубина первой глубиной, при этом компьютерная программа дополнительно содержит команды для определения местоположения источника второго флюида в скважине, команды для измерения ионной концентрации для второго флюида из потока второго флюида, поступающего от источника второго флюида в скважине,и команды для определения источника нежелательного флюида по разнице ионных концентраций, измеренных для источника первого флюида и источника второго флюида.

МПК / Метки

МПК: E21B 49/08, E21B 47/10

Метки: система, месторасположения, способ, флюида, определения, скважине

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-15550-sposob-i-sistema-dlya-opredeleniya-mestoraspolozheniya-flyuida-v-skvazhine.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и система для определения месторасположения флюида в скважине</a>

Похожие патенты