Процесс бурения. Информационная основа и комплекс параметров ГТИ. Повышение геологической информативности методов исследования скважин по промывочной жидкости, страница 10

Величина радиального теплового потока выражается через гра­диент температуры (0) в окружающих породах и коэффициент теплопроводности Х[Вт/(М • "С)]:

,.,,    Л    ^в")

д(г'" ~~ Ы,.; (5-48)

Можно показать, что хорошим приближением к расчету гра­диента температуры в окружающих породах вблизи стенки сква­жины является выражение

\^}     =. .   АГ

иЛ-Г^/ЦГГ!)' (5-49)

где     А Т — разность геотермической и скважинной темпе­ратур, К;

а      — коэффициент температуропроводности горных пород, м'/с;

т.      — глубина точки наблюдения (текущая координа­та), м;

((~~ ^) — время после вскрытия интервала с координа­той %, С.

Полная математическая постановка задачи весьма сложна, по­этому при принятых допущениях достаточно рассмотреть сле­дующую упрощенную задачу:

4Т2  |     2кХК       (Т2~Т,-Т,}     0 *      Ср()^ ^~^            '                     <5-5°)

г\х а           2гСХЙ

Обозначим р - ———р=. Ср{2-\/лй

При начальном условии Т2/% = VI = Т}. (5.51)

Решение задачи (5.50) — (5.51) легко получить классически­ми методами. Путем непосредственной подстановки можно убе­диться, что оно имеет следующий вид

( I———1 Т2 = Г2 +Г0 +(Т, -Г, -Г0)ехр -2рК^~-^  -

*    (      I—Г"!         (        I—Л     (5-52)

-Г 5 ехр 2р У^ - ± № • ехр!-2Р У^ - ± .

На устье скважины (г = 0) из (5.52) получим выражение для расчета температуры выходящей из скважины промывочной жидкости

Т2 /г.0 - Т0 + (Г, - Г0)ехр(2рк77) + ^Л ~

-^-^(-^Ч

Отсюда легко найти выражение для скорости изменения тем­пературы на устье скважины во времени

^Щ- - (Т, - Г0) ехр(-2р Кл/7) х -^ +

+ -^[1-ехр(-2р^1 (5'54)

2^л/г I- V               ;-1

Оценим величину р.

2У^ ^ 2У^ • Уо • Д   Сп • рп =

сРал/^ ~     е        СР

3,54- 1(Г3 -1-0,108    , ,  1П_2    4с   . = —————————— = 1 э • 1и      -•-'—• .

0,024 М

Учитывая, что скорость бурения (в системе СИ), а тем более про­изведение р • У« 1, первое слагаемое в (5.54) можно опустить. Тогда

аь.-^-^-ъг.ц (5.55)

Это выражение по сути дела рашает поставленную задачу.

Из выражения (5.55) следует, что скорость изменения тем­пературы ПЖ на выходе из скважины во времени зависит от величины геотермического градиента, скорости бурения, рас­хода промывочной жидкости и средней температуропроводно­сти пород, окружающих скважину (последние две величины входят в |3).

Для того чтобы выяснить, какие из рассматриваемых величин оказывают основное влияние, рассмотрим асимптотику реше­ния для малых времен 1 < 1000 часов, охватывающих практиче­ски весь период бурения скважины.

Воспользуемся разложением; е~* = 1 — х, где х < 0,1.

Тогда

(1Т2     г „

-^Т = Г'У- (5-56)

Выражение (5.56) позволяет указать на основной вклад в измене­ние температуры ПЖ на выходе из скважины (при сделанных допу­щениях) геотермического градиента и скорости проходки.

ат2

В случае перенесения кривой ~тг на ось глубин путем при­вязки ее к соответствующим глубинам с учетом «отставания» (за­держки сигнала на время перемещения его по каналу связи) вы­ражение (5.56) преобразуется в

с!Т2

^ = Г- (5.57)

Таким образом, при отсутствии поглощения или притока вне интервалов проницаемых пластов скорость изменения разно-

сти температур ПЖ на входе и выходе из скважины связана в первую очередь с петрофизическими особенностями разреза, а именно с геотермическим градиентом и буримостью породы, а изменение разности температур ПЖ на входе и выходе в функ­ции углубления скважины отражает изменение геотермическо­го градиента вскрываемого разреза, т.е. несет геологическую ин­формацию.

Именно на этом основана методика выделения зон АВПД но температуре ПЖ на выходе из скважины, широко применяемая за рубежом [49, 169].

В основу данной методики положена модель К. Р. Льюиса и С. К. Роуза [1691, устанавливающая взаимосвязь между повы­шенными давлениями и увеличенными пластовыми температу­рами на основе принципов теплового поля. Высокопористые гли­нистые сланцы с повышенным давлением, согласно этой моде­ли, ведут себя как «тепловые барьеры», локально обусловливая увеличение геотермического градиента. Изменения температур­ных градиентов на выкидной линии до 18,2°С/100м наблюда­лись до и (или) во время вскрытия интервалов повышенных дав­лений (рис. 5.16).