Исследование температурного поля в скважине переменного диаметра после промывки

Abstract

Актуальность. В настоящее время не существует общепринятых методов, которые позволяют определить равновесную температуру горных пород по данным термометрии в вышедших из бурения скважинах. Во время бурения скважины естественное распределение температуры в породах вокруг скважины существенно изменяется и требуется значительное время для его восстановления в период простоя. Данный процесс может длиться до нескольких месяцев и даже больше в глубоких скважинах, поэтому естественную температуру горных пород можно непосредственно измерить только в течение длительного времени в бездействующих скважинах. Моделирование процесса восстановления температуры в скважинах после завершения бурения - единственная возможность спрогнозировать невозмущенную температуру пород, необходимую для определения равновесного градиента температуры и плотности теплового потока, чтобы предоставить необходимые исходные данные для бассейнового моделирования. Объект: бурящиеся скважины и скважины, в которых проводится предварительная промывка перед температурными исследованиями. Диметр скважины после бурения изменяется из-за наличия каверн, что также сказывается на распределении температуры и после обсадки скважины, т. к. в этих интервалах увеличен объем закачанного цемента. Цель: определение температурного нарушения в зоне с измененным диаметром скважины вследствие образования каверн, а также влияния цементного кольца на температурное поле в данных интервалах. Результаты. Исследовано влияние размеров каверны (высоты и глубины) на формирование температурного поля в скважине. Разработана математическая модель, описывающая движение промывочной жидкости в скважине, учитывающая изменение диаметра. Результаты расчетов сравниваются с распределением температуры без учета изменения диаметра скважины по глубине. Показано, что температурное поле напротив интервалов каверн достаточно сильно нарушено в необсаженной скважине. Установлено, что при увеличении расхода промывочной жидкости поле температуры сильнее всего нарушено напротив подошвы интервала каверны.

Relevance. At present, there are no general methods for determining temperature of an undisturbed formation from thermometry data in non-equilibrium wells. When drilling a well, the natural temperature distribution in the formation surrounding the well changes significantly and it takes a considerable time to wait for its restoration. This process can last up to a number of months and even more in deep wells. Therefore, the undisturbed formation can only be directly measured in a small number of shut-in wells. Modeling the temperature recovery process in wells after drilling is the only way to predict the undisturbed formation temperature, required to the equilibrium temperature gradient and heat flux density determination in order to provide necessary initial data for basin and hydrocarbon system modeling. Object: drilling wells and preliminary flushed wells before temperature studies. Well diameter changes after drilling due to the presence of cavities. The cavities affect the temperature distribution after the well casing, since the volume of injected cement in these intervals is increasing. Purpose of the research is to determine the temperature field disturbance in the depth intervals with a changed well diameter due to the cavitation process, as well as the cement sheath effect on the temperature distributions. Results. The influence of cavity size (height and depth) on the temperature field in the well was studied. The authors developed the mathematical model describing flushing fluid movement in the well and taking into account changes in well diameter. It was shown that the temperature field opposite the cave intervals is strongly disturbed in an uncased well. It was revealed that with an increase in the flow rate of the flushing fluid the temperature field is most strongly disturbed opposite the bottom of the cavity interval.