ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕНАРУШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРНЫХ ПОРОД ................................................................... 13
1.1 Определение ненарушенной температуры горных пород с использованием экстраполяции температуры с нейтрального слоя ............................................. 13
1.2 Определение ненарушенной температуры горных пород по измерениям в длительно простаивающей скважине............................................................... 17
1.3 Определение ненарушенной температуры по данным о нестационарной температуре в скважине .................................................................................... 22
1.4 Другие методы определения ненарушенной температуры пород .......... 25
1.5 Выводы по первой главе .......................................................................... 27
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕНАРУШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗУМПФЕ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ ......................................................................................................... 29
2.1 Постановка задачи ....................................................................................... 30
2.2 Размер зоны нарушения геотермы в зумпфе в стационарном случае . 31
2.3 Влияние металлической обсадной колонны на теплоперенос в зумпфе 41
2.4 Влияние свободной тепловой конвекции в жидкости в зумпфе скважины на распределение температуры ............................................................................. 46
2.4.1 Обоснование наличия конвекции ..................................................... 47
2.4.2 CFD моделирование температуры в зумпфе. .................................. 49
2.5 Методики определения ненарушенной температуры пород по измерениям в зумпфе скважины ............................................................................................... 58
2.5.1 Методика 1. По явным признакам геотермы ................................... 59
2.5.2 Методика 2. С использованием палетки .......................................... 60
2.5.3 Методика 3. Аналитическая формула .............................................. 61
3
2.5.4 Методика 4. На основе регрессионного анализа ............................ 62
2.6 Выводы по второй главе .............................................................................. 62
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНОВЕСНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВЕ ДАННЫХ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕРМОМЕТРИИ ПОСЛЕ ВОЗМУЩЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В СКВАЖИНЕ ...................... 64
3.1 Математическая постановка прямой задачи .......................................... 64
3.1.1 Тепловой баланс в буровой трубе .................................................... 66
3.1.2 Тепловой баланс в затрубном пространстве ................................... 67
3.1.3 Перенос тепла в обсадной колонне, цементном кольце и горных породах ............................................................................................................. 67
3.1.4 Критериальные числа ......................................................................... 69
3.2 Численное решение ...................................................................................... 71
3.2.1 Дискретизация уравнений ..................................................................... 72
3.3 Тестирование симулятора ........................................................................... 74
3.3.1 Тест 1: нестационарное распределение температуры в среде .......... 74
3.3.2 Тест 2: Теплообмен пород с восходящим потоком жидкости при промывке скважины ........................................................................................ 76
3.3.3 Тест 3: Теплообмен среды с потоками жидкости в затрубном пространстве и буровой трубе при промывке скважины ........................... 79
3.3.4 Влияние выбранной корреляции числа Нуссельта на температурное распределение .................................................................................................. 81
3.4 Решение обратной задачи ............................................................................ 83
3.4.1 Алгоритм Левенберга – Марквардта. .................................................. 84
3.4.2 Решение обратной задачи на синтетическом примере ...................... 86
3.5 Алгоритм определения равновесной температуры пород по измерениям нестационарной температуры в скважине ....................................................... 89
4
3.6 Выводы по третьей главе ............................................................................ 89
ГЛАВА 4. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕНАРУШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРНЫХ ПОРОД ................................................................... 91
4.1 Результаты специальных экспериментальных исследований в простаивающей скважине ................................................................................. 91
4.1.1 Ход работ и результаты регистрации температуры ........................... 92
4.1.2 Определение реального расхода циркулирующей жидкости ........... 99
4.2 Пример 2. Определение распределения ненарушенной температуры пород по измерениям нестационарной температуры после бурения скважины. ...... 101
4.3 Определение ненарушенной температуры горных пород по измерениям в зумпфе добывающей скважины...................................................................... 109
4.3.1 Скважина 3. ....................................................................................... 110
4.3.2 Скважина 4. ....................................................................................... 111
4.4 Выводы по четвертой главе ...................................................................... 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................... 117
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Решение задачи о протяженности зоны нарушения геотермы в зумпфе скважины ................................................................................................ 131
