Принцип и методы геофизических методов исследования скважин

17. Основы теории и технологии геофизических исследований скважин

Скважина
долгие годы, да и сейчас является
важнейшим источником информации о
строении недр и местонахождении полезных
ископаемых, а также единственным
технологическим способом добычи нефти
и газа. В зависимости от глубины и
назначения скважин бурение проводится
механическими, роторными, турбобуровыми
и другими способами.

До
создания ГИС для геологической
документации велся отбор образцов пород
(керна) либо непрерывно через каждые
несколько метров бурения, либо
поинтервально. Каждый отбор керна
сопровождался подъемом всего бурового
инструмента. Это резко увеличивало
стоимость и время бурения.

Косвенную
информацию о пройденных породах дает
буровая жидкость (глинистый раствор
или вода), которая под давлением подается
в скважину и непрерывно извлекается
вместе с измельченной буровым инструментом
породой.

Применение ГИС после окончания
бурения обеспечило возможность проходки
скважин сплошным забоем, без подъема
бурового инструмента или с подъемом
для отбора керна лишь на опорных участках
разреза.

Обратите внимание

В результате резко уменьшается
время бурения и его стоимость, несмотря
на дополнительные каротажные работы,
занимающие несколько дней, то есть время
в сотни раз меньшее, чем бурение.

В
ходе или после бурения скважин их
обсаживают стальной колонной труб или
только сверху (десяток метров), или на
всю глубину (при бурении глубоких
структурных и нефтегазоразведочных
скважин). Дополнительное укрепление
стенок осуществляется их цементацией
или глинизацией.

Проникая в трещины и
поры горных пород, цемент, глина или
буровая жидкость меняют физические
свойства пород, что вносит искажения в
результаты ГИС.

Наличие обсадных колонн
делает невозможным проведение
электромагнитных исследований в
скважинах, но выполнению ядерно-физических,
сейсмоакустических и технологических
работ не препятствует.

Несмотря на
широкое использование ГИС, особенно в
нефтегазовой геофизике, некоторые
литолого-петрографические исследования
требуют отбора керна из основных
перспективных на нефть, газ комплексов
пород. Это необходимо для установления
конкретных корреляционных связей между
геологическими и геофизическими
параметрами.

Таким
образом, ГИС с очень небольшим (несколько
%) отбором керна дает наибольшую информацию
от геологоразведочных скважин.

17.1.2. Принципы решения прямых и обратных задач гис

Поскольку при
геофизических исследованиях скважин
используются те же поля, что и в полевых
геофизических методах (гравимагнитные,
электромагнитные, сейсмоакустические,
ядерно-физические, тепловые), то принципы
теоретического решения задач – прямых
(определение физических параметров
поля по известному геофизическому
разрезу) и обратных (определение
физического разреза по наблюденным
физическим параметрам) – одинаковы (см.
1.3, 4.3, 7.3, 10.3, 13.2, 15). Однако строгое
теоретическое решение прямых задач ГИС
сложнее, так как приходится учитывать
влияние заполнителя скважины (обсадные
колонны, цемент, глинистый раствор,
по-разному проникающие в поры в зависимости
от их трещиноватости и пористости).
Кроме того, прямые задачи по размерности
являются двух-трехмерными и решаются
для погруженных источников. Рассмотренные
выше основы теории полевых методов
геофизики иллюстрировались в основном
одно- и двухмерными задачами с
поверхностными источниками, решение
которых проще. Вместе с тем решение
обратных задач ГИС и интерпретация
материалов оказались проще по следующим
причинам. Во-первых, интерпретация
бывает прежде всего полуколичественной,
то есть выделяются глубины залегания,
мощности пластов или рудных объектов
вблизи от источников. Во-вторых, для
геологического истолкования результатов
ГИС используются теоретически
установленные или эмпирически получаемые
корреляционные связи между геофизическими
и геолого-гидрогеологическими,
механическими, коллекторскими свойствами
с оценкой заполнителя пор (вода, нефть,
газ). В-третьих, интерпретацию материалов
легче формализовать и осуществлять с
помощью ЭВМ.

Т а б л и ц а 7.1

Название групп методов Название методов Изучаемые физические свойства пород Измеряемые параметры Решаемые геологические задачи
Электрические метод естественной поляризации (ПС) электро-химическая активность естественные потенциалы геологическое расчленение разрезов в комплексе с методами КС, выявление сульфидных руд, углей, графитовых сланцев, коллекторов и водоупоров
методы токового каротажа, скользящих контактов (МСК) удельное электрическое сопротивление (УЭС) изменение тока в питающей цепи выделение в разрезах хорошо проводящих горизонтов (сульфидов, углей, графитов и др.)
метод кажущихся сопротивлений (КС), боковое ка-ротажное зондирование (БКЗ) и др. то же кажущееся сопротивление геологическое расчленение разрезов, определение мощности слоев и истинного сопротивления пород, выделение коллекторов, водоупоров, рудных и нерудных пропластков
резистивиметрия УЭС жидкости в стволе скважины УЭС жидкости в стволе скважины определение сопротивления воды и глинистого раствора в скважине
метод вызванных потенциалов (ВП) поляризуемость вызванные потенциалы (ВП) геологическое расчленение разрезов скважин, выявление сульфидных руд, угля, графитов, сланцев
индуктивный метод (ИМ) электропроводность потенциалы расчленение низкоомных разрезов
диэлектрический метод (ДМ) диэлектрическая проницаемость потенциалы расчленение водоносных разрезов
Ядерные гамма-метод (ГМ) или гамма-каротаж (ГК) естественная радиоактивность интенсивность естеств. гамма-излучения () обнаружение радиоактив-ных руд, геологическое расчленение разрезов
гамма-гамма-метод (ГГМ) или гамма-гамма-каротаж (ГГК) плотность и хим. состав интенсивность рассеянного гамма-излучения () изучение плотности горных пород и их хим. состава
нейтронный гамма-метод (НГМ) или каротаж (НГК) поглощение нейтронов с последующим гамма-излучением интенсивность вторичного гамма-излучения () расчленение разреза по во-дородосодержанию, оценка пористости пород
нейтрон-нейтронный метод (ННМ) или каротаж (ННК) поглощение быстрых нейтронов и определение медленных нейтронов интенсивность потока тепловых и надтепловых нейтронов то же, что и в методе НГК, но более точное определение количества водорода в породах
Термические метод естественного теплового поля (МЕТ) теплопроводность температура изучение геологического разреза скважин, определение наличия газа, нефти, сульфидов и др., определение техн. сост. скважин
метод искусственного теплового поля (МИТ) тепловое сопротивление, температуропроводность то же то же
Сейсмоакустические метод акустического каротажа скорость распространения волн, амплитуда сигналов время и скорость упругих волн, их затухание () геологическое расчленение разреза, оценка пористости, проницаемости, состава флюида
сейсмический каротаж то же то же определение пластовых и средних скоростей
Магнитные метод естественного магнитного поля магнитная восприимчивость горных пород напряженность магнитного поля Земли геологическое расчленение разрезов и выявление железосодержащих руд
метод искусственного магнитного поля то же напряженность поля магнита то же
Гравитационные гравиметровые плотность аномалии силы тяжести геологическое расчленение разреза

Источник: https://StudFiles.net/preview/6052837/page:2/

Какие есть геофизические методы исследования скважин?

Почему-то нам всем кажется, что любое новое строение или сооружение будет служить вечно. То ли эффект новизны так сказывается, то ли все мы хотим верить в надежность и основательность всего нового.

С помощью геофизических исследований можно определить состояние работы скважины, а также определить горные породы, влияющие на работу скважины.

А ведь все не так радужно, как этого порой хочется. Время неумолимо оставляет свой след на всем. Что уж говорить о сооружениях, которые весь свой период функционирования находятся в агрессивной среде. Здесь имеются в виду скважины любого рода. И специально для них разработаны геофизические методы исследования скважин.

Любая скважина находится под постоянной внешней нагрузкой: давлением породы, высокой влажностью и значительными температурными перепадами.

В таких условиях любой материал начнет терять свои физические свойства уже через малый промежуток времени после ввода в эксплуатацию.

Важно

А если учесть, что внешне все повреждения заметить невозможно, так как основная часть скважины находится под землей, то получается, что единственный способ избежать преждевременного выхода скважины из эксплуатации — это использовать особые методы исследования.

Таблица последовательности геофизических исследований скважин.

Методы исследования скважин называются геофизическими, так как происходит исследование не только самой скважины, но еще и прилегающей к ней горной породы. Понять необходимость такого исследования совсем несложно, от структуры и плотности прилегающей породы зависит напрямую срок службы самого сооружения.

Геофизические методы исследования подземных скважин условно разделены на две основных группы: методы каротажа и методы скважинной геофизики. Методы скважинной геофизики предназначены для изучения межскважинного пространства.

С их помощью изучается порода, которая не находится в непосредственной близости к скважинам, но может влиять на их работу. Каротажные методы исследования глубинных скважин необходимы для определения параметров породы, находящейся в непосредственной близости к скважине, и физического состояния самой скважины.

Эти методы используются значительно чаще, поэтому понятие «каротаж» практически заменяет собой большое понятие «геофизические методы исследования».

Каротаж

Схема проведения геофизических исследований в скважине.

Каротаж нельзя считать определенным набором действий, которые способны полностью исследовать все технические и физические параметры скважины. В настоящее время не существует методик единичного исследования скважины с выявлением всех параметров.

По этой причине и каротаж бывает нескольких видов, каждый из которых имеет своей задачей выявление определенных свойств среды. К основным видам каротажа относятся:

  • стандартный электрический каротаж;
  • боковое каротажное зондирование скважин;
  • боковой каротаж;
  • метод потенциалов самопроизвольной индукции;
  • индукционный каротаж скважин;
  • гамма-каротаж;
  • акустический каротаж;
  • термометрический каротаж;
  • компьютерные технологии исследования и иные методы.

Источник: https://www.vseoburenii.ru/usloviya/geofizicheskie-metody-issledovaniya-skvazhin.html

ГИС: исследование подземных слоев для скважин

Чтобы определить состояние скважины, проводится геофизическое изучение почвы. Скважина — сооружение, которое постоянно держится в агрессивной среде. Вследствие перепадов температуры и других влияний материал начинает утрачивать свои физические свойства. Это приводит к износу и ухудшению качества источника. Поэтому и необходимо геофизические исследования скважин.

Что это такое?

На самом деле методы подобного ГИ разнообразны: они называются геофизическими, потому что изучается не только сама яма, но и порода вокруг неё. При этом определяются ее плотность и структура. Эти методы подразделяются на две группы: каротаж и геофизика.

Последний вид предназначен для проверки грунта вокруг ямы. Выясняется, что и как влияет на её работу. Этот ГМИ позволяет определить дополнительные параметры породы и состояние шахты. Чаще всего именно он применяется, и его принято называть таким понятием, как ГИС – геофизическое исследование данных. Рассмотрим, какие методы при этом применяются.

Каротаж

Эта группа нужна для изучения физического и технического состояния шахты. Но он не универсален, и не позволяет получить сразу все необходимые данные. Поэтому и подразделяется на различные методы. Каждый из них выполняет определенные задачи, что позволяет упростить и ускорить процесс ГИ.

Основные виды каротажа:

  • электрический;
  • боковое зондирование;
  • гамма зондирование;
  • индукционный;
  • акустический;
  • термометрический;
  • компьютерный.

Есть и другие методы, но они применяются гораздо реже, так как предназначены для узкоспециализированной работы.

Электрическое ГИС

Это основной способ, который чаще применяется для изучения грунта и состояния шахты. Для его проведения необходимы специальные зонды, погружающиеся в горловину шахты. В процессе опускании такого устройства на аппаратуре фиксируется сопротивление, меняющееся по мере погружения. Полученный в результате этого график в последующем анализируется специалистами.

Любой химический элемент имеет определённое удельное сопротивление. Поэтому данная технология способна выявить состав земли вокруг скважины. Конечно, таких данных не всегда достаточно, поэтому электрический ГМИ практически всегда использует и другие методы, то есть комбинируется. Это и позволяет получить окончательный и точный результат.

Боковое зондирование и гамма каротаж

Такая система схожа по своим принципам с электрическим зондированием. Но в данном случае по стволу шахты двигаются два электрода. Первый замеряет показатели давления в скважине, а второй — окружающей земли. Полученные данные анализируются посредством специализированных таблиц. Он редко используется как основной, чаще, как дополнительный, для уточнения геоданных.

Как и предыдущий способ, гамма каротаж не нуждается в непосредственном контакте с внутренней частью скважины. Зонд, погружаемый в неё, улавливает гамма-излучения химических частиц, содержащихся в почве. Это одни из самых точных методов для выяснения химического состава подземных пород. Для качественного ГИ требуется точная калибровка зонда, тогда полученный результат будет самым правильным.

Индукционный каротаж и акустическое ГИС

Этот способ заключается в исследовании химических частиц, содержащихся в почве, точнее, их магнетических свойств. Каждый элемент по-разному реагирует на магнитные волны, что и позволяет проводить подобное исследование. В данном случае используется специальный зонд с 2-мя катушками, который погружается в отверстие.

Методы акустического ГИС — это исследование с помощью звуковых волн. Применяются волны различных частот. Датчик, подключённый к приемной аппаратуре, фиксирует точные данные по химическому составу почвы.

Происходит воздействие частотами на химические элементы, и получается частотное угасание или увеличения – резонанс. Отражение звуковых волн фиксируется аппаратурой, а затем анализируется специалистами.

Совет

По частоте колебаний определяется состав почвы, содержание в ней того или иного элемента. Для исследования самой шахты датчик настраивается так, чтобы её просушка происходила по всей длине. Это самые быстрые и надежные методы ГИС.

Термометрический и компьютерный каротаж

В случае термометрического исследования также применяется специальный зонд. Основная его цель — определение теплопроводности. Его используют перед началом бурения глубинных шахт. По изменениям температуры окружающей среды выявляется наличие в ней того или иного элемента. Непосредственно в процессе бурения проводятся дополнительные исследования.

Компьютерный каротаж — это различные методы с использованием современных технологий. Все расчёты в таком случае делаются не специалистом, а вычислительной машиной. Таким образом, достигается максимальная точность. Может быть использован и комбинированный подход, когда применяются разные методы, в связке, одновременно, что повышает точность получаемых результатов.

Источник: http://delovvode.ru/skvazhina/issledovanie/

Добыча нефти и газа

Породы, слагающие разрез  скважин и полезные ископаемые,  содержащиеся в этих породах имеют различные физические свойства:  удельное электрическое  сопротивление, радиоактивность, упругость, плотность.

Читайте также:  Разбираемся в особенностях угольных фильтров для очистки воды

Изучение этих свойств для определения литологического состава и нахождение в разрезе местоположения полезных ископаемых – все это составляет предмет исследования геофизики.

Проведение геофизических исследований с целью получения геометрической документации скважин называется каротажем скважин.

      2.5.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ.

      2.5.1.1.  СТАНДАРТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ.

      Заключается в измерении кажущихся удельных сопротивлений  пород вдоль стенок скважины путем трехэлектродного зонда КС и регистрации потенциалов самопроизвольно возникающих на стенках скважин.

      2.5.1.2.  БОКОВОЕ КАРОТАЖНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ (БКЗ).

      Боковое каротажное зондирование заключается в измерении удельного кажущегося сопротивления вдоль стенки скважины при помощи каротажных зондов различной длины, чем обеспечивается различная глубина исследования в направлении перпендикулярном к оси скважины.

      2.5.1.3.  МИКРОКАРОТАЖНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ (МКЗ).

      При МКЗ измеряют кажущиеся  сопротивления зондами небольших размеров электроды которых установлены на пластине из изоляционного материала, прижимаемой к стенке скважины с помощью пружин.

Пластина препятствует растеканию электрического тока по скважине, что приводит к снижению влияния промывочной жидкости на результаты измерений.

Обратите внимание

Порода за стенкой скважины исследуется на радиальную глубину, не превышающую 10 – 12 см.

      2.5.2.  РАДИОАКТИВНЫЙ КАРОТАЖ.

      2.5.2.1.  ГАММА-КАРОТАЖ (ГК).

      При ГК изучают естественную радиоактивность горных пород горных пород по данным измерений интенсивности естественного гамма-излучения вдоль ствола скважины.

Радиоактивность осадочных горных пород обусловлена присутствием в них радиоактивных элементов. Из осадочных пород наибольшей радиоактивностью обладают глины.

При измерениях в скважинах радиус исследования гамма – каротажем составляет около 30 см.

      2.5.2.2.  ГАММА – ГАММА – КАРОТАЖ (ГГК).

      Базируется на измерении рассеянного гамма-излучения возникающего в породах при ее облучении потоками гамма – квантов. Радиус исследования ГГК зависит от длины зонда и составляет и варьируется в пределах от 10 см до 40 см.

      2.5.2.3.  НЕЙТРОННЫЙ ГАММА КАРОТАЖ (НГК).

      Основан на измерении интенсивности гамма-излучения, возникающего в породе при облучении потоками быстрых нейтронов. Радиус исследования НГК зависит от водородосодержания пород, увеличивается от 20 до 60 см при переходе от пористых водонасыщенных пород к малопористым.

      2.5.3.  АКУСТИЧЕСКИЙ И ТЕРМОМЕТРИЧЕСКИЙ КАРОТАЖИ.

      2.5.3.1.  АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ (АК).

      Акустический каротаж (АК) основан на изучении упругих свойств горных пород по наблюдениям в скважине за распространением упругих волн. При  перемещении прибора по скважине регистрируют кривую изменения времени пробега упругой волной расстояния между источником и приемником.

      2.5.3.2. ТЕРМОМЕТРИЯ СКВАЖИН.

      При использовании этого метода измеряют температуру вдоль ствола скважины для изучения естественного теплового поля Земли и выявления тепловых аномалий при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Данные термометрии используют при изучении геологического строения месторождений нефти и газа и для контроля за техническим состоянием скважин.

      2.5.4. МЕХАНИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ.

      2.5.4.1. КАВЕРНОМЕТРИЯ И ИНКЛИНОМЕТРИЯ.

      Используется для уточнения геологического разреза скважины. Предназначена для определения местоположения забоя скважины в процессе бурения

      2.6. ВСКРЫТИЕ И ОПРОБИРОВАНИЕ СКВАЖИНЫ.

Важно

      В  настоящее время продуктивные  пласты для выявления их промышленной ценности опробуют двумя принципиально различными методами.

      1. Метод опробования «снизу – вверх».

Сущность этого метода опробования заключается в том,  что после достижения  скважиной проектной глубины и проведения комплекса геофизических исследований для установления интервалов глубин залегания продуктивных пластов спускают эксплуатационную колонну на забой скважины с последующим цементированием. После спуска и цементирования обсадной колонны приступают к опробованию нижнего продуктивного пласта, для чего перфорируют колонну в интервале залегания опробуемого пласта. Снижая уровень жидкости в колонне и уменьшая тем  самым давление гидростатического столба жидкости на опробуемый продуктивный пласт, определяют потенциальные возможности этого пласта. По окончании опробования нижнего продуктивного пласта его изолируют установкой цементного моста или цементирования под давлением.

      Убедившись в том, что опробованный нижний продуктивный пласт надежно изолирован, перфорируют обсадную колонну в интервале  залегания  вышележащего продуктивного пласта и в описанной  выше последовательности его опробуют и изолируют.  Операция по опробованию продолжается до тех пор, пока не будут опробованы намеченные планом работ продуктивные пласты.

      Опробование продуктивных пластов методом «снизу – вверх» получило  широкое распространение, хотя этот метод обладает рядом существенных недостатков: трудоемкость и длительность процесса, вызванная необходимостью изоляции опробованных пластов; неполное  выявление потенциальных возможностей опробуемого объекта вследствие загрязнения зоны вокруг стенок скважины; высокая стоимость работ из-за

необходимости спуска эксплуатационной колонны, что часто является неоправданным,

      2. Второй метод опробования продуктивных пластов «сверху – вниз» несомненно более прогрессивен, так как опробование продуктивных пластов производится непосредственно после их вскрытия, что позволяет избежать их загрязнения и сохранить естественную  проницаемость продуктивного  пласта.

  Вследствие того,  что скважины методом «сверху – вниз» опробуют с помощью испытателей пластов различных конструкций, работы могут производиться в открытом стволе скважины без предварительного спуска обсадной колонны, что в значительной степени снижает их стоимость.

Испытатели пластов спускают на бурильных трубах, что ускоряет проведение работ по опробованию и снижает их трудоемкость.

Источник: http://oilloot.ru/o-sajte/302-geofizicheskie-metody-issledovaniya-skvazhin

Геофизические исследования

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ в скважинах (а. geophysical exploration in wells; н. geophysikalische Untersuchungen in Sonden; ф. etudes geophysiques des trous de forage; и.

estudios geofisiсоs en los poros de sondeo) — группа методов, основанных на изучении естественных и искусственно создаваемых физических полей (электрических, акустических и др.), физических свойств горных пород, пластовых флюидов, содержания и состава различных газов в буровом растворе.

Применяются для изучения геологического разреза скважин и массива горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах, контроля технического состояния скважин и разработки нефтяных и газовых месторождений.

Первые геофизические исследования (термометрия) выполнены Д. В.

Совет

Голубятниковым в 1908 на нефтяных промыслах Баку. В 1926 братьями Шлюмберже (Франция) был предложен электрический каротаж. Высокая эффективность электрического каротажа обеспечила его быстрое внедрение и развитие других методов геофизических исследований.

В СССР в разработку теории и техники геофизических исследований большой вклад внесли Л. М. Альпин, В. Н. Дахнов, С. Г. Комаров и др. Важные исследования в этой области выполнены в США Г. Арчи, Г. Гюйо, Дж. Доллом и др.

Геофизические исследования, проводимые для изучения геологического разреза скважин, называют каротажем, который осуществляется электрическими, электромагнитными, магнитными, акустическими, радиоактивными (ядерно-геофизическими) и другими методами.

При каротаже с помощью приборов, спускаемых в скважину на каротажном кабеле, измеряются геофизические характеристики, зависящие от одного или совокупности физических свойств горных пород и их расположения в разрезе скважины.

В скважинные приборы входят каротажные зонды (устройства, содержащие источники и приёмники наблюдаемого поля), сигналы которых по кабелю непрерывно или дискретно передаются на поверхность и регистрируются наземной аппаратурой в виде кривых (рис.) или массивов цифровых данных.

Разрабатываются способы каротажа, которые можно проводить в процессе бурения приборами, опускаемыми в скважину на бурильных трубах.

При электрическом каротаже изучают удельное электрическое сопротивление, диффузионно-адсорбционную и искусственно вызванную электрохимическую активность пород и т.п.

Для определения удельного сопротивления применяют боковое каротажное зондирование (измерения трёхэлектродными градиент-зондами разной длины), боковой каротаж (измерения зондами с фокусировкой тока), микрокаротаж и боковой микрокаротаж.

Различие в диффузионно-адсорбционной активности пород используется в каротаже самопроизвольной поляризации, а способность пород поляризоваться под действием электрического тока — в каротаже вызванной поляризации, основанном на различии потенциалов, возникающих на поверхности контактов руд (например, сульфидных), углей с другими горными породами.

Обратите внимание

При электромагнитном каротаже изучаются удельная электрическая проводимость (индукционный каротаж), магнитная восприимчивость (каротаж магнитной восприимчивости, КМВ) и диэлектрическая проницаемость (диэлектрический каротаж, ДК) горных пород индукционными зондами на различных частотах 1 кГц (КМВ), 100 кГц и 40 МГц (ДК).

При магнитном каротаже измеряются магнитная восприимчивость пород и характеристики магнитного поля. Акустический каротаж основывается на регистрации интервальных времён (скорости), амплитуд и других параметров упругих волн ультразвукового и звукового диапазона.

При радиоактивном каротаже (ядерно-геофизическом) в скважинах измеряют характеристики ионизирующего излучения.

Широко используется изучение характеристик нейтронного и гамма-излучения, возникающих в породах при облучении их стационарным источником нейтронов (нейтрон-нейтронный каротаж и нейтронный гамма-каротаж) или источниками гамма-излучений (гамма-гамма-каротаж). Модификации радиоактивного каротажа применяются с импульсными источниками нейтронов (импульсный нейтрон-нейтронный каротаж, импульсный нейтронный гамма-каротаж) и гамма-излучения (импульсный гамма-гамма-каротаж). Естественное гамма-излучение пород исследуется в гамма-каротаже. В активационном радиоактивном каротаже изучаются характеристики излучения искусственных радиоактивных изотопов, возникающих в породах при облучении их источником ионизирующих излучений. Ядерно-магнитный каротаж заключается в наблюдении за изменением электродвижущей силы, возникающей в катушке зонда в результате свободной прецессии протонов в импульсном магнитном поле. 

Газовый каротаж обеспечивает изучение физическими методами содержания и состава углеводородных газов и битумов в буровом растворе, а также параметров, характеризующих режим бурения. Иногда применяются исследования, основанные на определении механических свойств в процессе бурения (механический каротаж).

Околоскважинные и межскважинные исследования основаны на изучении в массивах горных пород особенностей естественных или искусственно созданных геофизических полей: магнитного (скважинная магниторазведка), гравитационного (скважинная гравиразведка), распространения радиоволн (радиоволновой метод, РВМ), упругих волн (акустическое просвечивание), постоянного или низкочастотного электрического (метод заряженного тела), нестационарного электромагнитного (метод переходных процессов); пьезоэлектрического эффекта, возникающего в горных породах под воздействием упругих колебаний (пьезоэлектрический метод); потенциалов вызванной поляризации, возникающих на контакте рудного тела в результате воздействия источника тока в скважине или на поверхности Земли (контактный метод поляризационных кривых) и др.

В радиоволновых методах разведки источник электромагнитных колебаний (частота 0,16-37 МГц) размещается в скважине; регистрация осуществляется с помощью приёмников (антенн) в этой же скважине (околоскважинные исследования) или в соседней (межскважинные исследования). В некоторых случаях поле наблюдается на поверхности Земли. При разведке акустическим просвечиванием возбуждение и наблюдение волн осуществляется так же, как в РВМ. В методе заряженного тела токовый электрод размещают в скважине против рудного тела; наблюдения производят в скважине или на поверхности. Методы околоскважинных и межскважинных исследований позволяют обнаружить и оконтурить рудные тела и другие геологические образования, пересечённые скважиной или находящиеся в стороне от неё.

При контроле технического состояния скважин измеряют её зенитный угол и азимут (инклинометрия), средний диаметр (кавернометрия) и расстояние от оси прибора до стенки скважины (профилеметрия), температуру (термометрия), удельное электрическое сопротивление бурового раствора (резистивиметрия), определяют высоты подъёма цемента в затрубном пространстве скважины и его качество (контроль цементирования) по данным кривым акустического и гамма-гамма-каротажа и др. При разработке месторождения регистрируют скорости перемещения жидкости по скважине (расходометрия), вязкость заполняющей жидкости (вискозиметрия), содержание воды в последней (влагометрия), давление по стволу (барометрия) и др.

Отбор проб флюидов из пласта (опробование пластов) производится опробователями пластов, которые на каротажном кабеле опускаются в скважину на заданную глубину. После этого блок отбора (башмак) прижимается к стенке скважины и кумулятивной перфорацией создаётся дренажный канал между пластом и прибором для подачи флюида в приёмный баллон прибора. Образцы пород из стенок скважин отбирают стреляющими грунтоносами и сверлящими керноотборниками. При анализе проб определяется содержание нефти, газа и воды, а также компонентный состав газа, что даёт возможность оценить нефтегазоносность пласта, литологию, наличие углеводородов, а иногда и коэффициент пористости породы.

Геофизические исследования применяют при поисках и разведке нефти и газа (промысловая геофизика), угля (угольная скважинная геофизика), руд и строительных материалов (рудная скважинная геофизика) и воды (геофизические исследования гидрогеологических скважин). Получаемые данные обеспечивают расчленение разреза скважин на пласты, определение их литологии и глубины залегания, выявление полезных ископаемых (нефти, газа, угля и др.), корреляцию разрезов скважин, оценку параметров пластов для подсчёта запасов (эффективную мощность, содержание полезных ископаемых), определение объёма залежи нефти, газа, угля или рудного тела, оценку физико-механических свойств пород при строительстве различных сооружений и др. Геофизические исследования — основной способ геологической документации разрезов скважин, дающий большой экономический эффект за счёт сокращения отбора керна и количества испытаний пластов.

Повышение эффективности геофизических исследований связано с разработкой и внедрением новых методов, а также с совершенствованием методики и техники исследований; внедрением машинных методов обработки и интерпретации данных, создания цифровых каротажных лабораторий, управляемых бортовой ЭВМ, комплексных геолого-геохимическо-геофизических информационно-измерительных и обрабатывающих комплексов, высокоточных и термобаростойких комплексных скважинных приборов и др.

Источник: http://www.mining-enc.ru/g/geofizicheskie-issledovaniya

Геофизические методы исследования скважин

К геофизическим методам исследования скважин относят:

а) различные методы каротажа, проводимые для исследования
с целью определения характера пройденных скважиной пластов;

б) методы контроля технического состояния скважины.

В настоящее время насчитывают более 30 различных геофи­зических методов исследования нефтяных и газовых скважин, из них более 25 методов каротажа, при осуществлении которых применяют около 50 зондов (т. е. установок, служащих для из­мерения кажущегося сопротивления и содержащих несколько, электродов), различающихся как размерами, так и назначе­нием.

К наиболее распространенным методам относятся: электри­ческий каротаж, гамма-каротаж (ГК), нейтронный гамма-каро­таж (НГК), гамма-гамма-каротаж (ГГК).

Важно

Электрический каротаж — способ измерения кажу­щегося удельного сопротивления (КС) пород и потенциала са­мопроизвольного возникающего электрического поля (ПС) вдоль ствола скважины и получения кривых, показывающих из­менение этих двух величин.

Читайте также:  Как правильно выбрать и установить гидроаккумулятор?

Принцип измерения кажущихся сопротивлений (КС) и соб­ственной поляризации рассмотрим с помощью рис. 1.8. В сква­жину спускают трехжильный изолированный кабель, каждая жила которого заканчивается электродом. При помощи источ­ника питания (/), один из электродов которого заземлен (В), а другой (А) спущен в скважину, создается электрическое поле в скважине.

Сила тока, проходящего через эти электроды, за­меряется включенным в цепь миллиамперметром. При прохож­дении электрического тока через породы, расположенные меж­ду электродами А и В, возникающая разность потенциалов меж­ду электродами М и N замеряется на поверхности потенциомет­ром. Кроме того, регистрируется также кажущееся удель­ное сопротивление.

Совет

Кажущееся удельное сопротивление (КС или рк) зависит от сопротивления и мощности пласта, против которого установлен зонд, сопротивления глинистого раствора, диаметра скважины, глубины проникновения фильтрата бурового раствора, а также от взаимного расположения электродов зонда (типа зонда) и расстояния между ними (размера зонда). Кажущиеся удельные сопротивления (КС) регистрируются вдоль ствола скважины автоматическими приборами, расположенными в каротажных станциях.

Спонтанная поляризация (ПС) при электрокарота­же регистрируется одновременно с КС. Собственное электриче­ское поле возникает благодаря воздействию глинистого раство­ра на породы, слагающие стенки скважины.

ПС регистрируется путем определения разности потенциа­лов, возникающих между электродом М, который спущен в

скважину, и электродом N, находящимся на поверхности (рис. 1.9). Записываемое значение ПС относится к точке элект­рода М.

Результаты замеров КС и ПС отмечаются в виде кривых на бумажной ленте с нанесенным на ней масштабом глубины, на­зываемой злектрокаротажной диаграммой. На этой диаграмме кривая КС характеризует кажущееся сопротивление (в Ом-м) вдоль ствола скважины, а кривая ПС — относительное изменение естественного потенциала (в мВ).

Совет

Методы электрического каротажа применяют для исследова­ния новых, не закрепленных обсадными колоннами скважин, в процессе бурения и после его окончания.

В закрепленных сква­жинах, эксплуатирующихся и бездействующих, в процессе их капитального ремонта (при возвратных работах, зарезке и бу­рении второго ствола, ремонтно-изоляционных работах и т. д.

) проводят большой объем геофизических исследований с п о-мощью методов радиоактивного каротажа.

Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 1400; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: https://poznayka.org/s67753t1.html

Геофизические методы исследования скважин

Поиск Лекций

Методическое руководство по соревнованию «Нефть и газ»

Введение

Рис. 1. Антиклинальную структура
Рис. 2 Элементы залежи Части пласта: 1 – водяная, 2 – водонефтяная, 3 – нефтяная, 4 – газонефтяная, 5 – газовая; hн – высота нефтяной части пласта, hг – высота газовой части пласта.

Тесная связь нефтяных и газовых залежей с антиклинальными складками была подмечена еще на ранних этапах развития нефтяной геологии, что и привело к возникновению представлений, длительное время известных под названием антиклинальной теории распределения скоплений нефти и газа. Антиклинальная теория в свое время занимала очень важное место в практике нефтепоисковых работ, геологи повсюду вели поиски антиклиналей и куполов для постановки на них разведочного бурения.

Наиболее простым и распространенным случаем образования ловушки* является смятие пластового или массивного природного резервуара под воздействием складкообразовательных тектонических движений в антиклинальную структуру.

Если в изогнутый в виде свода проницаемый пласт, перекрытый непроницаемыми породами, попадут нефть, газ и вода, то, распределяясь согласно плотностям, нефть и газ займут верхнюю часть сводового изгиба и будут изолированы сверху непроницаемыми породами, а снизу водой (рис.1).

Ловушки, приуроченные к антиклинальной структуре, сформировавшиеся в основном в результате образования складок и разрывов, могут быть достаточно уверенно выявлены при геологическом картировании, они легче и быстрее других типов ловушек устанавливаются в разрезе осадочных толщ и лучше других помогают открытию залежей нефти и газа (рис.2).

Любая ловушка представляет собой трехмерную объемную форму, в которой в силу емкостных, фильтрационных и экранирующих свойств накапливаются и сохраняются углеводороды.

К антиклинальным ловушкам относится подавляющее большинство обнаруженных месторождений нефти и газа в мире – почти 90% в России и около 70% за рубежом. Размеры залежей могут быть различны: от небольших – порядка 5 километров в длину и 2-3 в ширину, с высотой 50-70 метров, до гигантских – на сотни километров в длину, десятки в ширину и высотой в сотни метров.

К антиклинальным однокупольным и многокупольным структурам приурочены пластовые сводовые залежи. Сводовые залежи, как правило, соответствуют форме заключающей его ловушки. В случае простого строения структуры наиболее благоприятным местом для заложения первой поисковой скважины является свод антиклинали.

Обратите внимание

При бурении каждой скважины необходимо изучить ее геологический разрез: определить последовательность залегания пластов их литолого-петрографическую характеристику, выявить наличие в них полезных ископаемых и оценить их содержание. Для решения этих задач в скважинах проводят геофизические исследования.

Геофизические методы исследования скважин

Геофизические методы исследования скважин (ГИС) – комплекс физических методов, используемых для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах, а также для контроля технического состояния скважин. В ГИС проводят детальное исследование пород непосредственно примыкающих к стволу скважины с помощью спуска-подъёма в неё геофизического зонда (рис 3).

Рис. 3. Исследование скважины

Большинство методов ГИС имеют небольшой радиус исследования вокруг скважины (от нескольких сантиметров до нескольких метров), но имеет высокую детальность, позволяющую не только определить с точностью до сантиметров глубину залегания пласта, но даже характер изменения физических свойств пласта на всей его небольшой мощности.

Многочисленность методов ГИС обусловлена многообразием методов наземной геофизики, для каждого из которых разработан аналогичный «подземный» вариант. Более того, существуют и специальные виды исследований, не имеющие аналогов в наземной геофизике. Поэтому методы ГИС различают по природе изучаемых ими физический полей: электрические, ядерные, акустические, магнитные и другие.

Электрические методы ГИС (Электрический каротаж)

Электрический каротаж — геофизические исследования в скважинах, основанные на измерении электрического поля, возникающего самопроизвольно или создаваемого искусственно.

По значению электрических свойств горных пород, определяемых с помощью каротажного зонда, судят о коллекторских, фильтрационных и продуктивных свойствах пластов.

Электрический каротаж основан на том, что породы обладают разным электрическим сопротивлением и имеют различную способность создавать естественное электрическое поле. Поэтому результаты измерений позволяют судить о характере пробуренных пород и уточнить разрез скважины.

Электрический каротаж основан на изучении кажущихся удельных сопротивлений пройденных пород (КС) и потенциалов собственного электрического поля (ПС) вдоль ствола скважины и заключается в измерении двух основных характеристик горных пород: потенциалов самопроизвольной поляризации (αпс) и кажущегося удельного сопротивления пород (ρк).

Стандартный электрический каротаж КС, ПС в комплексе с другими методами каратажа проводится во всех скважинах для детального расчленения геологического разреза, определения верхней и нижней границ продуктивного пласта, выделения литологических разностей, определения места установки фильтра и других добычных устройств, а также оценки степени закисленности пластов и границ растекания кислых растворов.

ПС

Важно

Возникновение в скважине и около нее электрического поля называют самопроизвольной поляризацией (поляризацией скважины).

Электрическое поле поляризации, созданное э. д. с., возникающими в основном в результате процесса диффузии, а в некоторых случаях также вследствие фильтрации, связано с геологическими свойствами пластов.

Наиболее резкие изменения потенциала ПC обычно наблюдаются против контакта пород, одна из которых глинистая, а другая содержит малое количество глинистого материала (например, песчаник).

Изучая самопроизвольную поляризацию, можно получить представление о последовательности залегания пластов и их свойствах. В частности, ПС широко используется для выделения пластов-коллекторов, которые могут быть нефтеносными и газоносными.

Поэтому метод самопроизвольной поляризации — стал основной частью электрического каротажа всех нефтяных и газовых скважин и многих скважин, бурящихся для разведки угольных и рудных месторождений.

Рис. 4 Схема электрического исследования скважины методами кажущегося сопротивления и самопроизвольной поляризации (по В. Н. Дахнову): С — каротажная станция; К — кабель; А, М, N и В — электроды; 1 — глины; 2 — пористые водоносные пески или песчаники; 3 — пористые нефтеносные пески или песчаники; 4 — плотные песчаники; 5 — гипсы; 6 — диаграммы кажущегося сопротивления (ρк) и самопроизвольной поляризации (U).

Полученная кривая изменения потенциала поля по скважине называется кривой самопроизвольной поляризацией или сокращенно кривой ПС (рис. 4).

КС

Способность горных пород проводить электрический ток является одним из свойств, которое широко используется для изучения геологического разреза скважин.

Величиной, характеризующей способность вещества, в частности горной. породы, сопротивляется протеканию электрический ток, служит удельное сопротивление ρ. Оно может быть определено при помощи формулы для сопротивления R проводника из однородного вещества с постоянной площадью сечения S и длиной L

R = ρ L / S. (1)

Совет

В практике электрического каротажа удельное сопротивление ρ выражают в ом*метрах (Ом*м). В формуле эта единица измерения получается при сопротивлении R, выраженном в омах, длине L — в метрах и сечении S — в квадратных метрах. Если подставить в формулу (1) L = 1 м, S = 1 м2, то ρ = R.

Таким образом, удельное сопротивление горной породы в ом*метрах — это сопротивление между двумя противоположными гранями куба породы с ребром в 1 м.

Горные породы по величине электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками и изоляторами. Их удельное сопротивление изменяется от долей ом-метра до десятков тысяч ом-метров. По его величине, определяемой при помощи каротажа, можно судить насыщены породы нефтью или не насыщены.

Нефть и газ практически не проводят электрический ток. Замещая в поровом пространстве воду, они снижают проводимость породы. Поэтому нефтеносные и газоносные пласты имеют большее удельное сопротивление, чем те же пласты, поровое пространство которых полностью заполнено водой.

Если бы паровое пространство породы было целиком заполнено нефтью или газом, то ее удельное сопротивление было бы намного большим.

Однако этого не наблюдается: насыщенные нефтью и газом породы имеют значительную электропроводность, так как в их порах, кроме нефти и газа, содержится некоторое количество минерализованной пластовой воды.

Обволакивая зерна породы, она образует сеть тонких каналов и пленок, пронизывающих породу по всем направлениям. Наличием этой сети и объясняется проводимость нефтеносных и газоносных пластов (рис. 4).

Порядок выполнения задания по геологическому соревнованию «Нефть и газ:

1. Определение опорных горизонтов по данным каротажа ПС:

· нанесение линии чистой глины (линия глин) рисунок 5;

· нанесение линии чистого песчаника (линия песка) рисунок 6.

Считается, что минимальное значение самопроизвольной поляризации соответствует пласту чистого песчаника, максимальной значение соответствует пласту чистых глин.

2. Литологическое расчленение разреза:

· выделение горизонтов глины;

· выделение горизонтов песчаника;

Рис. 7 • Определение границ пласта

· выделение горизонтов глины с прослоями песчаника;

· выделение пластов-коллектора (глинистость от 0% до 29% коллектор, 29%-100% не коллектор).

Граница пласта в скважине определяется как половина амплитуды между точками перегиба кривой самопроизвольной поляризацией (рис.7).

3. Определение количества глинистого материала в пласте осуществляется по формуле (рис. 8):

x = , где:

x – количество глинистого материала в определяемом пласте;

a – расстояние от опорной песчаной толщи до опорной глинистой толщи (от линии глин до линии песка);

b – расстояние от опорной песчаной толщи до значений поляризации определяемого пласта.

4. Выделение нефтегазового пласта.

Нефтегазоносным считается пласт, у которого сопротивление (ρ) превышает уровень фона в 3 раза.

5. Построение карты изолиний кровли нефтегазоносного пласта по всем скважинам.

6. Нанесение на карту вершины купала структуры перспективной на нефть и газ.

Рис. 5 • Выделение опорной глинистой толщи. Рис. 6 Выделение опорной толщи песчаника Рис. 8 Определение количества глинистого материала

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://poisk-ru.ru/s20315t7.html

Геофизические методы исследования газовых скважин

 

Первые сведения об исследовании газовых скважин появились в литературе в 20-х годах нашего века. В 1925 г. была опубликована работа, в которой Баннет и Пирс описали предложенный ими метод исследования газовой скважины.

В результате исследования скважины при ее фонтанировании в атмосферу устанавливали зависимости расхода газа от давления на ее устье и на забое.

Этот метод исследования приводил к существенным потерям газа, не удовлетворял правилам техники безопасности и охраны окружающей среды.

Обратите внимание

В 1929 г. Пирс и Роулинс описали метод противодавлений. После усовершенствования этого метода Горное Бюро США приняло его в качестве официального метода исследования газовых скважин. В 1935 г.

Роулинс и Шелхардт опубликовали результаты фундаментальных исследований большого числа газовых скважин. Метод Роулинса и Шелхардта получил повсеместное распространение и используется до настоящего времени.

Большой вклад в развитие теории и практики исследования газовых скважин в нашей стране внесли Ю. П. Коротаев, Г. А. Зотов, Э. Б. Чекалюк, С. Н. Бузинов, К. С. Басниев, З. С. Алиев и др.

Цели и задачи геофизических исследований газовых скважин

Исследование скважин проводят в процессе разведки, опытной и промышленной эксплуатации с целью получения исходных данных для определения запасов газа, проектирования разработки месторождений, обустройства промысла, установления технологического режима работы скважин, обеспечивающего их эксплуатацию при оптимальных условиях без осложнений и аварий, оценки эффективности работ по интенсификации и контроля за разработкой и эксплуатацией месторождения.

Геофизические методы исследования скважин (каротаж) – это методы геологической и технической документации проходки скважин, основанные на изучении в них различных геофизических полей. Наиболее широкое применение геофизические методы получили при изучении нефтяных и газовых скважин в процессе их бурения, опробования и эксплуатации.

Исследование скважин геофизическими методами проводится в четырех направлениях: изучение геологических разрезов скважин; изучение технического состояния скважин; контроль разработки месторождений нефти и газа; проведение прострелочно-взрывных и других работ в скважинах геофизической службой.

Читайте также:  Лучшие способы бурения скважин на воду своими руками

Изучение геологических разрезов скважин – самое важное направление. В нём используются электрические, магнитные, радиоактивные, термические, акустические и другие методы. Применение их основано на изучении физических естественных и искусственных полей разной природой.

Интенсивность этих излучений зависит от физических свойств горной породы. В этом направлении решаются следующие задачи:

– Литологическое расчленение пород,

– Выделение пород-коллекторов,

– Определение пород-коллекторов,

– Изучение технического состояния скважины.

Важно

Существует много методов исследования скважин и технических средств для их осуществления. Все они предназначены для получения информации об объекте разработки, об условиях и интенсивности притока нефти, воды и газа в скважину, об изменениях, происходящих в пласте в процессе его разработки.

Такая информация необходима для организации правильных, экономически оправданных процессов добычи нефти, для осуществления рациональных способов разработки месторождения, для обоснования способа добычи нефти, выбора оборудования для подъема жидкости из скважины, для установления наиболее экономичного режима работы этого оборудования при наиболее высоком коэффициенте полезного действия.

В процессе выработки запасов нефти условия в нефтяной залежи и в скважинах изменяются. Скважины обводняются, пластовое давление снижается, газовые факторы могут изменяться.

Это заставляет постоянно получать непрерывно обновляющуюся информацию о скважинах и о пласте или нескольких пластах, являющихся объектом разработки.

От наличия такой достоверной информации зависит правильность принимаемых решений по осуществлению на скважинах или на объекте разработки или на отдельных частях такого объекта тех или иных геолого-технических мероприятий.

Классификация методов исследования по виду и по назначению

Геофизические методы исследования скважин и геологического разреза на стадиях бурения этих скважин, их заканчивания, а также текущей эксплуатации дают обильную информацию о состоянии горных пород, их параметрах и об их изменениях в процессе эксплуатации месторождения и часто используются при осуществлении не только геологических, но и чисто технических мероприятий на скважинах. В силу своей специфичности, необходимости знания специальных предметов, связанных с физикой земли, горных пород, а также с ядерными процессами, эти методы исследования, их теория, техника осуществления и интерпретация результатов составляют особую отрасль знаний и выполняются геофизическими партиями и организациями, имеющими для этой цели специальный инженерно-технический персонал, оборудование и аппаратуру. Геофизические исследования скважин – это различного рода каротажи, т.е. прослеживание за изменением какой-либо величины вдоль ствола скважины с помощью спускаемого на электрокабеле специального прибора, оснащенного соответствующей аппаратурой.

Электрокаротаж

Одним из важнейших методов является электрический каротаж скважин, который позволяет проследить за изменением самопроизвольно возникающего электрического поля в результате взаимодействия скважинной жидкости с породой, а также за изменением так называемого кажущегося удельного сопротивления этих пород.

Электрокаротаж и его разновидности, такие как боковой каротаж – БК, микрокаротаж, индукционный каротаж – ИК, позволяют дифференцировать горные породы разреза, находить отметку кровли и подошвы проницаемых и пористых коллекторов, определять нефтенасыщенные пропластки и получать другую информацию о породах.

Совет
Совет

Методы электрического каротажа, основанные на дифференциации горных пород по УЭС, называют методами сопротивления. Их реализуют с помощью измерительных установок – зондов. Существуют нефокусированные и фокусированные зонды.

Рис.1. Электрический каротаж нефокусированными зондами

Электрический каротаж нефокусированными зондами получил название метода кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трехэлектродные. Четвёртый электрод заземляют на поверхности. Два электрода, обозначаемые буквами А и В, соединяют с генератором тока, два других – М и N – включают на вход измерителя разности потенциалов.

Иногда в скважину помещают все четыре электрода или только два А и М. Электроды А и В питают переменным током низкой частоты, что позволяет исключить влияние на измеряемый сигнал постоянных или медленно меняющихся потенциалов электрохимического происхождения.

Поскольку диапазон частот, применяемых в методе КС, как и в других электрических методах, не превышает нескольких сотен герц, теория метод базируется на законах постоянного тока.

Существуют следующие модификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами, боковое каротажное зондирование, микрозондирование, резистивиметрия. Две первые модификации можно называть макро-, две последние микромодификациями. Условно к макромодификациям метода КС относят так же токовый каротаж.

Прямая задача метода КС требует найти связь между известными параметрами породы скважины, источников тока и измеряемыми значениями.

Обработка диаграмм может включать нормировку данных, приведение их к определённой системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов, фильтрацию, приведение результатов к определённым глубинам, устранение аппаратурных помех и т.д.

Важным этапом обработки является нахождение границ пластов и снятие показаний с диаграмм. Геофизическая задача заключается в определении искомых физических параметров на основе решения обратной задачи данного метода.

Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза.

Обратите внимание

Выше указывалось, что существуют две макромодификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами и БКЗ. Измеряемое одиночными зондами УЭС в общем случае кажущееся.

Поэтому вертикальное профилирование применяют для нахождения границ пластов, а в благоприятных случаях для литологического расчленения разрезов, выявления нефтегазовых или водонасыщенных коллекторов, отложений угля, руд и других полезных ископаемых, отличающихся по своему удельному сопротивлению от вмещающих пород. Для определения количественных характеристик: коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т.д. – используют результаты геофизической интерпретации данных БКЗ и уточненные для конкретных отложений петрофизические зависимости. Методика БКЗ позволяет так же выяснить, проницаем ли пласт по факту наличия или отсутствия у него зоны проникновения.

Существуют две микромодификации метода КС – микрозондирование и резистивиметрия. Микрозондирование (МКЗ) состоит в детальном исследовании ближней зоны потенциал- и градиент – зондами существенно меньшей длины, чем при макромодификациях метода КС.

Данные микрозондирования служат для детального расчленения разрезов скважин, уточнения границ и выделения тонких прослоев. Ризистивиметрия служит для определения удельного сопротивления промывочной жидкости.

Её выполняют градиент – зондами столь малой длины – резистивиметрами, что влиянием стенок скважины можно пренебречь.

Методы электрического каротажа с фокусированными зондами. Влияние скважины и вмещающих пород может быть в значительной степени преодолено за счёт применения фокусированных зондов. Метод, основанный на применении зондов с фокусированной системой питающих электродов, называют боковым каротажем (БК). Существуют его 7-ми, 9-ти и 3-х электродные модификации.

Рассмотрим 7-ми электродный зонд. Линии тока растекаются от трех точечных питающих электродов, напряжение на которые подано в одинаковой фазе. Видно, что применение такой системы позволяет не только сфокусировать ток центрального электрода в пласт, но и обеспечить высокую разрешающую способность по вертикали.

Семиэлектродные зонды предназначены преимущественно для изучения неизменной части пласта. Наряду с этим существуют 9-ти электродные зонды, предназначенные для изучения зоны проникновения.

Трудности создания сложных электронных устройств в ограниченных габаритах скважинного прибора привели к распространению трехэлектродных зондов БК, не требующих применения автоматических компенсаторов и управляемых генераторов.

Важно

Боковой микрокаротаж (БМК) основан на применении микрозондов с фокусировкой тока. Показания зондов БМК менее искажены влиянием глинистой корки и промывочной жидкости (ПЖ).

Скважинные приборы, содержащие несколько расположенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещен зонд БМК, называют пластовыми наклономерами.

По вертикальному сдвигу диаграмм, зарегистрированных с помощью входящих в наклономер зондов, можно оценить наклон пласта, а по показаниям встроенного в скважинный прибор инклинометра – азимут угла падения.

Задачи, решаемые методом БК, связаны с его высокой разрешающей способностью по вертикали и возможностью получения удовлетворительных результатов при больших отношениях.

В благоприятных условиях метод БК позволяет осуществить детальное расчленение разреза, оценить его литологию, выделить пласты-коллекторы, определить их коллекторские свойства.

При отсутствии зоны проникновения или понижающей зоне эффективность БК значительно выше, чем у метода КС.

Радиоактивный каротаж

Он основан на использовании радиоактивных процессов (естественных и искусственно вызванных), происходящих в ядрах атомов, горных пород и насыщающих их жидкостей. Существует много разновидностей РК, чувствительных к наличию в горных породах и жидкостях тех или иных химических элементов.

Разновидностью РК является гамма-каротаж ГК, дающий каротажную диаграмму интенсивности естественной радиоактивности вдоль ствола скважины, что позволяет дифференцировать породы геологического разреза по этому признаку.

Гамма-гамма-каротаж (ГГК) фиксирует вторичное рассеянное породами гамма-излучение в процессе их облучения источником гамма-квантов, находящихся в спускаемом в скважину аппарате.

Совет

Существующие две разновидности ГГК позволяют косвенно определять пористость коллекторов, а также обнаруживать в столбе скважинной жидкости поступление воды как более тяжелой компоненты.

Нейтронный каротаж (НК) основан на взаимодействии потока нейтронов с ядрами элементов горных пород.

Спускаемый в скважину прибор содержит источник быстрых нейтронов и индикатор, удаленный от источника на заданном (примерно 0,5 м) расстоянии и изолированный экранной перегородкой.

Существует несколько разновидностей НК, как, например, нейтронный каротаж по тепловым и надтепловым нейтронам (НГ-Т и НГ-Н), которые дают дополнительную информацию о коллекторе и пластовых жидкостях.

Рис.2. Схема установок радиоактивного каротажа

а – для гамма-каротожа; б – для гамма-гамма-каротожа; в-для нейтронного гамма-каротожа; г – для нейтронного каротажа по тепловым и надтепловым нейтронам; 1 – стальной экран; 2 – свинцовый экран; 3 – парафин; L – длина зонда; I – точка записи результатов измерений; II – индикатор гамма-излучения; III – источник гамма-излучения; IV – индикатор плотности нейтронов; V – источник нейтронов

Акустический каротаж

При акустическом каротаже возбуждение упругих колебаний частотой 10 – 20 кГц и 20 кГц – 2 Мгц производится с помощью магнитострикционных (или иных) излучателей.

Упругие колебания измеряют с помощью двух пьезоэлектрических сейсмоприемников, расположенных по одной линии на расстояниях 0,5 – 2 м друг от друга и от излучателя (рис. 3).

Между излучателем и ближайшим приемником устанавливается звукоизолятор, например, из резины, препятствующий передаче упругих колебаний по зонду. Все перечисленные приборы вместе с электронным усилителем принятых колебаний размещаются в скважинном снаряде акустического каротажа.

Остальная аппаратура располагается в каротажной станции. Акустический каротаж выполняется как в необсаженных скважинах, заполненных жидкостью, так и в обсаженных скважинах. Радиус исследования пород от оси скважины не превышает 0,5 – 1 м.

Рис.3. Схема аппаратуры акустического каротажа

а – скважинный снаряд; б – кабель; в – наземная аппаратура; 1 – излучатель; 2 – генератор импульса; 3 – акустический изолятор; 4 – приемники; 5 – электронный усилитель; 6 – блок-баланс; 7 – усилитель; 8 – регистратор; 9 – блок питания

Наиболее простой способ акустических исследований – каротаж скорости, когда автоматически регистрируется кривая изменения времени пробега прямой или головной волны между двумя приемниками.

Обратите внимание

Поскольку расстояние между приемниками постоянно, то кривая времени является фактически обратным графиком изменения скорости.

При каротаже по затуханию измеряется амплитуда упругой волны и ослабление сигнала между двумя приемниками.

Скорость распространения упругих волн зависит от упругих модулей пород, их литологического состава, плотности и пористости, а величина затухания – от характера заполнителя пор, текстуры и структуры породы.

На акустических диаграммах высокими значениями скоростей распространения упругих волн выделяются плотные породы – магматические, метаморфические, скальные, осадочные. В рыхлых песках и песчаниках скорость тем ниже, чем больше пористость.

Наибольшее затухание (наименьшая амплитуда сигнала) наблюдается в породах, заполненных газом, меньше затухание в породах нефтенасыщенных, еще меньше – у водонасыщенных.

Акустический метод применяется для расчленения разрезов скважин по плотности, пористости, коллекторским свойствам, а также для выявления границ газ – нефть, нефть – вода и определения состава насыщающего породы флюида. Кроме того, по данным этого метода можно судить о техническом состоянии скважин и, в частности, о качестве цементации обсадных колонн.

Другие виды каротажа

К другим видам относится кавернометрия, т.е. измерение фактического диаметра необсаженной скважины и его изменение вдоль ствола. Кавернограмма в сочетании с другими видами каротажа указывает на наличие проницаемых и непроницаемых пород. Увеличение диаметра соответствует глинам и глинистым породам; сужение обычно происходит против песков и проницаемых песчаников.

Против известняков и других крепких пород замеряемый диаметр соответствует номинальному, т.е. диаметру долота. Кавернограммы используются при корреляции пластов и в сочетании с другими методами хорошо дифференцируют разрез, так как хорошо отражают глинистости и проницаемости разреза.

Важно

Термокаротаж – изучение распределения температуры в обсаженной или необсаженной скважине.

Термокаротаж позволяет дифференцировать породы по температурному градиенту, а следовательно, по тепловому сопротивлению. Кратковременное охлаждение ствола скважины или нагрев при закачке холодной или горячей жидкости позволяет получить новую информацию о теплоемкости и теплопроводности пластов.

Это позволяет определить: местоположение продуктивного пласта, газонефтяной контакт, места потери циркуляции в бурящейся скважине или дефекта в обсадной колонне зоны разрыва при ГРП и зоны поглощения воды и газа при закачке.

Увеличение чувствительности скважинных термометров и уменьшение их тепловой инерции еще больше расширит круг промысловых задач, решаемых с помощью термометрии.

 

Источник: http://biofile.ru/geo/23446.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector