Промысловая геофизика

В книге изложены основные сведения о промыслово-гес-физических методах исследования нефтяных скважин.

Книга делится на две части. В первой части описаны основы теории, техники и методики проведения промыслово-геофизи-леских работ на буровой. Во второй части даны основы интерпретации результатов геофизических исследований скважин.

Книга является учебником для студентов нефтяных и геологоразведочных институтов по специальности «Геология и разводка нефтяных и газовых месторождений».

Промысловые геофизические исследования нефтяных и газовых скважин включают комплекс работ, проводимых для изучения геологического разреза, определения местоположения нефтяных и газовых пластов, контроля технического состояния скважин, а также прострелочно-взрывныё работы.

В каждой бурящейся скважине производят тщательное исследование вскрываемого ею разреза, определение последовательности и глубины залегания пластов, их литологических свойств, нефтегазоносности и водоносности. Эти данные необходимы для выявления нефтяных и газовых пластов, строения месторождения, оценки степени нефтегазонасыщения и коллекторских свойств пластов, рациональной разработки, подсчета запасов и т. д.

Такое изучение разреза возможно путем отбора керна, однако это приводит к ограничению проходки и замедлению бурения. Кроме того, керн не всегда удается извлечь из нужного интервала, а при его исследовании не всегда могут быть получены исчерпывающие данные. В то же время некоторые физико-механические свойства пород (электропроводность, электрохимическая активность, радиоактивность, температуропроводность, магнитная восприимчивость, твердость, упругость и др.) можно изучать непосредственно в скважине при проведении соответствующих физических исследований разреза и тем самым определять характер проходимых пород без отбора керна или с незначительным отбором его.

Эти физические исследования, заменяющие частично или полностью отбор керна, названы каротажем; результаты их изображаются в виде, диаграмм изменения физических свойств пород вдоль скважины — каротажных диаграмм.

В зависимости от изучаемых физических свойств горных пород известны следующие виды каротажа: электрический, радиоактивный, термический! (термокаротаж), магнитный, сейсмический (акустический каротаж), газовый и др.

Электрический каротаж заключается в измерении кажущегося удельного сопротивления пород (КС) и потенциала естественного (самопроизвольно возникающего) электрического поля (ПС) вдоль ствола необсаженной скважины.

В довременном виде электрический каротаж подразделяется на ряд модификаций:

а) стандартный электрический каротаж — измерение кажущихся удельных сопротивлений пород. КС и естественных потенциалов ПС вдоль ствола скважины при помощи стандартного трехэлектродного каротажного зонда;

б) боковое каротажное зондирование (БКЗ) — многократное измерение кажущихся сопротивлений зондами разной длины, этим достигается возможность определения истинного удельного сопротивления пласта и выявления проникновения глинистого раствора (его фильтрата) в пласт;

в) каротаж микрозондами — измерение кажущихся сопротивлений онодами малой длины. При работе электроды микрозонда, расположенные еа изолированном башмаке, прижимаются пружинами к стенке скважины и полученные измерения относятся к части пластов, непосредственно прилегающих к стенке скважины;

г) боковой каротаж — измерение сопротивлений специальными семи-электродными или трехэлектродными зондами, дающими по сравнению с обычным электрическим каротажем более точное представление об удельном сопротивлении пород;

д) индукционный каротаж — измерение кажущихся сопротивлений при помощи индуцированных токов. Индукционный каротаж не требует прямого контакта электродов с буровым раствором или породой и применяется для исследования скважин, заполненных обычным буровым раствором, а также непроводящим раствором, приготовленным на неводной основе, либо в сухих скважинах;

е) метод вызванных потенциалов (ВП) — изучение электрических долей, возникающих- в горных породах при выключении электрического тока и спадающих с течением времени.

Ж) радиоактивный каротаж основан на изучении естественных и искусственно вызванных радиоактивных свойств горных пород и особенностей распространения в породах нейтронного и у-излучений В настоящее время радиоактивный каротаж широко применяется в двух модификациях: гамма-каротаж (ГК) и нейтронный гамма-каротаж (НГК). При гамма-каротаже измеряют относительное изменение естественной радиоактивности пород, пересеченных скважиной, а при нейтронном гамма-каротаже — интенсивность -у-излучения, возбуждаемого действием потока нейтронов на породу.

В отличие от электрических методов радиоактивный каротаж позволяв исследовать, разрезы скважин,  обсаженных  колонной.

Наряду с основными модификациями радиоактивного каротажа (гамма-каротажем и нейтронным гамма-каротажем) находят применение радиоактивный каротаж по рассеянному у-излучению (гамма-гамма-каротаж), нейтронный гамма-каротаж, основанный на распределении тепловых и надтепловых нейтронов, метод наведенной активности, дающий возможность определять химический состав элементов, входящих в состав пород, и другие. Электрический и радиоактивный методы исследования скважин являются в настоящее время основными и наиболее важными видами изучения разрезов.

Термокаротаж подразделяется на три вида: термокаротаж по температуропроводности пород, основанный на изучении геологического разреза скважины по скорости распространения температуры в породе; .термокаротаж по тепловому сопротивлению пород, позволяющий судить  о характере пород путем изучения изменения температуры с .глубиной; термокаротаж по методу эффекта охлаждения.

Сейсмокаротаж или так называемый акустический каротаж основан на измерении скоростей распространения упругих волн в породах, пересекаемых скважиной. Этот метод находится, в стадии разработки и является весьма перспективным для исследований разрезов необсаженных скважин.

Метод, продолжительности проходки основан на изучении скорости бурения и дает возможность судить о крепости (буримости) пород. При этом методе регистрируют изменение продолжительности проходки пород с глубиной.

Газовый каротаж основан на определении в процессе бурения Скважин содержания углеводородных газов в глинистом растворе и шламе.

Параллельно с развитием геофизических методов исследований разрезов скважин развивались и геофизические методы контроля технического состояния их. Без этих методов в настоящее время немыслимы технология бурения и эксплуатация скважин.

К геофизическим методам контроля технического состояния скважин относятся температурные измерения для определения высоты подъема цемента за колонной после ее цементажа; определения притоков воды в скважину резистивиметром путем измерений удельного сопротивления жидкости вдоль ствола скважины; определения сообщения пластов в затрубном пространстве, мест притоков воды в скважину высоты подъема цемента применением радиоактивных изотопов; инклинометрические измерения, определяющие угол и азимут отклонения скважины от вертикали; измерения диаметра скважин каверномером.

Для определения угла и направления падения пластов, вскрываемых скважиной, разработан пластовый наклономер.

В цикл промысловых геофизических работ включают также отбор керна роковым грунтоносом и перфорацию колонны при вскрытии пластов. Связь (этих работ с промыслово-геофизическими исследованиями вызвана общностью оборудования, применяемого при проведении каротажа, перфорации и отбора грунтов.