Геофизическое исследование скважин

Рассмотрены основы геофизических методов исследования скважин. Описаны аппаратура, оборудование и технология проведения работ, способы интерпретации материалов. Даны решения прямых и обратных задач. Изложены правила техники безопасности, методы контроля и охраны окружающей среды при проведении геофизических исследований.

Для студентов геофизических специальностей вузов.

Геофизические исследования скважин (ГИС)—совокупность физических методов, предназначенных для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Традиционно к ГИС относят также изучение технического состояния скважин, опробование пластов и отбор проб из стенок скважин, перфорацию и торпедирование. Вместе с аэрокосмической, наземной, морской, шахтной геофизикой ГИС составляют систему «разведочная геофизика». В свою очередь разведочная геофизика является подсистемой единой системы сбора, хранения и интегрированной обработки аэрокосмической, геологической, геофизической и геохимической информации. Такую систему будем называть геосистемой (О. Л. Кузнецов, 1987 г.), различая геосистемы государственного, регионального и территориального уровней.

Геофизические исследования, предназначенные для изучения горных пород, непосредственно примыкающих к стволу скважины, согласно официально принятой в СССР терминологии, называют каротажем, совокупность методов каротажа, применяемых в нефтегазовых скважинах — промысловой геофизикой. Методы ГИС, служащие для изучения межскважинного пространства, называют скважинной геофизикой.

Параметры искусственных и естественных физических полей в скважине связаны с физическими свойствами горных пород, находящихся в околоскважинном и межскважинном пространствах, физические же свойства отражают литологические, фациальные, коллекторские, структурно-текстурные и другие характеристики. Нахождение параметров поля в скважине по заданным параметрам его источников и характеристикам среды называют прямой задачей ГИС. На практике, напротив, по измеренным в скважине параметрам поля определяют характеристики среды, т. е. решают обратную задачу.

Специфика обратных задач ГИС в том, что из-за недоступности исследуемого объекта о его параметрах судят по косвенным проявлениям. Так, о горной породе, расположенной вне скважины, судят, измеряя характеристики поля в скважине. Между тем поле в скважине имеет интегральный характер. Вклад в его формирование вносят различные зоны: сама скважина; близкая к ее стенке, а потому измененная в результате бурения часть пласта; его неизмененная — удаленная часть; вмещающие породы. Влияния зон могут взаимно компенсироваться, в связи с чем разным моделям среды отвечают близкие  значения   поля   в   скважине.   На   практике  это   приводитк тому, что небольшим изменениям параметров поля, вызванным, в частности, погрешностями измерений, соответствует множество решений (моделей среды), существенно отличающихся одно от другого. Обратные задачи, обладающие таким свойством, называют неустойчивыми. С целью преодоления неустойчивости стремятся сузить множество возможных решений, для чего используют дополнительную информацию. Ее важнейший источник — данные, полученные с помощью других геофизических методов, имеющих иную глубинность и основанных на изучении различных по своей природе физических полей. Так, если решению задачи тремя разными методами отвечают три пересекающихся множества, множество возможных моделей среды ограничено областью их пересечения.

Классификация методов ГИС может быть выполнена по виду изучаемых физических полей. (В этой связи их делят на электрические, электромагнитные, ядерно-физические, сейсмо-акустические, гравитационные, магнитные, термические, геохимические и некоторые другие.

К настоящему моменту создано более пятидесяти методов и модификаций. Подобное многообразие объясняется рядом факторов. Первый из них связан со спецификой обратных задач, требующей комплексирования большого числа методов. Второй — с различиями в условиях применения: ГИС применяют в осадочных, метаморфических, магматических породах, в скважинах обсаженных и необсаженных, сухих, заполненных водными растворами солей и непроводящими промывочными жидкостями. Третий фактор, обусловливающий многообразие методов ГИС — большое количество решаемых ими задач геологического, технологического, инженерно- и гидрогеологического характера.

До создания геофизических методов скважины изучали с помощью кернового материала, который и сейчас остается важным источником информации. <...>