Промысловая геофизика. Методы промысловой геофизики, аппаратура и оборудование, электрические методы исследования скважин

В книге изложены сведения, необходимые для изучения первых двух разделов курса «Промысловая геофизика». «Методы промысловой геофизики, основная измерительная аппаратура и оборудование» и «Электрические методы исследования разрезов скважин».

В книге приведены основные сведения о методах промысловой геофизики, конструкциях и принципах действия наземной измерительной аппаратуры и специального оборудования промыслово-геофизических партий и изложены основы теории методов кажущегося сопротивления, сопротивления заземления, индукционного сопротивления, потенциалов собственной и вызванной поляризации и практика проведения работ этими методами на скважинах.

Книга является учебным пособием для студентов, специализирующихся в области геофизических методов исследования скважин, и может быть использована инженерами и студентами полевой геофизической, геолого-разведочной и горно-нефтяной специальностей.

Получение достоверных и возможно более полных сведений о геологическом строении месторождений полезных ископаемых является основным условием высококачественного выполнения геологоразведочных работ. Для этого при бурении скважин приходилось производить многочисленный. а иногда и сплошной отбор керна, что требовало больших затрат труда и времени. Особенно низкими были темпы бурения нефтяных и газовых скважин, где вследствие больнгах глубин на отбор 1 м породы буровая бригада нередко затрачивала до 6 час. и более. От-бор керна по всему разрезу сква'-жииы сокращал среднюю скорость проходки в несколько раз, вследствие чего значительно повышалась себестоимость нефти и газа, промышленная разведка и разработка которых производятся в основном при помощи глубоких скважин.Для ускорения проходки скважин в нефтепромысловой практике часто отказывались от сплошного отбора керна и брали образцы пород лишь па участках разреза, близких к продуктивным горизонтам. Б этом случае получение полных сведений о разрезе разрабатываемого месторождения становилось невозможным и представление о строении промысловой площади и структуре эксплуатируемых горизонтов, их пористости, проницаемости, степени иефтеиасыщеиия основывалось лишь на более или менее достоверных геологических гипотезах. Сокращение отбора грунтов приводило и к тому, что ряд объектов разработки оставался иевыявлешшм. Это в конечном итоге не позволяло получать полных сведений о промышленных ресурсах месторождений. Кроме того, из-за несовершенства конструкций колонковых долот образцы рыхлых и обычно наиболее продуктивных нефтеносных и газоносных песков и песчаников, а также ископаемых углей в разрезах угольных скважин часто терялись при подъеме долота, вследствие чего даже при сплошном отборе пород сведения о геологических разрезах скважин оказывались неполными и не соответствовали действительности.Таким образом, при разведке и разработке месторождений полезных ископаемых пришлось столкнуться с противоречием: частый отбор образцов пород, без которого практически была немыслима эффективная разведка месторождений (а также разработка нефти и газа), снижал скорость проходки скважин, ограничивал темпы разведки и разработки месторождений, повышал себестоимость продукции и в конечном итоге понижал эффективность горного предприятия.Необходимость высоких темпов разведки и разработки месторождений полезных ископаемых при максимальной геологической изученности этих месторождений заставила заняться отысканием более совершенных, не требующих длительных перерывов в бурении способов изучения горных пород в скважинах.В результате творческого труда работников науки и производства задача создания методов бескериового определения и изучения горных пород и полезных ископаемых в разрезах скважин успешно решена. На базе современных достижений физики и измерительной техники и установленных четких зависимостой между литолого-петрографическими особенностями горных пород (как, например, минералогическим составом, дисперсностью, пористостью и др.) и их физическими свойствами — удельными электрическим и тепловым сопротивлениями, электрохимической активностью, радиоактивностью и др. — был создан комплекс геофизических методов бескерповой геологической документации разрезов скважии. Комплекс этих методов, получивших общее название геофизически х м е т о д о в и с с л е д о в а и и я с к в а ж и н или методов промыслов о й г е о ф и з и к и, включает электрические, радиоактивные, термические, магнитные, геохимические и другие физические методы. Совместное применение перечисленных методов в том случае, когда известны физические свойства горных пород 1, дает возможность без отбора пород из скважины на поверхность решать следующие задачи:1)   определять породы, слагающие разрез исследуемой скважины, детально изучать их структуру (выделять пропластки и включения), устанавливать угол и азимут падения и простирания осадочных образований и рудных тел;2)   изучать коллекторские свойства горных пород;3)   выявлять полезные ископаемые — нефть, газ,  каменные угли и руды;4)   определять промышленные ресурсы полезных ископаемых, количественно и качественно оценивать иефтеиасыщение, газонасыщеиие и в некоторых случаях угле насыщение и оруденеиие  горных пород.Геофизические методы исследования скважин также позволили наиболее точно изучать их техническое состояние, а именно:1)   определять  диаметр,   угол   и   азимут  искривления   скважин;2)   устанавливать высоту подъема цементного кольца за колонной, качество   цементации и характер   распределения цемента;3)   выявлять места притоков вод и устанавливать зоны их затрубиой циркуляции;4)   измерять положение уровня жидкости   в скважине;5)   находить местоположение оставленных в скважине металлических предметов и давать ответы па многие другие менее существенные вопросы.Удобное в обращении и хорошо разработанное оборудование для геофизических исследований скважин было использовано при создании ряда весьма эффективных способов перфорации обсадных колони, отбора проб пород из стенок скважины и торпедирования ее отдельных участков. Вследствие этого перечисленные работы, имеющие по своему существу мало общего с геофизическими методами исследования скважин, были включены в комплекс работ, выполняемых в настоящее время организациями промы-слово-геофизичоской службы.Особенно большое значение имеет промысловая геофизика в нефтяной промышленности, где добыча и разведка нефти и газа требуют бурения большого числа  глубоких  скважин.Широкое использование методов промысловой геофизики позволило в нефтяной промышленности совершенно изменить ранее применявшуюся методику изучения разрезов скважии и перейти почти повсеместно (за исключением опорных и мелких скважин, а также незначительной части разрезов разведочных скважин) на бурение скважии без отбора керна. При этом геологическое познание разрезов скважии. не только не ухудшилось, но, наоборот, стало более детальным и точным (особенно с внедрением микро-исследований), а разрезы скважии надежнее сопоставимыми.Этот на первый взгляд парадоксальный факт, когда косвенные методы дают более точные данные, чем прямые, объясняется следующим.1.  Геофизические методы определяют горные породы непосредственно в условия* их естественного залегания, без нарушения их структуры, а иногда и состава, нередко наблюдающихся при выносе пород на поверхность. В частности, поданным анализа керна практически невозможно опро* делить коэффициент нефтегазонасыщеиия коллекторов, что имеет дервосте* пенное значение при поисках нефти и газа.2.  Современный метод отбора керна при глубоком бурении, как об этом указывалось выше, весьма несовершенен. Колонковым долотом в преобладающем большинство случаев выносятся на поверхность крепкие породы. Таким образом, по данным керна невозможно полностью изучать разрезы скважин. Это приводит иногда к грубым ошибкам. Например, если при отборе керна не были подняты образцы хороших коллекторов нефти и газа или ископаемых углей, то на основании анализа керна может быть дано отрицательное заключение о наличии перечисленных полезных ископаемых, в действительности  присутствующих в  разрезе скважины.3.  Геофизические методы дают непрерывные диаграммы измеряемых физических параметров, которые вследствие их значительной дифференциации и наглядности графического изображения позволяют уловить тончайшие изменения свойств горных пород. Тем самым обеспечивается наиболее надежное расчленение разрезов скважин и их сопоставление (корреляция) между собой.4.  Геофизические методы дают возможность выделять тонкие прослои пород (мощностью несколько сантиметров) и тем самым наиболее детально изучать разрезы скважин, либо, используя измерения в большем объеме пород (до нескольких ж3), получать интегральные эффекты, в некоторых случаях более полно характеризующие породу, чем это можно сделать по данным отбора единичных кернов малого размера (например, при определении пористости, проницаемости и степени иефтопасыщепия коллекторов).Бурение скважин без отбора керна обеспечило резкое увеличение скорости проходки их. Это позволило значительно повысить эффективность поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, где промыс-лово-геофизические исследования обеспечивают ежегодную многомиллионную экономию средств при разведочных и промысловых работах.Детальные сведения о разрезах скважин, получаемые по данным промысловой геофизики, обеспечивают не только подробное изучение разрезов скважин, но при достаточном числе последних и наиболее обоснованное познание геологического строения месторождений в целом, без чего невозможна  рациональная   разработка  их.Методы промысловой геофизики дают возможность «видеть», что происходит в скважине и в период ее жизни. В частности, в нефтяной промышленности данные промысловой геофизики повышают эффективность использования скважин для извлечения нефти и газа, способствуют удлинению срока их службы и позволяют обеспечить эффективное проведение в жизнь рациональных методов разработки  этих ископаемых.Все сказанное предопределяет промышленное значение методов промысловой геофизики, представляющих собой передовую и стоящую на высоком научном и техническом уровне отрасль геолого-разведочного дела, и заставляет уделять серьезное внимание дальнейшему развитию этих методов и разработке новых, обладающих еще бблыними производственными возможностями.<...>