Аппаратура и технология геофизических исследований

Савич Анатолий Данилович

Лекция 1

Введение, исторический обзор развития геофизического приборостроения

Ведущие зарубежные компании: Шлюмберже, Беккер-Хьюз, Холибартон. Самая глубокая горизонтальная скважина пробурена на Сахалине, длинной 12453 м. Очень много компаний российских куплено Шлюмберже.

Литература:

1. Августа Ивановна Губина;

2. Дьяконов и др. Общий курс ГИС. Недра, 1977;

3. Мейер ГИС, Ленинградский университет 1981;

4. Клинков, Шароварин, Широков. Промысловая геофизическая аппаратура и оборудование, Москва Недра 1981.

5. Стрельченко, ГИС, 2008 г, Недра. Не рекомендуется.

6. Молчанов, Лукянов, Рапин, геофизические исследования горизонтальных нефте-газовых скважин.

7. Широков, Лобанков, «Метрология, стандартизация, сертификация». Москва, 2007 г.

Геофизические исследования и работы в скважинах (ГИРС) проводятся в пяти основных направления: изучение геологических разрезов скважин; изучение технического состояния ствола скважины; контроль за разработкой месторождений; прямые методы исследования скважин; прострелочно-взрывные работы; геофизические исследования и работы в горизонтальных скважинах.

Каждое направление характеризуется использованием определенного комплекса ГИС и соответственно скважинной аппаратуры.

При изучении геологического разреза скважин исследования проводятся, как правило, в процессе их бурения, т.е. в открытом стволе. При этом используется аппаратура различных модификаций электрических методов (БКЗ, БК, МК, БМК, ИК, Электрические сканеры и др). Электрический сканер это минимум четыре башмака по окружности, имеет большую разрешающую способность, а глубина проникновения достигает 45 см. Это основной метод изучения трещинноватости. Радиоактивные методы (ГК, НГК, ГГМ-п, ГГК-с). Термических, акустических, ядерно-магнитных и других.

В результате интерпретации решаются следующие задачи:

- расчленение геологического разреза;

- выделение коллекторов и определение их свойств;

- определение характера насыщения и количественная оценка насыщения;

- при изучении технического состояния ствола скважины выполняются виды исследований – инклинометрия (определение искривления ствола скважины), кавернометрия, профилеметрия (определение фактического диаметра ствола скважины и обсадных колонн), цементометрия (определение высоты подъема, характер распределения цемента и степень сцепления цементного камня как с породой, так и с колонной), акустические методы, радиоактивные и термические методы.

Контроль за разработкой месторождений решает задачи:

- наблюдение за продвижением ВНК и ГЖК;

- определение дебитов нагнетающих и добывающих скважин;

- определение профилей приёмистости и профилей отдачи.

- определение интервала нефтеотдачи пластов, интервала поступления воды, затрубной циркуляции жидкости и т.д.

К прямым методам исследования скважин относятся:

- испытатель пластов на трубах и на кабеле;

- отбор образцов породы сверлящими керноотборниками;

- геохимические исследования или газовый каротаж.

Прострелочно-взрывные работы проводятся с целью вторичного вскрытия пластов кумулятивными или сверлящими перфораторами, а также для ликвидации всевозможных аварий в скважине (разрушение металла и т.д.). Первичное вскрытие – бурение, а вторичное – это уже перфорация, когда скважина зацементирована уже. Сверлящие перфораторы разработаны только в Перми.

Исследования горизонтальных скважин решает практически те же задачи, которые уже были перечислены, но здесь имеется особенность, в виде использования специальных приборов и технологий для выполнения исследований. В горизонтальную скважину прибор не может опускаться под собственным весом. Есть технология, когда за буровым инструментом идет геофизический блок, который сразу ведет измерения.

Обзор развития геофизического приборостроения

Первыми геофизическими исследований нефтяных скважин принято считать термометрические исследования, выполненные инженером-нефтянником Голубятниковым в скважинах Азербайджана и Дагестана. Всегда считалось, что исследования были проведены в 1906 году, это были первые геофизические исследования в мире в скважине. За 10 лет, до 1916 года было проведено 300 таких измерений или исследований, которые доказали эффективность решения геологических задач. По термометрии определялось откуда притекает нефть, проводимости, нефтепроводности.

В 1926-1928 годах основоположник фирмы Конрад Шлюмберже предложил и опробовал электрический метод исследования скважин, который заключался в измерении кажущихся удельных сопротивлений. У нас в стране этот метод начал применятся с 1929 года, опять же по инициативе Голубятникова. В 1931 году по инициативе наших исследований и с привлечением сотрудников фирмы Шлюмберже, был разработан метод естественной поляризации (ПС) горных пород. И в 1931 году в России были разработаны первые инклинометры, т.е. приборы для определения угла и азимута направления ствола скважины. В 1933-1934 году группа исследователей (Горшков, Романов, Шпак) разработали метод исследования скважин, использующий естественную радиоактивность пород (ГК) и был создан первый прибор для таких исследований.

В 1934 году был предложен метод магнитного каротажа (в нефтепромысловой геофизике этот метод не применяется). В эти же годы были разработаны основы газового каротажа (метод, который заключается в изучении газа, выделяющегося из промывочной жидкости). Горшовым, Полоковым, Заборовским в 1942-1947 годах был разработан и создан метод ННК, а в 1947 году ими же был создан метод определения плотности горных пород, т.е. метод ГГК. В 50-е годы Долин (Шлюмберже) разработал новые эффективные методы электрического каротажа (БК, ИК, МК). В конце 50-х годов был разработан метод акустического каротажа. Т.е. в 60-е годы закончилась разработка основных методов каротажа, далее происходило совершенствование этих методов.

В последние годы новые разработки: ядерно-магнитный каротаж (в сильном поле или искусственном), метод С/О каротаж (углерод-кислородный каротаж), разрабатываются электрические сканеры. На западе разрабатывается аппаратура для горизонтальных скважин LWD. Также ведется разработка прямых методов, у нас аппаратура спускается на трубах, на западе – на кабеле (рис 1.1, т.е. можно изолировать или пакеровать пласт и изучать его).

Каротажные станции

В первые годы, когда начала применятся геофизика, для таких измерений использовалась электроразведочная аппаратура и исследования производились по точкам (все происходило вручную). С 1947 года стали применятся полуавтоматические станции, в которых использовалась та же ручная аппаратура, но уже монтировалась она на шасси автомобиля (в кузове). Передача движения кабеля производилась автоматически при помощи дистанционной сельсинной передачи (это устройство, которое движение и угол поворота синхронно передает на оборудование). В настоящее время это называется датчиком шагов квантования. Бурная автоматизация процесса регистрации ГИС началась в начале 1950-х годов. Был создан коллектив инженеров, под руководством Комарова, в результате была создана первая отечественная станция АКС-50 (Автоматическая Каротажная Станция). Через два года была создана станция ОКС-52 (опытная каротажная станция), следующая разработка АЭКС-900 (автоматическая электро-каротажная станция), в 1964 году разработана еще одна станция ОКС/Л-64, в начале 70-х годов была разработана ЛКС-7 (7 – это глубина в километрах). Последняя станция стала основоположников современных станций (лабораторий).