Экзаменационный билет 5.
Каротаж. История развития методов исследования скважин. Текущее состояние.
Основные понятия
Геофизические исследования скважин (ГИС) - это отрасль разведочной геофизики, в которой исследования, основанные на изучении естественных и искусственных полей во внутрискважинном, околоскважинном и межскважинном пространстве, используются с целью изучения геологических разрезов, пройденных скважиной.
Роль и значение ГИС с течением времени постоянно возрастает, т.к. в перспективе ГИС открывают путь к бескерновому познанию скважин. В настоящее время в скважинах регистрируется свыше 35 различных параметров: разнообразные физические свойства горных пород, напряженность многообразных физических полей, технические характеристики состояния самой буровой скважины. При этом стоимость ГИС составляет лишь незначительную часть от стоимости сооружения и оборудования скважины. Так, например, на нефтяных скважинах, где применяется весьма обширный комплекс ГИС, его стоимость не превышает 4% от стоимости буровых работ, обеспечивая при этом экономию до 20% средств, необходимых для оборудования скважины.
Каротаж (фр. carottage, от carotte – буровой керн, букв. морковь) – ГИС, выполняемые с целью изучения геологических разрезов и выявления полезных ископаемых. Это означает, что в каротаже исследуются очень небольшие объемы горных пород, прилегающие к стенкам самой скважины. Результаты каротажа фиксируются в виде непрерывных диаграмм при движении датчиков по стволу скважины, либо в виде числовых значений с очень небольшим шагом дискретизации.
Каротаж позволяет выполнять литологическое расчленение разрезов скважин, выделять в них интервалы полезного ископаемого и определять физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Каротаж дает сведения, необходимые для подсчета запасов месторождений - данные о мощности залежей и содержании полезного компонента в них.
История
Первые геофизические исследования в скважинах — измерения температуры — были выполнены Д. В. Голубятииковым в 1908 на нефтяных промыслах в Баку.
6 сентября 1927 г. – день первого электрического зондирования скважины (электрического каротажа). Это изобретение было сделано французским ученым-физиком Конрадом Шлюмберже, который вместе со своим братом Марселем разработал электрические методы разведки полезных ископаемых. Впервые возможность их использования для исследования горных пород была доказана профессором К.Шлюмберже в 1912 г. при изучении зависимости удельного сопротивления горных пород от глубины залегания. Основным прибором служил потенциометр Шлюмберже. Техника каротажных работ заключалась в поточечном измерении разности потенциалов между измерительными электродами, помещенными в скважину. Измерения проводили через каждый метр разреза. По этим данным рассчитывались значения кажущегося удельного электрического сопротивления пород и вычерчивались диаграммы в вертикальном масштабе 1:500.
Это новшество сразу получило распространение в нефтяном деле и стало стимулом для поиска новых методов исследования скважин. В бывшем СССР теоретической и практической разработкой технологии каротажа занимались такие светила науки, как Л. М. Альпин, Г. В. Горшков, С. Г. Комаров и другие. Большой вклад в развитие геофизических методов исследования скважин внесли и американцы Г. Арчи, И. Деван, Г. Гюйо и др.
В СССР лишь в 1929 г. начали применять электрический каротаж — замер кажущихся сопротивлений пород вдоль ствола скважин. Число каротажных партий быстро возрастает; каротаж внедряется в районах Грозного, Баку и Майкопа. В 1935 г. каротаж и другие методы промысловой геофизики применялись на всех нефтяных промыслах СССР.
Широкое внедрение каротажа и других методов геофизических исследований скважин в СССР и их успехи обусловили внедрение этих методов в нефтяной промышленности и других стран.
Несмотря на трудности военного времени, были повышены качество измерений, интерпретации материалов и эффективность использования кадров, технических средств: аппаратуры, оборудования и материалов. Были сконструированы и изготовлены новые виды аппаратуры и широко внедрены методы исследования эксплуатационных скважин, эхометрия и динамография. Объем работ и число партий возросли в десятки раз.