Геофизические исследования скважин

Геофизические исследования (каротаж) дают возможность уточ­нить по всей глубине скважины ее геологический разрез: литологический состав пород и интервалы их однородности, мощность пластов, интервалы залегания нефтяных, газовых и водяных горизонтов, а также пористость и проницаемость пород, границы ВНК (водонефтяного контакта) и ГНК (границы газонефтяного контакта), температурное поле разреза.

В настоящее время известно более 40 видов каротажа. Основные из них: электрические, радиоактивные, термические, акустические, ин­дукционные, геотермические методы.

Электрические методы основаны на измерении характеристик электрического поля в стволе скважины. Специальным глубинным прибо­ром, опускаемым в скважину на многожильном кабеле, измеряют и реги­стрируют на ленте удельное электрическое сопротивление горных пород разреза (кривая КС) и изменение естественных электрических потенциа­лов (кривая ПС). Против таких пород, как известняки и насыщенные неф­тью песчаники, регистрируется значительное кажущееся электрическое сопротивление, а против глин и водоносных песчаников меньшее. Вслед­ствие гидродинамической связи бурящейся скважины с проходимыми горными породами между ними происходят незначительные перетоки разнородных жидкостей (пластового флюида и промывочного агента), вследствие чего возникает электродвижущая сила (ЭДС) (подобно ЭДС внутри аккумулятора с электролитом). В более проницаемых породах жидкость перемещается быстрее, и создается большая разность естест­венных потенциалов. Так, против хорошо проницаемых песков и песча­ников возникает аномалия естественной разности потенциалов по сравне­нию с плохо проницаемыми глинами и известняками. Специалисты, изу­чая и сопоставляя кривые КС и ПС, выделяют в разрезе породы различ­ных типов: пески, песчаники, глины, известняки. По очень большим ано­малиям КС определяют интервалы залегания нефтегазовых горизонтов (напомним, что нефть и газ диэлектрики).

Весьма информативными методами промысловых геофизических исследований являются радиоактивные методы: гамма-метод (ГМ), гам­ма-гамма-метод (ГГМ), нейтронный гамма-метод (НГМ) и др. С помощью этих методов исследуют естественную и наведенную радиацию горных пород разреза скважины. А так как разные по литологическому составу и

195

типу горные породы имеют различную радиоактивность, то по зарегист­рированной амплитуде этих характеристик специалисты уверенно диффе­ренцируют разрез скважины.

С помощью термометрического каротажного зонда (электротер­мометра) измеряют температуру в стволе скважины, и результаты измере­ний используют при расчете обсадных колонн, подборе рецептур цемент­ного раствора, оборудовании устья скважины. Помимо этого, зарегистри­рованная термограмма показывает более низкую температуру против проницаемых пластов, куда проникал промывочный агент и охлаждал пласт, а также против газонасыщенных пород за счет адиабатного расши­рения газа вблизи скважины.

Акустический каротаж сравнительно новый метод в промыслово-геофизических исследованиях. В его основе лежит регистрация упругих колебаний, возбуждаемых в скважине на различной глубине. Скорость распространения колебаний в породах в радиальном направлении, осо­бенность их затухания позволяют оценить пористость пород. Этот метод обычно используют в комплексе с индукционным каротажем, который позволяет выделить среди пористых пород нефтеносные коллекторы.

Простым, но информативным методом являются каверно- и профилеметрия. Особым прибором каверномером измеряют и регистрируют изменение диаметра ствола скважины по глубине. Чем устойчивее порода, тем ближе диаметр ствола к номинальному (диаметру долота). В рыхлых породах (глинах, песках и т.д.) стенки скважины размываются промывоч­ным агентом и разрушаются бурильной колонной, в результате возникают значительные уширения ствола-каверны, что четко регистрируется на кавернограмме в виде аномалий кривой. Данные кавернометрии используют также при расчете цементирования скважины, так как они позволяют уточнить необходимые объемы цементного раствора.

Все виды геофизических исследований используются в комплексе. Современная каротажная станция для глубинных геофизических исследо­ваний массой около 20 т монтируется на автомобилях. Она оснащена 7-жильным бронированным кабелем наружным диаметром 12 мм, рассчи­танным на разрывное усилие до 8 т (масса 1000 м кабеля равна 1 т). Ка­бель имеет термостойкую изоляцию, выдерживающую температуру до 300 °С.

Для обработки и интерпретации результатов геофизических исследо­ваний в настоящее время широко используют компьютеры.

В последние годы, в связи со значительным увеличением объемов бурения горизонтальных скважин, стали широко использовать скважинный автономный прибор электрического каротажа, который записывает данные на собственную магнитную ленту. Автономный прибор, перед подъемом бурильной колонны из скважины, проталкивают промывочным агентом через полость бурильной колонны к долоту.

196

В процессе подъема бурильной колонны из скважины он дает сиг­налы на магнитную ленту об электрических свойствах горных пород по глубине.

Совместный анализ каротажных диаграмм, записанных в одном мас­штабе глубин, позволяет специалистам однозначно определить не только литологические характеристики разреза скважины и дать рекомендации для выполнения последующих технологических операций, но и точно устано­вить глубины залегания и мощность нефтегазоносных горизонтов, подлежа­щих испытанию для целей промышленного использования.