Введение

Геофизические исследования скважин представляют собой совокупность методов, применяемых для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Они базируются на изучении физических свойств горных пород по стволу скважины, что позволяет определить: последовательность и глубины залегания пластов, их литолого–петрофизические свойства; наличие и количественное содержание в недрах полезных ископаемых. Результаты геофизических исследований отображаются в виде диаграмм изменения физических свойств пород в функции глубины скважины.

Геофизические исследования скважин (ГИС) делятся на:

- ГИС в открытом стволе скважины, предназначенные для изучения горных пород, непосредственно в околоскважинной зоне (сокращенно – каротаж);

- ГИС в обсаженных нефтегазовых скважинах (промысловая геофизика);

- ГИС для изучения межскважинного пространства (скважинная геофизика).

Параметры естественных и искусственно создаваемых физических полей в скважине связаны с физическими свойствами горных пород и отражают структурные, коллекторские и другие характеристики в околоскважинном и межскважинном пространствах.

Прямая задача ГИС – это нахождение параметров физических полей в скважине по заданным параметрам его источников и характеристикам среды.

Обратная задача ГИС – это определение характеристик среды по измеренным параметрам физических полей.

В основе любого метода скважинной геофизики лежит регистрация параметров соответствующего поля, несущего информацию не только о физических свойствах горных пород, но и об условиях измерения, таких как температура и давление в скважине, ее диаметр, свойства промывочной жидкости и т.п.

Поэтому измеряемый геофизический параметр (электрическое сопротивление, потенциал самопроизвольной поляризации, естественная радиоактивность и др.) не является истинным, характерным для естественного залегания горных пород.

Для того чтобы получить значение истинного физического параметра необходимо внести соответствующие поправки, что составляет смысл геофизической интерпретации данных каротажа. Полученные в результате геофизической интерпретации исправленные величины свободны от влияния условий проведения измерений и условий вскрытия пласта и являются характеристиками горных пород, позволяющими сравнивать их между собой.

Специфика обратных задач ГИС состоит в том, что из–за недоступности исследуемого объекта о его параметрах судят по косвенным проявлениям. Так, о горной породе в околоскважинном пространстве судят по результатам измерений характеристик физических полей 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.

На практике это приводит к тому, что небольшим изменениям параметров поля, соответствует множество решений (моделей среды), существенно отличающихся одно от другого.

Обратные задачи, обладающие такими свойствами, 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.

Геофизические исследования в настоящее время являются неотъемлемой частью геологических, буровых, эксплуатационных и ремонтных работ, проводимых при разведке, разработке и эксплуатации нефтяных, газовых и других месторождений полезных ископаемых.

Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений включает комплексы ГИС в действующих скважинах, размещенных в пределах эксплуатируемой залежи для изучения процесса вытеснения нефти в пласте и закономерностей перемещения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов.

В современном представлении понятие «комплекс ГИС» рассматривается как единая система геофизических исследований скважин, включающая в себя:

– набор (перечень) видов каротажа, необходимых для решения всех геологических задач в конкретных геолого–технических условиях;

– технологию проведения ГИС (этапность исследований, последовательность измерений, условия подготовки скважин и аппаратуры);

– методики обработки первичных материалов и интерпретации данных ГИС, включая обоснование достоверности результатов интерпретации.

Комплексы ГИС и методики их применения обеспечивают литологическое расчленение разреза, выделение проницаемых пластов, оценку характера насыщения коллекторов, определение параметров для подсчета запасов нефти и газа, контроль технического состояния скважин и другие вопросы.

Следует особо отметить, что определение технического состояния скважин проводится на всех этапах их «жизни»: при строительстве, эксплуатации, проведении капитальных ремонтов, консервации и ликвидции. Во время бурения инклинометром определяют траекторию ствола скважины, каверномером – ее диаметр, резистивиметром и электрическим термометром – места поступления жидкости из пласта в скважину и поглощения промывочной жидкости. После спуска обсадных колонн проводится определение их проходного сечения, выявление механического износа (с помощью трубных профилемеров) и других возможных повреждений труб (с помощью дефектоскопической аппаратуры), опрессовка на герметичность и оценка качества цементирования.

При эксплуатации скважин контроль их технического состояния заключается в выявлении мест нарушений герметичности цементного кольца, сцепления цемента с колонной и породой, целостности колонны, герметичности ее муфтовых соединений и т.д.

К ГИС принято также относить прострелочно–взрывные работы (перфорацию обсадных колонн и торпедирование), опробование пластов приборами на каротажном кабеле и отбор керна боковыми грунтоносами.

Комплексы ГИС включают геофизические, гидродинамические и геолого–технологические методы. Их применяют для определения характера текущей насыщенности пласта, контроля положения ВНК и ГВК, изучения эксплуатационных характеристик работающих пластов, выявления перетоков флюидов в заколонном пространстве скважин и технического состояния обсадных колонн. Каждый комплекс ГИС включает основные и дополнительные методы. При контроле разработки месторождений комплексы ГИС пересматривают в зависимости от конкретных геолого–технических условий, возложенных задач и стадии выработки месторождения.