Сушилка для шлама

2. Подготовка шлама к анализам

Отобранные пробы шлама отмываются от бурового раствора холодной водой непосредственно на буровой или в станции. После промывки производится первый визуальный просмотр шлама под лупой. Ископаемые органические остатки (микрофауна и флора, мелкие обломки моллюсков и т.п.) извлекают из шлама и направляют на специальные определения с целью уточнения стратиграфического разреза. Проба шлама просушивается, расситовывается. Крупная обвальная фракция отбрасывается, если она не несет дополнительной информации.

Предназначенный для анализа шлам (объемом 300 см³) делится на две части А и В.

Проба А (объемом 100 см³) высушивается, упаковывается в полиэтиленовые или бумажные пакеты. На пакете указывается:

- площадь,

- скважина,

- интервал отбора,

- дата,

- фамилия геолога.

Пакет доставляется в КИП.

Проба В (объемом 200 см³) используется для оперативных исследований на скважине. В пробе выделяется основная порода, определяется ее цвет, плотность, при проведении дополнительного комплекса исследований измеряются газонасыщенность и окислительно-восстановительный потенциал пород, после чего шлам высушивается. После осушки определяется процентное соотношение литологических разностей – составляется шламограмма.

Шламограмма составляется по результатам визуального определения вещественного состава. Проба шлама квартуется до количества 40-50 шламинок. Затем производится деление пробы на литологические разности, подсчет процентного содержания их, выделяется основная порода, с которой проводится дальнейшая работа:

- микроскопический анализ,

- литологическое описание,

- плотностные исследования (для коллекторов).

Несколько шламинок породы, определенной геологом как основная, и по которой непосредственно проводилось литологические описание, помещаются в малый пакет, который отправляется в КИП. Затем производится освещение и экспресс анализ пробы под люминоскопом и выбор наиболее люминесцирующих разностей из основной породы для проведения люминесцентно-битуминологического анализа.

В случае бурения карбонатных отложений проводится анализ основной породы на процентное содержание кальцита, доломита, и нерастворимого остатка.

2. Выделение в шламе основной породы

Выделение основной породы производится тремя способами:

С помощью шламограмм

Выделение основной породы с помощью шламограммбазируется на использовании зависимостей между типом разреза и особенностями в строении шламограмм.

Различают четыре основных типа разреза:

I тип

II тип

III тип

IV тип

I тип

I тип (см. рис.) - это литологически однородная толща карбонатных или терригенных пород, достигающая по мощности десятков и сотен метров.

Как правило, такому разрезу соответствует шламограмма, представленная на 80-100% основной породой А.

Обвальная порода В составляет небольшой процент (до 20%) и равномерно колеблется по всему разрезу.

Если описываемый тип разреза только что вскрыт, обвальная порода в составе шламограммы может быть значительной (до 80-90%) и по мере углубления забоя количество ее снижается, а основной постепенно увеличивается

Для всех типов при выделении в пробах шлама основной и обвальной породы используются следующие дополнительные признаки:

- обвальная порода чаще всего представлена аргиллитом с размером шламинок >7 мм;

- шламинки обвальной породы обычно имеют неправильную вытянутую форму с острыми краями.

II тип

II тип (см. рис.) - чередование литологически однородных пластов средней мощности (15-40 м). На шламограмме наблюдается резкое увеличение (до 60-70%) концентраций отдельных литологических разновидностей пород С.

Первое появление данной литологической разности в пробе отмечается как ее кровля. Нижней границей является глубина, с которой концентрации исследуемой породы начинают снижаться.

III тип (см. рис.) представлен частым чередованием литологически разнородных пластов небольшой мощности (от 3-5 до 10-12 м). Обычно это чередование песчаников (реже известняков) с глинами, аргиллитами.

Начало разбуривания различных пластов фиксируются появлением новой литологической разности. Как правило, это песчаники, содержание их с углублением скважины сравнительно невелико (не более 10-20%).

Подошва пластов отмечается по уменьшению поступления в шламовую смесь соответствующей литологической разновидности.

IV тип (см. рис.) представлен литологически разнородным разрезом (с 3-4 литологическими разностями), сложенным рыхлыми породами, которые обуславливаютобразование значительных объемов обвальных пород (песчаников, известняков, глин и т.д.).

Данный тип характеризуется наличием в пробе шлама примерно одинаковых концентраций нескольких литологических разностей. Выделение основной породы и определение типа разреза по шламограмме становится практически невозможным.

2. Способ эталонно-прогнозных моделей

Выделение основной породы с помощью эталонно-прогнозных моделей базируется на идентификации прогнозного геологического разреза с фактическим. Эталонно-прогнозные модели составляются по каждой исследуемой площади и должны состоять из прогнозного геологического разреза и эталонной коллекции горных пород. Прогнозный геологический разрез строится по результатам промыслово-геофизических и геолого-технологичеоких исследований по одной или нескольким скважинам, пробуренным на данной площади.

В прогнозном геологическом разрезе должны быть представлены следующие данные:

- глубина,

- стратиграфия,

- литология,

- шламограмма,

- циклиты и их мощности,

- последовательность расположения слоев с идентичными признаками,

- карбонатность, литологическое описание пород по шламу и керну,

- среднее значение плотности пород для каждого интервала,

- границы кровли и подошвы коллектора,

- средняя величина механической скорости (v) для каждого интервала,

- коэффициент изменения механической скорости (К_мех) по отношению к опорному пласту;

- интервалы возможных поглощений и водонефтегазопроявлений,

- величина приведенных газопоказаний (ΔГ_х.пр),

- относительное содержание метана в газовоздушной смеси,

- геофизическая характеристика.

Пример участка эталонно-прогнозного геологического разреза

Пример участка эталонно-прогнозного геологического разреза

Эталонная коллекция горных пород составляется из образцов керна и шлама (после привязки их по глубине по промыслово-геофизическим исследованиям), отобранных при бурении скважин на данной площади. Для этого в каждом слое отбирается несколько (в крайнем случае одна) проб шлама, из которых выбирают кусочки основной породы размером 3-5 мм. При наличии керна последний измельчается до кусочков размером 3-5 мм. Объем пробы одного эталона 10-15 см³. Каждая эталонная проба помещается в пробирку, на которой указывается номер слоя и (или) циклита, из которого отобран шлам. К эталонной коллекции прилагается подробное описание представленных в ней горных пород.

Отобранный и приведенный по глубине шлам тщательно анализируется и сравнивается со шламом эталонной коллекции. После идентификации шлама с помощью прогнозного геологического разреза производится ориентировка в разрезе и определение циклита и его слоев, из которых были отобраны исследуемые пробы шлама.

Подробное литологическое описание пород и границы распространения отдельных литологических разностей приводятся в журнале оператора-геолога, сводной диаграмме геологических исследований и ежесуточной сводке геолого-технологических исследований.

3. Способ фракционного анализа шлама

Получаемая информация используется для разделения основной и обвальной породы, а также для литологического расчленения разреза, выделения зон аномально высоких поровых давлений, привязки отбираемого шлама к глубине.

Физическая сущность метода заключается в том, что форма и размер частиц шлама зависят от режимно-технологических параметров бурения, литологии разбуриваемых пород, их физико-механических свойств (твердости, плотности, трещиноватости и т.д.), порового давления.

Фракционный анализ проводится по всему исследуемому разрезу с дискретностью в зависимости от решаемых задач и условий бурения. Для анализа используются почвенные сита СП-100 и др. с диаметром отверстий 1; 3; 5; 7 мм. Высушенный шлам просеивается через сита и разделяется на четыре фракции: Ф₁- с размером частиц 1,1-3,0 мм; Ф₂-3,1-5 мм; Ф₃-5,1-7мм; Ф₄- более 7 мм. Каждая фракция взвешивается, процентное содержание ее в пробе шлама определяется по формуле:

C_i = (m_шi/ m_ш)100,

где m_шi - масса шлама i-й фракции, г;

m_ш- общая масса четырех фракций анализируемого шлама, г.

По результатам фракционного анализа в масштабе глубин 1:500 или 1:200 строятся графики изменения содержаний Ф₁-Ф₄.

При интерпретации кривых изменения содержаний Ф₁-Ф₄ необходимо учитывать, что изменение фракционного состава шлама зависит от различных факторов:

- физико-механических свойств разбуриваемых пород,

- применяемой технологии бурения,

- режима промывки,

- свойств промывочной жидкости;

- режима бурения,

- типа применяемых буровых долот.

Выход из скважины шлама с размерами частиц менее 3 мм может быть обусловлен следующими причинами:

- недостаточной нагрузкой на долото, в результате которой происходит не объемное разрушение пород, а их поверхностное истирание;

- низким расходом бурового раствора, что приводит к зашламлению забоя скважины;

- применением долот истирающего типа.

В некоторых случаях (при бурении галогенных пород, рыхлых песчаников, плывунов, глин) выбуренный шлам растворяется в буровом растворе до его выхода на поверхность. Присутствие в буровом растворе шлама с размерами частиц более 7мм часто бывает обусловлено механическим или гидравлическим разрушением стенок скважины, в результате чего в затрубное пространство попадает большое количество породы. В этом случае частицы шлама обычно имеют прямоугольную форму и представлены глинистыми породами.

Литологическое расчленение разреза по изменению фракционного состава базируется на том, что при неизменяющемся режиме бурения, обеспечивающем объемное разрушение пород, размер частиц выбуренного шлама зависит от литологии разбуриваемых пород:

- мягкие породы (рыхлые песчаники и известняки, глины, гипс, каменные угли) обычно представлены шламом фракций Ф₁;

- породы средней твердости (песчаники с глинистым цементом, пористые известняки и доломиты, алевролиты и аргиллиты) чаще всего представлены шламом фракций Ф₂ и Ф₃;

- очень твердые и твердые породы (окремнелые и метаморфизованные известняки, доломиты и песчаники, основные изверженные породы, ангидриты, окременелые глинистые сланцы) чаще всего представлены шламом фракций Ф₃ и Ф₄ .

На рисунке видно, что фракционный состав шлама существенно изменяется в зависимости от литологии пород. Известняки характеризуются преобладанием в шламе фракций Ф₂ и Ф₃. При разбуривании аргиллитов в шламе увеличивается более чем в 2 раза процентное содержание фракции Ф₄, а при проходке песчано-алевролитовой толщи в пробах резко возрастает доля частиц шлама фракции Ф₁. В нижней части разреза, после прохождения известняков, вновь увеличивается доля шлама фракции Ф₁. В нижней части разреза после прохождения известняков, вновь увеличивается доля шлама фракции Ф₄. Наиболее эффективны при литологическом расчленении разреза фракции Ф₁ и Ф₄.

Обвальная порода выделяется после визуального просмотра шлама фракций Ф₃ и Ф₄ . Обычно она представлена шламом с размерами частиц 7-10 мм прямоугольной формы, из дальнейших анализов она исключается.