- •Геофізичні дослідження свердловин
- •1 Загальна характеристика дисципліни
- •1.1 Історія розвитку геофізичних досліджень свердловин
- •1.2 Основні напрямки застосування гдс при пошуках, розвідці та розробленні корисних копалин
- •1.3 Організація промислово-геофізичної служби та класифікація методів гдс за фізичними основами
- •1.4 Характеристика свердловин за призначенням та їх підготовка до проведення гдс
- •1.5 Характеристики об’єктів дослідження у свердловинах
- •Контрольні запитання
- •2 Електричні методи дослідження свердловин
- •2.1 Каротаж потенціалів самочинної поляризації
- •2.2 Каротаж збудженої поляризації
- •2.3 Каротаж опору
- •2.4 Боковий каротаж
- •2.5 Мікрометоди електрокаротажу
- •2.6 Індукційний каротаж
- •Контрольні запитання
- •3 Радіоактивні методи дослідження свердловин
- •3.1 Методи гамма-каротажу та спектрального гамма-каротажу
- •3.2 Методи розсіяного гамма-випромінювання (гамма-гамма-каротаж)
- •3.3 Нейтронні методи дослідження свердловин
- •3.4 Інші ядерні методи дослідження свердловин
- •(За с. М. Аксельродом) до поляризації (а), підчас поляризації (б), на початок вільної прецесії (в)
- •(За с.М. Аксельродом)
- •Контрольні запитання
- •4 Акустичні методи дослідження свердловин
- •4.1 Фізичні основи акустичних методів
- •4.2 Розповсюдження пружних хвиль у свердловині
- •4.3 Апаратура акустичного каротажу
- •4.4 Методика проведення вимірювань при акустичному каротажі
- •Контрольні запитання
- •5 Термічні методи дослідження свердловин
- •5.1 Фізичні основи термічних досліджень у свердловинах
- •5.2 Класифікація термічних методів
- •5.3 Розподіл температури по стовбуру свердловини
- •5.4 Апаратура і методика для термічних досліджень у свердловині
- •Контрольні запитання
- •6 Дослідження технічного стану свердловин
- •6.1 Інклінометрія
- •6.2 Кавернометрія
- •6.3 Трубна профілеметрія
- •Контрольні запитання
- •7 Геохімічні дослідження у свердловинах
- •7.1 Газовий каротаж в процесі буріння
- •7.2 Газовий каротаж після буріння
- •7.3 Комплекс досліджень, які проводяться одночасно з газовим каротажем в процесі буріння свердловин
- •Контрольні запитання
- •8 Інші види каротажу
- •8.1 Електромагнітна локація муфт
- •8.2 Дефектоскопія і товщинометрія
- •8.3 Механічна і термокондуктивна витратометрія (дебітометрія)
- •8.4 Припливометрія, визначення складу флюїдів у свердловині
- •8.5 Акустична шумометрія
- •8.6 Барометрія
- •Контрольні запитання
- •9 Контроль якості цементування колон і труб у свердловині
- •Контрольні запитання
- •10 Прострілкові та вибухові роботи у свердловинах
- •Контрольні запитання
- •11 Основні правила техніки безпеки при проведенні геофізичних робіт у свердловинах
- •Контрольні запитання
- •Перелік використаних джерел
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,
молоді та спорту УКРАЇНИ
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
Д. Д. Федоришин, В. В. Федорів, О. А. Гаранін
Геофізичні дослідження свердловин
навчальний посібник
2012
УДК 550.832.05
ББК 26.2
Ф-33
Рецензент:
Е. Д. Кузьменко доктор геолого-мінералогічних наук, професор, завідувач кафедри геотехногенної безпеки та геоінформатики ІФНТУНГ
В. Ю. Максимчук доктор фізико-математичних наук, професор, директор Карпатського відділення Інституту геофізики НАН України ім. С. І. Субботіна
Р. П. Морошан кандидат геолого-мінералогічних наук, завідувач відділу геофізики Західного відділення УкрДГРІ
Рекомендовано методичною радою університету
(протокол № від 2012 р.)
Федоришин Д. Д., Федорів В. В., Гаранін О. А.
Ф-33 Геофізичні дослідження свердловин //Навчальний посібник – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2012. – 185 с
МВ 02070855-_______-2012
Викладено фізичні основи геофізичних методів дослідження розрізів свердловин при пошуках, розвідці та розробленні родовищ корисних копалин. Наведено принципи вимірювань у свердловинах характеристик різних фізичних полів, що пов’язані із властивостями гірських порід, і подано короткий опис обладнання та апаратури, які при цьому застосовують. У підручнику також наведено найпростіші прийоми інтерпретації результатів свердловинних досліджень.
Підручник розрахований для студентів вищих навчальних закладів, а також для фахівців-геофізиків наукових і виробничих організацій.
УДК 550.832 (552.1:53)
ББК 26.2
МВ 02070855-____-2012 © Федоришин Д. Д., Федорів В. В.
© Гаранін О. А.,
© ІФНТУНГ, 2012
Зміст
|
ВСТУП. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|
|
1 |
Загальна характеристика дисципліни. . . . |
7 |
|
|
1.1 |
Історія розвитку геофізичних досліджень свердловин. . |
7 |
|
1.2 |
Основні напрямки застосування ГДС при пошуках, розвідці та розробці корисних копалин, їх ефективність . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
8 |
|
1.3 |
Організація промислово-геофізичної служби та класифікація методів ГДС за фізичними основами . . . . |
9 |
|
1.4 |
Характеристика свердловин за призначенням та їх підготовка до проведення ГДС. . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
|
1.5 |
Характеристики об’єктів дослідження в свердловинах. |
12 |
2 |
Електричні методи дослідження свердловин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
16 |
|
|
2.1 |
Каротаж потенціалів самочинної поляризації. . . . . . . . . |
16 |
|
2.2 |
Каротаж збудженої поляризації . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
21 |
|
2.3 |
Каротаж опору . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
23 |
|
2.4 |
Боковий каротаж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
32 |
|
2.5 |
Мікрокаротаж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
39 |
|
2.6 |
Індукційний каротаж . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
47 |
3 |
Радіоактивні методи дослідження свердловин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
54 |
|
|
3.1 |
Методи гамма-каротажу та спектрального гамма-каротажу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
54 |
|
3.2 |
Методи розсіяного гамма-випромінювання (гамма-гамма-каротаж) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
66 |
|
3.3 |
Нейтронні методи дослідження свердловин . . . . . . . . . . |
75 |
|
3.4 |
Інші ядерні методи дослідження свердловин . . . . . . . . . |
89 |
4 |
Акустичні методи дослідження свердловин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
98 |
|
|
4.1 |
Фізичні основи акустичних методів. . . . . . . . . . . . . . . . . |
98 |
|
4.2 |
Розповсюдження пружних хвиль у свердловині. . . . . . . |
103 |
|
4.3 |
Апаратура акустичного каротажу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
105 |
|
4.4 |
Методика проведення вимірювань при акустичному каротажі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
108 |
5 |
Термічні методи дослідження свердловин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
111 |
|
|
5.1 |
Фізичні основи термічних досліджень у свердловині . . |
111 |
|
5.2 |
Класифікація термічних методів. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
117 |
|
5.3 |
Розподіл температури по стовбуру свердловини . . . . . . |
119 |
|
5.4 |
Апаратура і методика для термічних досліджень у свердловині. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
124 |
6 |
Дослідження технічного стану свердловин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
130 |
|
|
6.1 |
Інклінометрія . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
130 |
|
6.2 |
Кавернометрія. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
135 |
|
6.3 |
Трубна профілеметрія . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
140 |
7 |
Геохімічні дослідження у свердловинах . |
141 |
|
|
7.1 |
Газовий каротаж у процесі буріння . . . . . . . . . . . . . . . . . |
142 |
|
7.2 |
Газовий каротаж після буріння. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
147 |
|
7.3 |
Комплекс досліджень, які проводяться одночасно з газовим каротажем у процесі буріння свердловин. . . . . |
148 |
8 |
Інші види каротажу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
150 |
|
|
8.1 |
Електромагнітна локація муфт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
150 |
|
8.2 |
Дефектоскопія і товщинометрія. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
150 |
|
8.3 |
Механічна і термокондуктивна витратометрія (дебітометрія) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
151 |
|
8.4 |
Припливометрія, визначення складу флюїдів у свердловині. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
152 |
|
8.5 |
Акустична шумометрія . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
153 |
|
8.6 |
Барометрія. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
155 |
9 |
Контроль якості цементування колон і труб у свердловині . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
157 |
|
10 |
Прострілкові та вибухові роботи у свердловинах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
164 |
|
11 |
Основні правила техніки безпеки при проведенні геофізичних робіт у свердловинах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
174 |
|
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ . . . . . . . . . . . . . . . . |
183 |
||
ВСТУП
Геофізичні дослідження свердловин (ГДС) є дослідницькими роботами, які проводять з метою отримання інформації про геологічний розріз надр, властивостей та речовинного складу гірських порід, покладів нафти, газу, вугілля, руд та іншіих корисних копалин, а також дослідження і контролю технічного стану свердловин, випробовування пластів і відбирання зразків (проб) із стінки свердловини.
Методи ГДС відіграють основну роль в процесі контролю за розробкою нафтових родовищ, та підземним зберіганням газу. Стосовно вивчення розрізів нафтогазових свердловин ці дослідження називають іноді промисловою геофізикою. Крім того, в практиці використовують термін “каротаж” (від франц. сarottage – морква, буровий керн).
За останні роки науково-технічний прогрес зробив величезний вплив на розвиток і вдосконалення методів ГДС. Істотно розширився комплекс досліджень за рахунок розвитку і впровадження у виробництво нових методів, комплексних свердловинних приладів і іншої сучасної наземної апаратури і устаткування.
Дослідження свердловин геофізичними методами здійснють дистанційно за допомогою телеметричної системи, що дає змогу за даними вимірів геофізичних параметрів вирішувати обернену задачу, тобто вивчати геологічний розріз, розв’язувати ряд технологічних і технічних задач. Для успішного вирішення геолого-технологічних завдань при пошуках та розробці нафтогазових родовищ методами ГДС, необхідно знати їх теоретичні основи, фізичну суть та апаратурне забезпечення геофізичних методів досліджень свердловин.
Метою даного курсу є вивчення студентами теорії, методики та технології промислово-геофізичних досліджень, ознайомлення з існуючим геофізичним обладнанням і типами кабелів, надбання уявлення про структуру та механізм геофізичного виробництва. У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен знати теоретичні основи геофізичних свердловинних методів, технологію свердловинних досліджень та апаратурне забезпечення.
Завданням курсу є освоєння студентами фізичних основ геофізичних методів дослідження свердловин та методик проведення каротажів, вивчення будови і принципу роботи промислово-геофізичного обладнання, кабелів, наземної та свердловинної апаратури.
Для більш повного засвоєння курсу передбачається самостійна робота студентів на протязі семестру у вигляді роботи з рекомендованою літературою, практикумами, методичними вказівками, конспектом лекцій з метою підготовки до наступних занять і закріплення знань, отриманих на лекціях і лабораторних заняттях. Під час самостійної роботи студенти проробляють питання, що дозволяють глибше ознайомитись з сучасними методами і технологіями геофізичних досліджень в свердловинах.