Промысловая геофизика учебное пособие

под действием грузика 12 всегда занимает такое положение, при котором острие, несущее магнитную стрелку, устанавливается вертикально, а колодка с реохордом – горизонтально, 4 – электромагнит, 6–13 – тяги, 7 – пружинные контакты, 18 – грузик рамки.

Основной частью указателя угла отклонения является отвес 12, скрепленный со стрелкой 15. Плоскость их качания совпадает

сплоскостью искривления. Параллельно кривой, по которой перемещается конец стрелки, установлен угловой реохорд 17. При измерении конец стрелки 15 соединяет одну из точек углового реохорда

стокопроводящим проводом 16 и фиксирует угол отклонения прибора от вертикали. В верхней части рамки размещен коллектор 3, имеющий три контактных кольца 2 с выводами от азимутального и углового реохорда, которые поочередно подключаются в измерительную схему.

Ввертикальных скважинах интервалы замеров составляют 20–25 м, в наклонно-направленных – 5–10 м.

Результаты инклинометрических измерений записываются в журнал наблюдений и в таблице замеров указывают значения углов δ, ϕ и дирекционного угла α в соответствии с глубинами их измерений.

По значениям измеренного зенитного угла δ и вычисленного дирекционного угла α строится проекция ствола скважины на горизонтальную плоскость, называемую инклинограммой (рис. 50).

В этом случае проекция l'i участка скважины длиной l i на горизонтальную плоскость будет l'i = li sin δi , где li – длина интервала, принимаемого за прямолинейный, между ближайшими точками наблюдений. Для определения глубины забоя, кровли и подошвы отдельных горизонтов разреза по вертикали и их гипсометрических отметок строят вертикальную проекцию ствола скважины. Вертикальные проекции отдельных участков скважины рассчитывают по формуле l''i = li cos δi, а общую глубину по вертикали для заданной глубины по формуле h = Σ l ''I = Σli cos δi. При этом гипсометрическая отметка объекта будет h' = h – Ал, где Ал – альтитуда устья скважины.

121

При использовании соленого бурового раствора гидратация глинистых частиц уменьшается, что приводит к замедлению образования каверн. При использовании промывочных жидкостей на нефтяной основе каверны обычно не образуются.

Против соляных и гипсовых пластов из-за растворения этих пород промывочной жидкостью на водяной основе наблюдается увеличение диаметра скважины.

Иногда увеличение dс наблюдается и в интервалах трещиноватых пород, которые могут быть ослаблены по механической прочности в процессе бурения. Номинальный диаметр обычно сохраняется в интервалах прочных пород – известняков, доломитов, плотных песчаников.

В результате фильтрации бурового раствора в интервалах проницаемых пластов образуется глинистая корка на стенке скважины, что приводит к уменьшению диаметра скважины dс. Толщина глинистой корки изменяется от нескольких миллиметров до5 см иболее.

Знать фактический диаметр скважины необходимо для расчета объема затрубного пространства при цементировании обсадных колонн, выбора глубины места установки башмака колонны, фильтров, пакеров и испытателей пластов, а также для контроля технического состояния скважины в процессе бурения. Результаты кавернометрии используют при обработке данных ГИС, для выделения пластов горных пород и определения их литологического состава (рис. 51). Диаметр скважины измеряется с помощью каверномеров

ипрофилемеров, которые различаются по своим конструктивным особенностям.

Наибольшее распространение имеют каверномеры типов СКС

иСКО с четырьмя рычагами, попарно расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях (см. рис. 51, б). Достаточно широко

используются каверномеры КМ-2 (каверномер малогабаритный) и каверномеры скважинные управляемые типа КСУ-1 и КСУ-2. Каверномеры опускают в скважину со сложенными измерительными рычагами, которые удерживаются замком, кольцом или проволокой. Движения измерительных рычагов под влиянием изменения диаметра скважины преобразуются с помощью датчиков в электрические сигналы, передаваемые на каротажную станцию и регистри-

руемую в виде кавернограммы [8, 20, 26].

123

метры скважины в двух и более взаимно перпендикулярных плоскостях с выдачей значений их полусумм: (d0′ + dc′′) 2 против плотных пород с номинальным диаметром скважины d0' (плотные непроницаемые песчаники, известняки и доломиты) и (d0′ +dc′)′/2 – против пород с другими плотностными характеристиками (аргиллиты, алевролиты, глинистые известняки и др.).

Рис. 52. Кривые профилеметрии, кавернометрии и диаграммы сечения скважины: 1 – известняк плотный; 2 – песчаник проницаемый; 3 – алевролит; 4 – глина

Различают вертикальную и горизонтальную профилеметрии. При вертикальной профилеметрии измеряются в двух взаимно перпендикулярных направления хорды, характеризующие примерное поперечное сечение ствола скважины.

Для более точного определения формы поперечного сечения скважины используют горизонтальные профилемеры, для которых характерно наличие шести или восьми рычагов с известной для них ориентацией на магнитный север (рис. 53).

125

Пластовая наклонометрия служит для определения элементов залегания пластов (угла падения α и азимута λ) по геофизическим измерениям в скважине. Определение элементов залегания пластов имеет важное значение для изучения геологического строения района. Данные о наклоне пласта необходимы для интерпретации материалов ГИС. Азимут и угол падения пластов определяют в скважине при помощи специального глубинного прибора – пластового наклономера.

Залегание пласта характеризуется его простиранием и углом падения (рис. 54).

Рис. 54. Определение угла падения пластов с помощью наклономера: 1, 2 и 3 – датчики; I, II III – зарегистрированные ими кривые; ПН – плоскость напластования – граница раздела двух пластов

Простиранием пласта называется направление горизонтальной линии АВ, лежащей в плоскости напластования ПН. Линией падения пласта является линия CD, проведенная в плоскости напластования ПН перпендикулярно к простиранию. Направлением падения пласта называется направление проекции C'D' линии падения пласта CD на горизонтальную плоскость ГП, а углом падения γ – угол между линиями CD и C'D' (угол между плоскостью напластования

127

ПН и горизонтальной плоскостью ГП). Направление падения пласта характеризуется его азимутом λ (углом между линией C'D' и линией Ю-С в горизонтальной плоскости ГП) и отсчитывается по часовой стрелке.

В настоящее время для измерения падения пластов наиболее широко используются пластовые наклономеры, которые состоят из трех датчиков, инклинометра и каверномера. Наиболее востребованные наклономеры – пластовый наклономеры типа НП-3 и НИД-1 [20, 26].

Глава 6

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН

После окончания бурения в скважину, как правило, спускают обсадные колонны, а затрубное пространство между стенкой скважины и внешней поверхностью заливают цементом. Цементирование затрубного пространства необходимо для разобщения отдельных пластов с целью устранения перетоков различных флюидов из одного пласта в другой. Высококачественное цементирование обсадных колонн позволяет однозначно судить о типе флюида, насыщающего породу (нефть, газ, вода, нефть с водой и т.п.), правильно подсчитывать запасы нефти и газа и эффективно осуществлять контроль разработки нефтегазовых месторождений.

О высоком качестве цементирования обсадных колонн свидетельствуют следующие показатели:

–соответствие подъема цемента в затрубном пространстве проектной высоте его подъема,

–наличие цемента в затрубном пространстве в затвердевшем состоянии,

–равномерное распределение цемента в затрубном простран-

стве,

–хорошее сцепление цемента с колонной и породами. Качество цементирования обсадных колонн контролируется

методами термометрии и радиоактивных изотопов, гамма-гамма- методом и акустическим методом.

128

6.1. Термометрия для контроля цементирования

Определение местоположения цемента в затрубном пространстве по данным термических исследований основано на фиксировании тепла, выделяющегося при твердении цемента. Метод позволяет установить верхнюю границу цементного кольца и наличие цемента в затрубном пространстве. Зацементированный интервал отмечается на термограмме повышенными значениями температуры на фоне общего постепенного возрастания ее с глубиной и расчлененностью кривой по сравнению с кривой против незацементированных участков скважины (рис. 55).

Рис. 55. Определение уровня цемента по данным термометрии и радиоактивных изотопов: замеры температуры: I – контрольный, II – после заливки цемента; ГК1 – замер до закачки цемента, ГК2 – после закачки цемента; 1 – цемент за колонной, 2 – глина, 3 – известняк, 4 – песчаник

129

Максимальные температуры при схватывании цемента наблюдаются в интервале 6–16 часов, а температурные аномалии можно зафиксировать во времени от 6 часов до одних суток после окончания заливки. Верхняя граница цемента отмечается резким сдвигом кривой на термограмме. Следует отметить, что термометрия не представляет сведения о характере распределения цемента в затрубном пространстве и качестве цементирования.

6.2. Метод радиоактивных изотопов

Метод радиоактивных изотопов основан на регистрации γ-из- лучения радиоактивных изотопов, вводимых в цементный раствор во время его приготовления. Участок колонны, окруженный активированным цементом, отмечается на диаграмме ГК-2 повышением интенсивности γ-излучения по сравнению с кривой ГК-1, зарегистрированной до закачки цемента (см. рис. 53). Если цемент распределен вокруг колонны равномерно, то кривая ГК будет близка к прямой, параллельной оси абсцисс.

6.3. Метод рассеянного гамма-излучения

Этот метод позволяет:

– установить высоту подъема цементного раствора;

– определить наличие цементного камня и характер его распределения в интервале цементирования;

– фиксировать наличие переходной зоны одной плотности

кдругой (например, от цементного раствора нормальной плотности

коблегченному (гель-цемент);

–выявить в цементном камне небольшие раковины и каналы;

–определить эксцентриситет колонны относительно ствола скважины.

Совокупность кривых γ-излучений называется диаграммой гамма-гамма-контроля цементирования скважин. Такая система регистрации используется в приборах ЦМТУ-1, ЦММ-3-4, ЦФ-4,

ЦМ-10-12 и СГДТ-2.

Интерпретация цементограмм состоит в следующем. Степень дифференциации кривых ГГК определяется параметром Iγγmax / Iγγmin, т.е. отношением максимальных и минимальных показаний рассеян-

130