ВВЕДЕНИЕ

В нефтяной и газовой промышленности бурение скважин про­ изводят не только для поисков и разведки месторождений углеводо­ родного сырья, но и для их разработки. В целях изучения геологиче­ ского разреза скважин, их технического состояния и контроля за ре­ жимом разработки месторождений в них проводятся геофизические исследования скважин (ГИС). Комплекс ГИС, проводимый в скважи­ не, называется промысловой геофизикой.

Изучение геологического разреза скважины по геофизическим данным заключается в определении последовательности и глубины залегания пластов горных пород, их литолого-петрографических и коллекторских свойств, содержания в них полезных ископае­ мых и оценке степени их насыщения нефтью, газом или водой. По данным ГИС определяются количественные параметры, не­ обходимые для подсчета запасов нефти и газа:

-эффективная мощность коллектора;

-положение водонефтяного (ВНК) и газожидкостного (ГЖК) контактов;

-коэффициент пористости А„ продуктивных пластов;

-коэффициент нефтегазонасыщения Кигколлекторов;

-коэффициент вытеснения нефти Квыти др.

Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений включает в себя комплекс геофизических исследований в дейст­ вующих скважинах, размещенных в пределах эксплуатируемой залежи. При проектировании и контроле разработки нефтегазовых месторождений методами ГИС решаются следующие задачи:

- исследование процесса вытеснения нефти и газа в пластахколлекторах (в том числе определение начального положения

инаблюдение за перемещением ВНК и ГЖК контактов);

-изучение эксплуатационных характеристик пластов (в том числе проницаемости и глинистости);

-установление состава флюидов в стволе скважины;

-изучение технического состояния скважин (в том числе оценка качества цементирования обсадных колонн и выявление мест затрубной циркуляции флюидов и т. п.).

Изучение технического состояния скважин производится на всех этапах их действия: бурения, перед вводом в эксплуатацию, в процессе эксплуатации. Во время бурения инклинометром опре­ деляют искривление ствола скважины, каверномером - ее диаметр, резистивиметром и электрическим термометром - места поступле­ ния жидкости из пласта в скважину и поглощения промывочной жидкости. Перед вводом скважины в эксплуатацию проводится изучение технического состояния колонны на герметичность и ка­ чество цементирования. В эксплуатационных скважинах контроль их технического состояния заключается в выявлении мест нару­ шения герметичности цементного кольца, нарушений сцепления цемента с колонной и породой, вызывающих возникновение затрубной циркуляции жидкости.

К ГИС также принято относить прострелочно-взрывные работы, опробование пластов приборами на кабеле, отбор керна боковыми грунтоносами, перфорацию колонн при вскрытии пластов, обсажен­ ных трубами, торпедирование. Связь этих работ с геофизическими исследованиями определяется тем, что для их выполнения применя­ ется то же оборудование, что и при ГИС. В эксплуатационных и на­ гнетательных скважинах с открытым забоем с помощью пороховых генераторов давления и торпедирования производят разрыв пласта и тем самым повышают их отдачу или приемистость. Поэтому ГИС в настоящее время являются неотъемлемой частью геологических, буровых и эксплуатационных работ, проводимых при разведке и раз­ работке нефтегазовых месторождений.

Изучение разреза возможно производить путем отбора керна. Однако керн не всегда удается извлечь из нужного интервала (непол­ ный вынос керна) [30, 52], а при его отборе и выносе на поверхность свойства породы и насыщающей ее жидкости заметно изменяются, поэтому результаты анализа керна и шлама не дают полного представ­ ления о геологическом разрезе (рис. 1). Вместе с тем некоторые физи­ ко-химические свойства пород (электропроводность, электрохимиче­ ская активность, радиоактивность, температуропроводность, упругость и др.) поддаются изучению непосредственно в скважине в условиях их

естественного залегания путем проведения в ней соответствующих геофизических исследований. Такие исследования, заменяющие час­ тично или полностью отбор керна, названы каротажем. Их результаты изображаются в виде диаграммы изменения физических свойств пород вдоль скважин - каротажных диаграмм. Отбор керна осуществляется в основном на первых разведочных скважинах изучаемого месторож­ дения и доводится до оптимального минимума, а в тех случаях, когда разрез месторождения хорошо изучен, бурение, как правило, ведется без отбора керна. Однако полный отказ от отбора керна нецелесообра­ зен, т. к. данные о пористости, проницаемости, нефтегазонасьпценности и других свойствах горных пород, полученных при анализе керна, являются исходными для обоснования количественной геологической интерпретации данных ГИС.

Поэтому результаты комплексного анализа керновых данных и материалов геофизических и гидродинамических исследований яв­ ляются надежной основой эффективного использования промысло­ вой геофизики для подсчета запасов и разработки месторождений.

В зависимости от изучаемых свойств горных пород известны следующие виды каротажа: электрический, радиоактивный, тер­ мический, акустический и др.

Итак, результаты каротажа дают возможность сделать геологи­ ческое описание разреза скважины, они являются исходными для изучения геологического строения всего месторождения и региона в целом, а также для подсчета запасов и проектирования рациональ­ ной системы разработки нефтегазовой залежи. Поэтому данные ГИС являются в настоящее время основными и служат для оценки коллекторских свойств пород и степени их насыщения нефтью, га­ зом или водой.

Данное учебное пособие по дисциплине «Геофизические ис­ следования скважин» подготовлено в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта и предназначено для студентов геологических специальностей вузов. Для успешно­ го освоения учебного материала дисциплины студенты должны обладать знаниями, умениями и практическими навыками по дис­

циплинам «Литология», «Петрофизика», «Геология нефти и газа», «Бурение нефтяных скважин», «Физика пласта».

Пособие содержит цели, задачи, структурированное содержание дисциплины, рекомендуемую основную и дополнительную литера­ туру, вопросы для проверки знаний при самостоятельной подготовке студентов, а также методические рекомендации с учетом использо­ вания информационно-коммуникационных технологий в процес­ се изучения дисциплины. Освоение данной дисциплины позволяет обучающимся студентам углубить и закрепить теоретические зна­ ния и приобрести практические навыки по обработке данных ГИС.

Настоящая работа состоит из шести частей и 16 глав.

В первой части (главы 1-2) изложены основы петрофизики гор­ ных пород. Приведены сведения о коллекторских, электрических, радиоактивных, акустических и других свойствах горных пород.

Во второй части (главы 3-6) даны теоретические основы ме­ тодов ГИС, описаны области их применения, решаемые геологи­ ческие задачи.

Втретьей части (главы 7-8) изложены сведения о геологиче­ ском истолковании результатов интерпретации данных ГИС и ком­ плексной обработке промыслово-геофизических материалов тради­ ционными методами.

Вчетвертой части (главы 9-10) изложены сведения о реше­ нии некоторых геологических задач по данным ГИС традицион­ ными методами и с помощью ЭВМ, персональных компьютеров

ипрограммных технологий.

Впятой части (главы 11-14) изложены сведения о методах ГИС по контролю разработки нефтегазовых месторождений, изу­ чению технического состояния скважин и промыслово-геофизи­ ческому оборудованию.

Вконце учебного пособия приведены рекомендации по вы­ полнению лабораторных, контрольных и курсовых работ и требо­ вания к их оформлению.