книги из ГПНТБ / Соколов, В. Л. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений учебник

зерен, отсутствие или наличие цемента и его характеристика, при­ месь зерен других пород, глинистость, карбоиатность. Размер зе­ рен песка определяется визуально и растиранием пород между пальцами: при растирании тонкозернистых пород отдельные зерна не чувствуются; при растирании мелкозернистого песка ощуща­ ются отдельные зерна, но визуально они не различаются; в круп­ нозернистом песке отдельные зерна отчетливо наблюдаются не­ вооруженным глазом.

Для карбонатных пород отмечается их состав; содержание из­ вестняков, доломитов и мергелей определяется на глаз и по реак­ ции с разбавленной соляной кислотой, от воздействия которой по­ рода «шипит» с различной интенсивностью; известняк при этом вскипает бурно, а доломит лишь слабо кипит в порошке.

При переслаивании пород указывается характер прослоев, их мощность, особое внимание обращается на песчаные прослои при изучении продуктивных горизонтов.

Стратиграфическая принадлежность породы устанавливается по наличию руководящей фауны или по характерным внешним признакам, присущим тому или иному стратиграфическому гори­ зонту. Широко используются результаты определения микро­ фауны и микрофлоры в лаборатории.

Недостаточную освещенность разреза керном можно воспол­ нить о т б о р о м и и з у ч е н и е м шл а м а . В опорных, парамет­ рических и поисковых скважинах шлам изучают по всему разрезу. Шлам представляет собой раздробленные куски породы, выноси­ мые на поверхность промывочной жидкостью.

Образцы шлама отбирают через равные интервалы, величина которых зависит от характера разреза и его возможной нефтегазонасыщенности. При бурении однообразной толщи шлам отби­ рают через каждые 5—10 м. В случае частого чередования пла­ стов или наличия признаков нефтегазоносное™ интервалы отбора уменьшаются до 1—2 м.

При появлении в буровом шламе обломков нефтегазоносных пород к отбору кернов нужно приступить немедленно, если даже глубина спуска колонкового долота не согласуется с указаниями геолого-технического наряда.

Уч е т с к о р о с т и п р о х о д к и и буримости пород, наблю­ дения за провалами инструмента и поглощениями промывочной жидкости позволяют получить ценные данные о разрезе сква­ жины.

Учет скорости проходки позволяет выделить в разрезе породы различной крепости, а следовательно, и различного литологиче­ ского состава. По данным замера скорости проходки строится ди­ аграмма, по вертикали которой откладывают глубины в масш­ табе, а по горизонтали — время в часах, затраченное на проходку каждого метра или количество метров проходки в час. В итоге получают кривую, на которой отражаются интервалы твердых и рыхлых, трещиноватых пород. В качестве примера может служить

102

кривая механического каротажа, приведенная на рис. 33 в ком­ плексе с показаниями радиоактивного и электрического каротажа. Следует иметь в виду, что характер кривой зависит в известной мере от типа и размера долот, веса инструмента, режима бурения и пр. Поэтому сопоставление диаграмм различных скважин воз­ можно лишь в случае, когда технологический режим бурения скважин был одинаковым.

Провалы инструмента характеризуют наличие кавернозности и даже пустот; поглощение глинистого раствора обычно связано с кавернозными и сильно трещиноватыми породами, но может происходить также и в терригенных коллекторах при низких пла­ стовых давлениях.

Рис. 33. Пример использования механического каротажа для выделения карсто­ вого типа коллектора.

Наблюдения за изменением глинистого раствора (насыщенно­ стью его нефтью, разгазированием, разжижением) позволяют су­ дить о вскрытии высокопродуктивных нефтеносных, газоносных или водоносных горизонтов.

§4. ПРОМЫСЛОВО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВСКВАЖИНАХ

Промыслово-геофизические исследования в скважинах прово­ дятся с целью изучения геологического разреза скважин, опре­ деления пространственного положения стволов скважин, изучения технического состава скважин.

геофизики и проводится посредством определения физических свойств пород, пройденных скважиной. Для этого измеряют вдоль ствола скважины физические характеристики пластов, которые, находясь в определенной связи с их геологическими свойствами, позволяют составить представление о геологическом разрезе скважины.

103

Основными, наиболее широко распространенными методами изучения физических свойств горных пород в разрезах пробурен­ ных скважин являются электрический каротаж и радиоактивные

в очень широких пределах, от долей до сотен тысяч омметров. Величина кажущегося удельного сопротивления (КС или рк)

зависит от сопротивления и мощности пласта, против которого находится зонд, сопротивления бурового раствора, диаметра сква­ жины, зоны проникновения фильтрата бурового раствора, диа­ метра этой зоны, а также от взаимного расположения элек­ тродов зонда (типа зонда) и расстояний между ними (размера зонда).

Определение величин собственной поляризации (ПС) при элек­ трическом каротаже производится одновременно с регистрацией КС. Собственное электрическое поле возникает в скважине бла­ годаря воздействию глинистого раствора на породы, слагающие стенки скважины. Каротажные зонды бывают двух типов: гра­ диент-зонды и потенциал-зонды.

Для определения истинного удельного сопротивления пла­ стов и оценки глубины проникновения в них фильтрата бурового раствора применяется боковое каротажное зондирование (БКЗ). БК.З сводится к замеру кажущихся удельных сопротивлений вдоль ствола скважины при помощи набора зондов различного размера.

Данные БКЗ позволяют получить более полное представление о характере пройденных скважиной пород и более правильно оце­ нить удельное сопротивление продуктивного пласта, которое мо­ жет быть искажено в связи с проникновением в него фильтрата глинистого раствора.

На рис. 34 показан пример расчленения разреза скважины и выделения продуктивных горизонтов по диаграмме стандартного каротажа.

В последние годы широкое распространение получили два ме­

Гамма-каротаж основан на •изучении горных пород по данным измерения естественной радиоактивности, возникающей при рас­ паде радиоактивных элементов, рассеянных в горных породах. Концентрация этих элементов чрезвычайно мала. Тем не менее при помощи специальных приборов можно измерить интенсив­ ность у-излучеиия пластов. Измерение интенсивности у-излуче- ния вдоль ствола скважины изображается в виде кривой, называ­ емой гамма-каротажной.

104

Высокая радиоактивность характерна для глин и глинистых осадков. Значительно менее интенсивной радиоактивностью обла­ дают пески, песчаники, доломиты и известняки. Еще более низ­ кую радиоактивность имеют гипсы,

105

Это достигается тем, что кажущееся удельное сопротивление

трокаротажа по методу сопротивлений. Благодаря особому раз­ мещению электродов влияние ограниченной мощности пласта и скважины сведено к минимуму. Тем самым боковой каротаж по­ зволяет выделять в разрезе скважин очень тонкие прослои и оце­ нивать их сопротивление.

И н д у к ц и о н н ы й к а р о т а ж применяется для исследования скважин, не обсаженных колонной, заполненных непроводящим

венного или искусственного магнитных полей в скважине, вели­ чина которых зависит от магнитной восприимчивости окружаю­ щих пород. Этот метод помогает при сопоставлении разрезов скважин и уточнении литолого-петрографической характеристики

б) по изучению способности горных пород поглощать упругие ко­ лебания. Эти методы позволяют уточнить литологический состав пород разреза с целью корреляции, оценки пористости и харак­ тера насыщения коллекторов. Вторая модификация метода (по затуханию упругих колебаний) применяется также для контроля за качеством цементирования скважин.

Комплекс промыслово-геофизических исследований позволяет расчленить разрез скважины и оценить литологические свойства пройденных пород. Более достоверные результаты могут быть по­ лучены при сравнении каротажных диаграмм хотя бы по одной из скважин с литологической колонкой. Методика изучения раз­ реза меняется в зависимости от его характера.

Промыслово-геофизические исследования дают достаточно пол­ ное представление о характере терригенных пород. На электрокаротажных диаграммах глинам соответствуют низкие кажущиеся сопротивления, обычно не превышающие 1—10 Ом-м и редко достигающие 20—30 Ом • м, и положительные аномалии на кривой ПС (при минерализации бурового раствора, меньшей минерали­ зации пластовых вод). На кривой ГК против пластов глин отме­ чается повышение интенсивности естественного у-излученпя. На кривых НГК, зарегистрированных при помощи зондов большого размера (/>40—45 см), глины выделяются резко пониженными

106

значениями вторичного у-нзлучения. На кавернограммах против них отмечается увеличение диаметра скважин.

Сопротивление пластов песка колеблется в значительных пре­ делах (от долей до тысяч омметров) и определяется в основном свойствами жидкости, заполняющей поры пласта. Пески, насы­ щенные нефтью, газом или пресной водой, характеризуются вы­ сокими сопротивлениями, а насыщенные минерализованной во­ дой— низкими. На кривых ПС (при пресных буровых растворах) пески отмечаются резкими отрицательными аномалиями. На кри­ вых Г1\ они выделяются пониженными значениями естественной радиоактивности. На диаграммах НГК пески характеризуются средними значениями интенсивности излучений, а плотные песча­ ники— повышенными. Против пластов песчаников на каверно­ граммах отмечается слабое по сравнению с номинальным изме­ нение диаметра скважины.

Карбонатные породы на электрокаротажных диаграммах отме­ чаются высокими значениями кажущихся сопротивлений, дости­ гающими десятков тысяч омметров. На кривых ПС карбонатные породы могут быть выражены как положительными, так и отри­ цательными аномалиями, что зависит от содержания в породе пелптового (глинистого) материала. Чем больше в породе содер­ жится пелитового материала, тем сильнее кривая ПС отклоняется в сторону положительных аномалий. Отличительными признаками карбонатных пород являются низкие значения естественной ра­ диоактивности и высокое вторичное у-излучение. Особенно ценной для расчленения карбонатного разреза является кривая НГК, которая дает возможность судить о последовательности залегания карбонатных пород, их коллекторских свойствах и характеристике нефтегазонасыщения. На кавернограммах карбонатным породам отвечают диаметры, равные номинальному или несколько меньше против проницаемых разностей.

Гидрохимические осадки характеризуются исключительно вы­ сокими кажущимися сопротивлениями, достигающими сотен ты­ сяч омметров, и малозаметными положительными аномалиями на кривой ПС. Они отличаются низкими значениями естествен­ ной радиоактивности, за исключением калийных солей, характер­ ным признаком которых служит увеличение интенсивности есте­ ственного у-излучения. На кривых НГК высокая интенсивность вторичного у-пзлучения наблюдается в ангидритах и хлоридах.

При изучении разрезов скважин следует учитывать, что совре­ менный уровень интерпретации промыслово-геофизических дан­ ных позволяет получить наиболее полные и исчерпывающие дан­ ные лишь при комплексной обработке геологических и геофизи­ ческих материалов.

Наиболее полный комплекс промыслово-геофизических иссле­ дований должен быть применен в опорных, параметрических и по­ исковых скважинах. Это обусловлено тем, что указанные сква­ жины бурят в новых районах и на слабоизученных площадях.

107

В разведочных скважинах от некоторых видов промыслово-гео­ физических исследований можно отказаться.

Детальные геофизические исследования проводят в пределах нефтегазоносных свит. Для их изучения применяют наиболее пол­ ный комплекс, установленный для данного района, а запись де­ лают в масштабе глубин 1: 200 (весь ствол скважины изучается в масштабе глубин 1 :500).

Обычно геофизические исследования в скважине проводят поинтервально, по мере бурения. Количество интервалов зависит от глубины скважины, ее конструкции, а также от числа продуктив­ ных свит.

Газовый каротаж обычно включается в общий комплекс гео­ физических исследований. Газовый каротаж по глинистому рас­ твору дает возможность в процессе бурения сделать предвари­ тельное заключение о наличии газовых или нефтяных пластов во вскрываемом разрезе. Однако необходимо иметь в виду, что по­ лученные данные о повышенных газопроявлениях трудно точно привязать к глубине скважины.

При бурении вертикальных скважин определение п р о с т ­ р а н с т в е н н о г о п о л о ж е н и я с т в о л а с к в а ж и н ы и ха­ рактерных точек разреза не вызывает затруднений. Плановое по­ ложение всех указанных точек определяется плановым положе­ нием устья скважины, положение точки по вертикали — глубиной данной точки. Таким образом, координаты любой точки разреза скважины в этом случае фиксируются просто.

жины от вертикали 0 (зенитный угол) и азимут направления ис­ кривления а. В зависимости от степени кривизны скважины ин­ тервалы выбираются различными. При искривлениях до 10° при­ нимаются интервалы 20—50 м, при значительных искривлениях и при направленном бурении они уменьшаются до 5—10 м. Изме­ рения зенитного угла и азимута искривления производятся инкли­ нометрами. В последнее время широко применяются инклино­ метры типа ИК-1, ИК-2, ИТ-200, УМИ-25. В обсаженных скважи­ нах направление искривления может определяться гироскопиче­ скими инклинометрами.

Плановое положение точек ствола скважины устанавливается по инклинограмме, представляющей собой проекцию ствола сква­ жины на горизонтальную плоскость. Инклинограммы различного вида приведены на рис. 35.

Вычисление ординаты (вертикальной составляющей) для любой точки производится путем введения поправки за кривизну скважины по соответствующим таблицам. В случае значительного искривления скважины вместо поправки за кривизну вычисля­

108

ется вертикальная составляющая каждого интервала. Порядок вычисления приведен в соответствующих пособиях (Н. Ф. Фролов,

Е. Ф. Фролов, 1956).

Т е х н и ч е с к о е с о с т о я н и е с к в а ж и н ы характеризуется фактическим диаметром ее на отдельных участках ствола, каче­ ством цементирования обсадной колонны, возможным наруше­ нием колонны.

В процессе бурения скважины ее диаметр в ряде случаев мо­

подъема цемента в затрубном пространстве определяется на тер­ мограмме по резкому повышению температуры в скважине. Участки некачественного цементирования отмечаются с помощью гамма-гамма-метода. Существует специальный скважинный при­ бор — цементомер.

Акустическими методами в обсаженной скважине можно опре­ делить качество сцепления цементного кольца с колонной и поро­ дами. Дефекты в колонне после ее цементирования (наличие раз­ рывов п т. д.) обнаруживаются методами термометрии и закач­ кой радиоактивных изотопов. В месте течи колонны термометрия

109

перечисленные работы производятся при участии представителя геологической службы.

По данным каротажных работ геолог составляет информацию о техническом состоянии ствола скважины: о ее кривизне, факти­ ческом пространственном положении забоя и отклонении его от устья, удлинении за счет кривизны, об интервалах кавернообразования в обваливающихся породах, сужении диаметра скважины в разбухающих породах (глинах, гипсах), толщине глинистой корки на стенках и т. п.

§5. ОПРОБОВАНИЕ НЕФТЕНОСНЫХ, ГАЗОНОСНЫХ

ИВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ

Опробование возможно продуктивных горизонтов в скважи­ нах является одним из самых ответственных видов работ при поисках и разведке. В ходе опробования из скважин извлекаются жидкость или газ и определяется их качество и количество. Опро­ бование пластов производится в опорных,- поисковых и разведоч­ ных скважинах, а также в отдельных случаях в структурных и параметрических скважинах. При этом уточняются результаты наблюдений и исследований, проведенных в процессе бурения, а также отбираются пробы для определения физико-химических свойств нефти и воды в пластовых условиях.

Выбор объектов для опробования осуществляется с привлече­ нием всего комплекса геологических и геофизических данных, по­ лученных как в данной скважине, так и по другим скважинам на площади и в районе.

При выделении объекта опробования учитываются зоны по­ глощения промывочной жидкости, провалов инструмента, газо-, нефте- и водопроявления. Учет интервалов поглощения жидкости и провалов инструмента имеет особо важное значение при опро­

ц е с с е б у р е н и я применяется два способа опробования пластов: испытателями пластов с пакерами (рис. 36) и пластовыми про­ боотборниками. Имеется значительное количество тестеров — ис­ пытателей пластов конструкции КИИ УфНИИ, КИИ ГрозНИИ и др. Испытатели пластов позволяют опробовать пласт через бу­ рильные трубы в незакрепленной скважине. Испытатель обес­

жидкости.

Качество опробования при помощи испытателя пластов су­ щественно зависит от литологии разреза. В терригенной части разреза испытатель дает менее надежные результаты, чем в плот­ ных карбонатных породах.

110

Пластовые пробоотборники сконструированы на базе стреляю­ щих или сверлящих грунтоносов. Опробование пластовыми про­ боотборниками позволяет точно привязать отобранную пробу к разрезу, так как производится непосредственно после электро­

пластов.

ш