1 Загальна характеристика дисципліни

1.1 Історія розвитку геофізичних досліджень свердловин

Геофізичні дослідження свердловин (ГДС) (каротаж) – є одним з напрямків прикладної геофізики, де застосовуються геофізичні методи вивчення геологічних розрізів, технічного стану свердловин, способи ведення прострілкових робіт у свердловинах з метою пошуків, розвідки та розробки родовищ корисних копалин.

Історію розвитку ГДС можна викласти у наступній хронології:

1906 – 1916 р.р. перші геотермічні вимірювання Д.В. Голубятніковим на нафтових родовищах Баку;

Широке застосування геофізичних методів при дослідженні свердловин почалось з впровадження електричного каротажу за методом опору. Даний метод був запропонований та випробуваний у Франції Копродом і Марселем Шлюмберже.

1929 р. – перший електричний метод запропонований Марселем Шлюмберже;

1931 р. – електрокаротаж за методом самочинної поляризації (ПС);

1932 р. – перший напівавтоматичний запис діаграм, а також з’явились такі методи як резистивіметрія, електрометрія, інклінометрія, стріляючі перфоратори, бокові ґрунтоноси, торпеди;

1933 р. – вперше розроблено гамма-каротаж В.А. Шпаком.

Таким чином, за результатами робіт вчених до 1933 р. ГДС отримали широке розповсюдження на нафтопромислах колишнього Радянського Союзу.

У подальшому різними вченими, зокрема В,А. Соколовим, Г.В. Горшковим, С.Г. Комаровим, В.М. Запорожцем, Г.Н. Флоровим та ін. були розроблені і запроваджені у виробництво інші геофізичні методи досліджень свердловин, а саме:

1941 р. – імпульсний нейтрон-нейтроний каротаж;

1956 р. – газовий каротаж;

1958 р. – акустичний каротаж;

1959 р. – кумулятивні (безкульові) перфоратори;

1970 р. – метод випробування пластів приладами на кабелі.

Починаючи з 1950 р. запис каротажних діаграм стали вести автоматичними каротажними станціями, що значно вплинуло на зростання якості і швидкості ГДС. У колишньому Радянському Союзі розробниками нових станцій були такі вчені як С.Г. Комаров та В.М. Запорожець.

У зв’язку з розвитком та впровадженням електронно-обчислювальної техніки в 70 –ті роки інтенсивно почали розроблятись та використовуватись різноманітні перетворювачі з аналогової форми запису каротажних діаграм у цифрову, а також з’явились автоматизовані цифрові каротажні станції.

Із зарубіжних вчених, які внесли великий вклад у розвиток методів ГДС, були Г. Доль, Г. Арчі, М. Мартен, М. Уайлі та інші.

1.2 Основні напрямки застосування гдс при пошуках, розвідці та розробці корисних копалин, їх ефективність

За допомогою ГДС гірські породи пізнаються на відстані. Основою інтерпретації результатів ГДС є порівняно молода наука про Землю – петрофізика – це наука про фізичні властивості гірських порід та фактори, які їх обумовлюють. Розроблена теорія геофізичних методів і петрофізичні залежності дозволяють проводити обґрунтовану інтерпретацію результатів досліджень.

Число методів ГДС (разом із модифікаціями) в даний час нараховує майже 50, які включають в себе електричні, магнітні, радіоактивні, термічні, акустичні, механічні, геохімічні та інші. Використання їх базується на вивченні фізичних природних і штучних полів різної природи.

Дослідження свердловин геофізичними методами здійснюється в наступних напрямках:

• вивчення геологічних розрізів свердловин;

• вивчення технічного стану свердловин;

• контроль за розробкою родовищ нафти і газу;

• проведення вибухових, прострілкових та інших робіт в свердловинах, які виконуються геофізичною службою.

Вивчення геологічних розрізів свердловин – найбільш важливий напрямок. При цьому використовуються, електричні, магнітні, радіоактивні, термічні, акустичні, механічні, геохімічні та інші методи.

При геофізичних дослідженнях свердловин реєструються діаграми або проводяться точкові заміри різних фізичних параметрів: уявного електричного опору, потенціалів власної та викликаної поляризації порід, сили струму, опору заземлення, електродних потенціалів, інтенсивності гамма-випромінювання, напруженості магнітного поля, швидкості та часу розповсюдження пружних коливань та інше.

При вивченні геологічних розрізів свердловин на основі інтерпретації комплексу даних геологічної та геофізичної інформації розв’язуються наступні задачі:

1. геологічне розчленування розрізів і виявлення геофізичних реперів;

2. визначення порід, які складають розрізи свердловин;

3. виявлення колекторів та вивчення їх властивостей (пористості,

4. проникності, глинистості та інше);

5. виявлення та визначення місцезнаходження різних корисних копалин (нафти, газу, прісних і мінеральних вод та інше);

6. кількісна оцінка нафтогазонасичення, а в деяких випадках вугленасичення, оруденіння, а також мінералізації пластових вод.

Вивчення технічного стану свердловин проводиться за допомогою комплексу різних методів геофізики. В даному випадку вирішуються наступні основні задачі:

1. визначення викривлення свердловин інклінометрами – інклінометрія;

2. встановлення фактичного діаметру свердловин за допомогою каверномірів – кавернометрія;

3. визначення профілю січення свердловини та обсадних колон – профілеметрія;

4. визначення висоти підйому, характеру розподілу та степеню щеплення цементу в затрубному просторі термічними, радіоактивними, акустичними методами – цементометрія;

5. виявлення місць припливів і затрубної циркуляції вод у свердловинах електричними, термічними та радіоактивними методами – припливометрія;

6. визначення горизонтів, що поглинають воду і контроль гідравлічного розриву пласта термічними і радіоактивними методами;

7. визначення рівня рідини, місцезнаходження башмаків обсадних колон і металічних предметів, які залишені в свердловинах при аваріях, глибин розміщення вибоїв свердловин і розв’язок багатьох інших важливих нафтопромислових задач.

Контроль за розробкою родовищ нафти і газу передбачає наступні визначення:

1. динаміки водонафтових, водогазових і газонафтових контактів;

2. дебіту та складу флюїдів в свердловинах;

3. профілів віддачі та приймання пластів – дебітометрія та розходометрія;

4. інтервалів прориву нагнітаючих вод;

5. нафтовіддачі пластів;

Прострілково-вибухові та інші роботи в свердловинах включають:

1. перфорацію обсадних труб для з’єднання свердловини з пластом;

2. відбір взірців порід із стінок пробурених свердловин для уточнення геологічного розрізу;

3. торпедування, яке проводиться з різною метою.