Геофизические исследования скважин


Геофизические исследования скважин: методы газовых, нефтяных

Геофизические методы исследования скважин (ГИС) – это совокупность физических способов анализа, которые применяются для получения информации о техническом состоянии скважин и грунтовых пород, в которых они расположены.

Комплексная портативная лаборатория для геофизического исследования скважин

Проведение подобных процедур актуально как во время ремонтных работ, так и для определения различных параметров выработки и породы вокруг нее.

Назначение геофизических исследований скважин

Весь комплекс методов условно делится на две категории:

  • Каротаж (геофизика бурения) – используется для изучения горных пород, которые расположены в радиусе 1-2 метра от шахт нефтяных скважин
  • Геофизика скважин – иногда это понятие отождествляется с каротажем, но геофизический анализ является более обширным способом исследования, так как кроме пространства непосредственно около скважины, он охватывает и межскважинное пространство.

Геофизические исследования и работы в скважинах необходимы для того, чтобы получить исчерпывающую информацию о том, обладает ли разрабатываемая территория достаточным количеством полезных ископаемых, и будет ли обустройство нефтяных скважин экономически выгодным.

Можно выделить следующие задачи ГИС:

  • Литологическое расчленение и корреляция разрезов;
  • Определения наличия ресурсов;
  • Выяснение параметров исследований, которые необходимы для анализа их запасов;
  • Изучение гидрогеологических и инженерно-геологических особенностей скважин;
  • Определения технического состояния нефтяных скважин;
  • Контроль за процессом разработки месторождений ресурсов;
  • Определения особенностей проведения взрывных работ.

Пример полученного результата при геофизическом исследовании скважины

к меню ↑

Методы исследования скважин

Поскольку задачи, стоящие перед геофизическими методами изучения скважин, достаточно обширны, и для их решения необходим всесторонний анализ особенностей разрабатываемых горизонтов. ГИС включает в себя большое количество достаточно разноплановых способов исследования. Все они, в зависимости от характера анализа, объединяются в несколько групп:

  • Электрические методы
  • Ядерно-геофизический метод
  • Газовый каротаж
  • Термокаротаж
  • Кавернометрия
  • Акустический каротаж

Всего существует свыше 50 методов ГИС. В этом материале мы будем знакомиться с основными методами, которые в условиях отечественной нефтедобывающей промышленности используются чаще всего. к меню ↑

Электрические методы

Данная категория включает в себя способы исследования, которые базируются на измерении электрического поля пластов грунта, которое может возникать естественным путем, либо создаваться искусственно. Электрический каротаж является базовым способ анализа литологических показателей грунта, в котором находится шахта скважины, для контроля за её техническим состоянием, определения наличия нефтяных и рудных ресурсов и выяснения их параметров.

Электрический каротаж основывается на технологии определения различий электрических характеристик разных горных пород.  Для анализа данных показателей необходимо выявить их поляризационную способность и величину электрического сопротивления.

Самые важные инструменты электрического каротажа:

Аппаратура для проведения геофизического исследования скважин

  • Замеры свойств естественного электрического поля;
  • Замеры свойств искусственного поля;
  • Анализ ЭМК (искусственное переменное эл-магнитное поле);

Для электро-ГИС используются специальные измерительные зонды, которые опускаются в шахту скважины и производят замеры электрического поля.

В зависимости от технологических особенностей применяемых зондов выделяют: электрически нефокусированный каротаж, и фокусированный каротаж.

ГИС нефокусированный каротаж также называют способом исследования кажущегося сопротивления. Для его осуществления используются специальные зонды с тремя электродами, при этом, один дополнительный электрон заземляется на верху, возле устья нефтяных скважин. Основной задачей такого анализа является поиск совпадений между стандартизированными параметрами грунта скважины и величиной тока, которую они излучают, и определенными в процессе исследованиями показателями.

После того как электрические свойства породы скважины изучены, используются методы математического и физического моделирования, которые позволяют прогнозировать характеристики будущей нефтедобывающей скважины.

Электрический ГИС фокусированными зондами также называется боковым каротажем. Такие зонды обладают направленной фокусировкой посылаемого тока, что позволяет получать более точные показатели замеров (без влияния на них свойств используемой промывочной жидкости, и осадков на стенах нефтяной скважины).

Диаграммы, полученные вследствие бокового каротажа, дают возможность определить градус наклона пласта,  азимут угла падения, выявить литологические свойства породы, и определить свойства пластов-коллекторов. к меню ↑

Ядерно-геофизические методы ГИС

Из всего разнообразия геофизического анализа скважин, именно ядерные методы исследования считаются наиболее перспективным направлением. Они дают возможность выполнять исследования в ситуациях, когда большинство других методов невозможно использовать.

Мобильная лаборатория для проведения ГИС

С помощью ядерного ГИС можно выявить следующие свойства породы:

  • Плотность;
  • Пористость;
  • Зольность углей;
  • Содержание водорода в грунте;

Ядерный каротаж нефтяных скважин делится на следующие способы анализа:

Гамма-каротаж. Данный способ используется для замера природного гамма излучения породы. Зонд, использующийся для получения показателей, оборудован детектором для снятия величины гамма-изучения.  После того как он опущен на достаточную глубину внутрь скважины, зонд начинает ловить волны гама-квантов, которые преобразовываются в электрический импульс и передаются по кабелю на считывающее оборудование.

Главной особенностью такого способа является возможность выполнения анализа в закрытых стволах нефтяных скважин (внутри обсадной трубы), где невозможно использовать электрический каротаж. ГК  является оптимальным способом выяснения глинистости грунта.

Гамма-гамма каротаж. ГГК применяется для анализа искусственной радиоактивности породы. Перед использованием специального каротажного зонда, скважину предварительно облучают гамма-волнами, после чего происходит регистрация ответных волн. Такой способ дает возможность зарегистрировать те виды излучения, которые не проявились бы без придания породе искусственной радиоактивности.

Нейтронный каротаж. Способ нейтронного каротажа также базируется на искусственном облучении грунта. Облучение выполняется нейтронными волнами, которые не существуют в природе в естественном виде.

Используемый зонд состоит не только из детектора для снятия показателей, но и из источника нейтронного излучения.

Оборудование для проведения ГИС

Ответная реакция породы на облучение может иметь два варианта: производство гамма-волн, либо первичного нейтронного потока. На основе данных показателей создаются диаграммы, с помощью которых можно составить картину о  том, каким ресурсами обладает исследуемый горизонт, так как для разных видов полезных ископаемых характерны разные виды ответного излучения. к меню ↑

метод Газового каротажа

Данный метод ГИС позволяет выявить количество газов углеводорода, которыми насыщается глинистый раствор в процессе бурения скважин, вследствие чего определяются наиболее перспективные газоносные горизонты.

Для проведения газового каротажа используется специальное оборудование – газоанализаторы. Если в процессе бурения скважины производился отбор керна (горной породы), то газовый каротаж может быть проведен в лабораторных условиях посредством его анализа.

На точность газового каротажа очень влияют внешние факторы, такие как вид глинистого раствора и скорость его циркуляции, скорость бурения скважины, и остановки во время бурения.

Для точного ГК определять количество тяжелых углеводородов необходимо отдельно от остальных газов, так как именно тяжелые газы являются основной характеристикой нефтеносного горизонта. к меню ↑

метод Термокаротажа

Термокаротаж используется для определения технического состояния уже функционирующих нефтяных скважин. Для замера показателей используется специальный скважинный термометр, который опускается внутрь обсадной колонны.

С помощью термокаротажа можно выяснить целостность обсадной колонны, так как температура на поврежденных участках будет отличаться от общей температуры скважины, литологические особенности породы, определить песчаные и карбонатные пласты.

Процесс проведения геофизического исследования скважины

На сегодняшний день существует три наиболее распространенных способа термокаротажа:

  • Метод природного температурного поля;
  • Искусственного температурного поля;
  • Метод эффективности охлаждения.

Вся технология основывается на свойстве почвы проводить тепло, этот показатель (коэф. теплопроводности) отличается друг от друга у разных типов грунта. У термокаротажа имеется один существенный недостаток, который несколько ограничивает возможности его применения для нефтяных скважин: из-за заполнения скважины жидкостью, тепловые свойства отличающихся пород грунта усредняются, что вносит трудности в определение разных видов грунта.

к меню ↑

Метод Кавернометрии

Данный способ геофизического исследования скважин базируется на измерении поперечного диаметра скважины, что позволяет определить её объем при цементировании, либо создании обсадной колонны, и выполнять мониторинг дефектов стенок нефтяных скважин, спровоцированных движением грунта.

В большинстве случаев поперечное сечение скважины редко обладает формой идеального круга, по этой причине за условный диаметр скважины берется  размер площади сечения скважины плоскостью, которая перпендикулярна её оси.

Оборудования для выполнения таких исследований называются каверномерами. Такие устройства состоят из двух элементов: поверхностного оборудования для считывания данных, и опускаемого внутрь шахты прибора. Внутрискважинное устройство представляет собою конструкцию с четырьмя измерительными рычагами, которые размещены в двух перпендикулярных друг к другу плоскостях, и связаны с приводом переменного резистора.

Установка для проведения ГИС

Когда прибор двигается в середине скважины, рычаги соприкасаются с  её стенками и меняют своё положение, в зависимости от этого на резистор подаются сигналы разной мощности, которые отслеживаются наружными устройствами. к меню ↑

Метод акустического каротажа

Акустический каротаж анализирует время, которое требуется звуковому импульсу (упругим колебаниям), для прохождения грунта в околоскважинном пространстве. Поскольку каждая порода обладает своей плотностью, и, вследствие этого, разным сопротивлением, данный способ позволяет определить характеристики слоев грунта, в которых расположены нефтяные скважины.

Акустический каротаж используется для получения информации о техническом состоянии скважины, и в поиске месторождений ресурсов.

Оборудование для АК использует два диапазона частот: ультразвуковой (20-250 кГц) и звуковой (0.5-15 кГц). Для проведения исследований необходимо два устройства – измерительная аппаратура, и глубинный датчик, который укомплектован излучателем ультразвуковых волн, и приемником, имеющие свойство преобразовывать механическую энергию волн на частоте 20-50 кГц в электрический импульс. к меню ↑

Этапы проведения геофизического исследования скважин (видео)

 Главная страница » Скважины

byreniepro.ru

Геофизические методы исследования скважин

Это комплекс физических методов, используемых для изучения горных пород в около скважинном и межскважинном пространствах, а также для контроля технического состояния скважин. Геофизические исследования скважин делятся на две весьма обширные группы методов — методы каротажа и методы скважинной геофизики. Каротаж, также известный как промысловая или буровая геофизика, предназначен для изучения пород непосредственно примыкающих к стволу скважины (радиус исследования 1-2 м). Часто термины каротаж и ГИС отождествляются, однако ГИС включает также методы, служащие для изучения межскважинного пространства, которые называют скважинной геофизикой.

Исследования ведутся при помощи геофизического оборудования. При геофизическом исследовании скважин применяются все методы разведочной геофизики.

Геофизические исследования

  1. Классификация методов ГИС

Классификация методов ГИС может быть выполнена по виду изучаемых физических полей. Всего известно более пятидесяти различных методов и их разновидностей. Название групп методов Название методов

Электрические метод естественной поляризации (ПС)

методы токового каротажа, скользящих контактов (МСК)

метод кажущихся сопротивлений (КС), боковое каротажное зондирование (БКЗ) и др.

резистивиметрия

метод вызванных потенциалов (ВП)

индуктивный метод (ИМ)

диэлектрический метод (ДМ)

Ядерные гамма-метод (ГМ) или гамма-каротаж (ГК)

гамма-гамма-метод (ГГМ) или гамма-гамма-каротаж (ГГК)

нейтронный гамма-метод (НГМ) или каротаж (НГК)

нейтрон-нейтронный метод (ННМ) или каротаж (ННК)

Термические метод естественного теплового поля (МЕТ)

метод искусственного теплового поля (МИТ)

Сейсмо акустические метод акустического каротажа

сейсмический каротаж

Магнитные метод естественного магнитного поля

метод искусственного магнитного поля

Электрический методы

Включают в себя каротаж сопротивлений: кажущегося сопротивления (КС) -измерение удельного сопротивления горных пород; Боковой каротаж (БК) — разновидность КС экранированными электродами и их микрозондовые модификации КС МЗ и БК МЗ; Применяются различные виды токовых каротажей ТК.К электрическим так же можно отнести индукционный каротаж ИК-измерение удельной проводимости горных пород при помощи катушек индуктивности. Метод измерения и интерпретации естественных электрических потенциалов горных пород в скважинах или каротаж методом самопроизвольной поляризации(ПС).

Относительно ПС. В Узбекистане при исследовании скважин методом ПС перед двумя разрушительными землетрясениями в районе города Газли были замечены отклонения диаграмм ПС.

  1. Электрический каротаж не фокусированными зондами

Методы электрического каротажа, основанные на дифференциации горных пород по УЭС, называют методами сопротивления. Их реализуют с помощью измерительных установок — зондов. Существуют не фокусированные и фокусированные зонды. Электрический каротаж не фокусированными зондами получил название метода кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трех электродные. Четвёртый электрод заземляют на поверхности. Два электрода, обозначаемые буквами А и В, соединяют с генератором тока, два других — М и N — включают на вход измерителя разности потенциалов. Иногда в скважину помещают все четыре электрода или только два А и М. Электроды А и В питают переменным током низкой частоты, что позволяет исключить влияние на измеряемый сигнал постоянных или медленно меняющихся потенциалов электрохимического происхождения. Поскольку диапазон частот, применяемых в методе КС, как и в других электрических методах, не превышает нескольких сотен герц, теория метод базируется на законах постоянного тока. Существуют следующие модификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами, боковое каротажное зондирование, микрозондирование, резистивиметрия. Две первые модификации можно называть макро-, две последние микромодификациями. Условно к макромодификациям метода КС относят так же токовый каротаж. Прямая задача метода КС требует найти связь между известными параметрами породы скважины, источников тока и измеряемыми значениями и . Где — кажущиеся УЭС пропорциональное показанию первой производной градиент-потенциала зонда, — кажущиеся УЭС идеального градиент-зонда. Для решения этой задачи применяют аналитические методы, методы физического и математического моделирования.

Геофизические исследования

Обработка диаграмм может включать нормировку данных, привидение их к определённой системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов, фильтрацию, привидение результатов к определённым глубинам, устранение аппаратурных помех и т. д. Важным этапом обработки является нахождение границ пластов и снятие показаний с диаграмм. Геофизическая задача заключается в определении искомых физических параметров на основе решения обратной задачи данного метода. Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза. Выше указывалось, что существуют две макромодификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами и БКЗ. Измеряемое одиночными зондами УЭС в общем случае кажущееся. Поэтому вертикальное профилирование применяют для нахождения границ пластов, а в благоприятных случаях для литологического расчленения разрезов, выявления нефтегазовых или водонасыщенных коллекторов, отложений угля, руд и других полезных ископаемых, отличающихся по своему удельному сопротивлению от вмещающих пород. Для определения количественных характеристик — коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т. д. — используют результаты геофизической интерпретации данных БКЗ и уточненные для конкретных отложений петрофизические зависимости. Методика БКЗ позволяет так же выяснить, проницаем ли пласт по факту наличия или отсутствия у него зоны проникновения. Существуют две микромодификации метода КС — микрозондирование и резистивиметрия. Микрозондирование (МКЗ) состоит в детальном исследовании ближней зоны потенциал — и градиент-зондами существенно меньшей длины, чем при макромодификациях метода КС. Данные микрозондирования служат для детального расчленения разрезов скважин, уточнения границ и выделения тонких прослоев. Ризистивиметрия служит для определения удельного сопротивления промывочной жидкости. Её выполняют градиент-зондами столь малой длины — резистивиметрами, что влиянием стенок скважины можно пренебречь.

  1. Методы электрического каротажа с фокусированными зондами

Влияние скважины и вмещающих пород может быть в значительной степени преодолено за счёт применения фокусированных зондов. Метод, основанный на применении зондов с фокусированной системой питающих электродов, называют боковым каротажем (БК). Существуют его 7-ми, 9-ти и 3-х электродные модификации. Рассмотрим 7-ми электродный зонд. Линии тока растекаются от трех точечных питающих электродов, напряжение на которые подано в одинаковой фазе. Видно, что применение такой системы позволяет не только сфокусировать ток центрального электрода в пласт, но и обеспечить высокую разрешающую способность по вертикали. Семи электродные зонды предназначены преимущественно для изучения неизменной части пласта. Наряду с этим существуют 9-ти электродные зонды, предназначенные для изучения зоны проникновения. Трудности создания сложных электронных устройств в ограниченных габаритах скважинного прибора привели к распространению трех электродных зондов БК, не требующих применения автоматических компенсаторов и управляемых генераторов. Боковой микро каротаж (БМК) основан на применении микро зондов с фокусировкой тока. Показания зондов БМК менее искажены влиянием глинистой корки и промывочной жидкости (ПЖ). Скважинные приборы, содержащие несколько расположенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещен зонд БМК, называют пластовыми наклономерами.

По вертикальному сдвигу диаграмм, зарегистрированных с помощью входящих в наклономер зондов, можно оценить наклон пласта, а по показаниям встроенного в скважинный прибор инклинометра — азимут угла падения. Задачи, решаемые методом БК, связаны с его высокой разрешающей способностью по вертикали и возможностью получения удовлетворительных результатов при больших отношениях. Где — УЭС породы, а — УЭС промывочной жидкости.

В благоприятных условиях метод БК позволяет осуществить детальное расчленение разреза, оценить его литологию, выделить пласты-коллекторы, определить их коллекторские свойства. При отсутствии зоны проникновения или понижающей зоне эффективность БК значительно выше, чем у метода КС.

Геофизические исследования

  1. Ядерно-геофизические методы

К ним относятся различные виды каротажа основанные на изучении естественного гамма-излучения и взаимодействия вещества горной породы с наведенным ионизирующим излучением.

Гамма-каротаж (ГК) — один из комплексов методов исследований скважин радиоактивными методами. ГК исследует естественную радиоактивность горных пород по стволу скважин.

Нейтронный каротаж. Сущность нейтронных методов каротажа сводится к облучению горных пород нейтронами и регистрации либо, вторичного гамма-излучения возникающего при радиационном захвате нейтрона ядром вещества породы метод НГК(нейтронный гамма-каротаж), либо потока нейтронов первичного излучения дошедших до детектора-методы ННК(нейтрон-нейтронный каротаж).Оба метода можно использовать при определении водородо содержания в породе, её пористости.

Гамма-гамма каротаж-(ГГК) основан на измерении характеристик гамма-излучения, возникающего при облучении горных пород внешними источниками гамма-излучения.

  1. Сейсмоакустические методы. Акустический каротаж

Акустическим каротажем (АК) называют методы изучения свойств горных пород по измерениям в скважине характеристик упругих волн ультразвуковой (выше 20 кГц) и звуковой частоты. При АК в скважине возбуждаются упругие колебания, которые распространяются в ней и в окружающих породах и воспринимаются приемниками, расположенными в той же среде.

Газовый каротаж основан на анализе содержания в буровом растворе газообразных или летучих углеводородов.

Термокаротаж

Измерение и интерпретация температурного режима в скважине с целью определения целостности колонны; зон цементации и рабочих горизонтов скважины. Производится скважинным термометром. К этому виду можно отнести и исследования СТИ-самонагревающимся термоиндикатором применяемым при термоиндуктивной расходометрии.

Кавернометрия

Кавернометрия — измерения, в результате которых получают кривую изменения диаметра буровой скважины с глубиной — кавернограмму. Кавернограммы используются в комплексе с данными др. геофизических методов для уточнения геологического разреза скважины, дают возможность контролировать состояние ствола скважины при бурении; выявлять интервалы, благоприятные для установки герметизирующих устройств; определять количество цемента, необходимого для герметизации затрубного пространства при обсадке скважины колонной труб. Для составления кавернограмм используются каверномеры.

Так же в состав ГИС входят и другие виды работ:Различные перфорационные и взрывные работы; Работы по ГРП-гидроразрыву пласта; Свабирование(от англ. SWAP)-возбуждение скважины или откачка из неё жидкости посредством вакуумного поршня-SWAPа; Инклинометрия-определение ориентации скважины в пространстве; Различные методы опробования пластов и отбора грунта.

  1. Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений

Особняком стоят геофизические исследования в эксплуатационных нефтяных и газовых скважинах, применяемых для определения дебита скважины, технического состояния колонны, профиля притока или профиля приемистости. При этом используют термометрию; расходометрию; барометрию; СТИ; ЛМ — локатор муфт; акустическую шумометрию; электромагнитную дефектоскопию и толщинометрию; СНГК — спектрометрический нейтронный гамма-каротаж; ИННК-импульсный нейтрон-нейтронный каротаж, и некоторые другие виды и методы каротажей.

Существует много методов исследования скважин н технических средств для их осуществления. Все они предназначены для получения информации об объекте разработки, об условиях и интенсивности притока нефти, воды и газа в скважину, об изменениях, происходящих в пласте в процессе его разработки. Такая информация необходима для организации правильных, экономически оправданных процессов добычи нефти, для осуществления рациональных способов разработки месторождения, для обоснования способа добычи нефти, выбора оборудования для подъема жидкости из скважины, для установления наиболее экономичного режима работы этого оборудования при наиболее высоком коэффициенте полезного действия.

В процессе выработки запасов нефти условия в нефтяной залежи и в скважинах изменяются. Скважины обводняются, пластовое давление снижается, газовые факторы могут изменяться. Это заставляет постоянно получать непрерывно обновляющуюся информацию о скважинах и о пласте или нескольких пластах, являющихся объектом разработки. От наличия такой достоверной информации зависит правильность принимаемых решений по осуществлению на скважинах или на объекте разработки или на отдельных частях такого объекта тех или иных геолого-технических мероприятий.

Геофизические методы исследования. Из всех методов исследования скважин и пластов следует выделить особый комплекс геофизических методов. Они основаны на физических явлениях, происходящих в горных породах и насыщающих их жидкостях при взаимодействии их со скважинной жидкостью и при воздействии на них радиоактивного искусственного облучения или ультразвука.

Геофизические методы исследования скважин и геологического разреза на стадиях бурения этих скважин, их закачивания, а также текущей эксплуатации дают обильную информацию о состоянии горных пород, их параметрах и об их изменениях в процессе эксплуатации месторождения и часто используются при осуществлении не только геологических, но и чисто технических мероприятий на скважинах. В силу своей специфичности, необходимости знания специальных предметов, связанных с физикой земли, горных пород, а также с ядерными процессами, эти методы исследования, их теория, техника осуществления и интерпретация результатов составляют особую отрасль знаний и выполняются геофизическими партиями и организациями, имеющими для этой цели специальный инженерно-технический персонал, оборудование и аппаратуру. Геофизические исследования скважин — это различного рода каротажи, т. е. прослеживание за изменением какой-либо величины вдоль ствола скважины с помощью спускаемого на электро кабеле специального прибора, оснащенного соответствующей аппаратурой. К ним относятся:

  1. Электрокаротаж. Одним из важнейших методов является электрический каротаж скважин, который позволяет проследить за изменением самопроизвольно возникающего электрического поля в результате взаимодействия скважинной жидкости с породой, а также за изменением так называемого кажущегося удельного сопротивления этих пород. Электрокаротаж и его разновидности, такие как боковой каротаж — БК, микрокаротаж, индукционный каротаж — ИК, позволяют дифференцировать горные породы разреза, находить отметку кровли и подошвы проницаемых и пористых коллекторов, определять нефтенасыщенные пропластки и получать другую информацию о породах.
  2. Радиоактивный каротаж — РК. Он основан на использовании радиоактивных процессов (естественных и искусственно вызванных), происходящих в ядрах атомов, горных пород и насыщающих их жидкостей. Существует много разновидностей РК, чувствительных к наличию в горных породах и жидкостях тех или иных химических элементов. Разновидностью РК является гамма-каротаж ГК, дающий каротажную диаграмму интенсивности естественной радиоактивности вдоль ствола скважины, что позволяет дифференцировать породы геологического разреза по этому признаку. Гамма-гамма-каротаж (ГГК) фиксирует вторичное рассеянное породами гамма-излучение в процессе их облучения источником гамма-квантов, находящихся в спускаемом в скважину аппарате. Существующие две разновидности ГГК позволяют косвенно определять пористость коллекторов, а также обнаруживать в столбе скважинной жидкости поступление воды как более тяжелой компоненты.
  3. Нейтронный каротаж (НК) основан на взаимодействии потока нейтронов с ядрами элементов горных пород. Спускаемый в скважину прибор содержит источник быстрых нейтронов и индикатор, удаленный от источника на заданном (примерно 0,5 м) расстоянии и изолированный экранной перегородкой. Существует несколько разновидностей НК, как, например, нейтронный каротаж по тепловым и над тепловым нейтронам (НГ-Т и НГ-Н), которые дают дополнительную информацию о коллекторе и пластовых жидкостях.
  4. Акустический каротаж (АК). Это определение упругих свойств горных пород. При АК в скважине возбуждаются упругие колебания, которые распространяются в окружающей среде и воспринимаются одним или более приемниками, расположенными в том же спускаемом аппарате. Зная расстояние между источниками колебания и приемником, можно определить скорость распространения упругих колебаний и их амплитуду, т. е. затухание. В соответствии с этим выделяется три модификации АК: по скорости распространения упругих волн, по затуханию упругих волн и АК для контроля цементного кольца и технического состояния скважины.
  5. Другие виды каротажа. К другим видам относится кавернометрия, т. е. измерение фактического диаметра не обсаженной скважины и его изменение вдоль ствола. Кавернограмма в сочетании с другими видами каротажа указывает на наличие проницаемых и непроницаемых пород. Увеличение диаметра соответствует глинам и глинистым породам; сужение обычно происходит против песков и проницаемых песчаников. Против известняков и других крепких пород замеряемый диаметр соответствует номинальному, т. е. диаметру долота. Кавернограммы используются при корреляции пластов и в сочетании с другими методами хорошо дифференцируют разрез, так как хорошо отражают глинистости и проницаемости разреза. Термокаротаж — изучение распределения температуры в обсаженной или не обсаженной скважине. Термокаротаж позволяет дифференцировать породы по температурному градиенту, а следовательно, по тепловому сопротивлению. Кратковременное охлаждение ствола скважины или нагрев при закачке холодной или горячей жидкости позволяет получить новую информацию о теплоемкости и теплопроводности пластов. Это позволяет определить: местоположение продуктивного пласта, газонефтяной контакт, места потери циркуляции в бурящейся скважине или дефекта в обсадной колонне зоны разрыва при ГРП и зоны поглощения воды и газа при закачке.

Увеличение чувствительности скважинных термометров и уменьшение их тепловой инерции еще больше расширит круг промысловых задач, решаемых с помощью термометрии.

Гидродинамические методы исследования. Они основаны нa изучении параметров притока жидкости или газа к скважине при установившихся или при неустановившихся режимах ее работы. К числу таких параметров относятся дебит или его изменение и давление или его изменение. Поскольку при гидродинамических методах исследования процессом охватывается вся зона дренирования, то результаты, получаемые при обработке этих данных, становятся характерными для радиусов, в сотни раз превышающих радиусы охвата при геофизических методах.

Гидродинамические методы исследования выполняются техническими средствами и обслуживающим персоналом нефтедобывающих предприятий. Они разделяются на исследования при установившихся режимах работы скважины (так называемый метод пробных откачек) и на исследования при неустановившихся режимах работы скважины (метод прослеживания уровня или кривой восстановления давления). Исследование при установившихся режимах позволяет получить важнейшую характеристику работы скважины — зависимость притока жидкости от забойного давления или положения динамического уровня [Q(Pc)]. Без этой зависимости невозможно определить обоснованные дебиты скважины и технические средства для подъема жидкости. Этот же метод позволяет определить гидропроводность пласта

e = kh/m с

при забойной зоны.

Исследование при неустановившихся режимах позволяет определить пьезопроводность c, для более удаленных зон пласта и параметр c2/rпр (c — пьезопроводность; rпр — приведенный радиус скважины), а также некоторые особенности удаленных зон пласта, такие как ухудшение или улучшение гидропроводности на периферии или выклинивание проницаемого пласта.

Техника для гидродинамических исследований скважин зависит от способа эксплуатации (фонтан, газлифт, ПЦЭН, ШСН), который накладывает известные технические ограничения на возможности этого метода.

Скважинные дебитометрические исследования. Они позволяют определить приток жидкости вдоль интервала вскрытия в добывающих скважинах (профили притока) и интенсивность поглощения в нагнетательных скважинах (профили поглощения) с помощью регистрирующих приборов — дебитомеров и расходомеров, спускаемых в скважину и перемещаемых вдоль перфорированного интервала.

Скважинные дебитометрические исследования дают важную информацию о действительно работающей толщине пласта, о долевом участии в общем дебите отдельных пропластков, о результатах воздействия на те или иные пропластки с целью интенсификации притока или увеличения поглотительной способности скважин. Эти исследования, как правило, дополняются одновременным измерением влагосодержания потока (% воды), давления, температуры и их распределением вдоль ствола скважины.

Скважинные дебитометрические исследования проводятся специальными комплексными приборами типа «Поток». Все гидродинамические и дебитометрические исследования сравнительно легко осуществляются в фонтанных, газлифтных и нагнетательных скважинах, так как при этом доступ к забою через НКТ открыт и спуск приборов на забой не составляет больших технических трудностей. При других способах эксплуатации (ПЦЭН, ШСН) спуск измерительного прибора через НКТ невозможен, поэтому исследование таких скважин (а их подавляющее большинство) связано с техническими трудностями и имеет особенности.

gdta.ru

Геофизические исследования скважин - презентация онлайн

Скважина как объект исследований Аппаратура для ГИС Задачи, решаемые ГИС: Классификация методов ГИС Методы технического контроля скважины Кавернометрия Виды каверномеров: Кавернограмма, отражающая структуру скважины, пробуренной долотами различного диаметра Определение положения скважины в пространстве Решаемые задачи Инклинометры Гироскопические инклинометры (Российских производителей) Технические характеристики Инклинометр МИГ-42 (Уфа) Инклинометр ИММН-42 (Башкирия) Reflex Gyro Икнлиномограммы скважин Инклинометрия в программном пакете Gintel Потенциалы собственной поляризации пород обусловлены следующими физико-химическими процессами: Решаемые задачи: В группу методов ПС входят : Обычный метод потенциалов СП Метод градиента СП Метод селектированных зондов СП Кривая ПС. Линия глин. Каротаж потенциалов вызванной поляризации Решаемые задачи Каротаж сопротивлений Зонды, применяемы в КС Наиболее распространенные зонды КС Решаемые задачи Боковое каротажное зондирование Боковое каротажное зондирование Боковое каротажное зондирование Боковое каротажное зондирование Индукционный каротаж Индукционный каротаж Индукционный каротаж ВИКИЗ Зонд ВИКИЗ ВИКИЗ Кривые ВИКИЗ Диэлектрический каротаж (ДК) Зонды ДК Благоприятные условия для применения ДК: Микрокаротаж Зонд микрокаротажа Резистивиметрия Решаемые задачи: Ядерно-магнитный каротаж Решаемые задачи: Ядерно-магнитные свойства флюидов и насыщенных ими горных пород при 20С Кривые ЯМК Радиоактивный каротаж Радиоактивность Аппаратура Гамма- каротаж спектрометрический Решаемые задачи Гамма-гамма каротаж Аппаратура Методика проведения Достоинства и недостатки Селективный ГГК Решаемые задачи ЦИФРОВАЯ АППАРАТУРА ЛИТОПЛОТНОСТНОГО КАРОТАЖА ЛПК-Ц Нейтронный каротаж Методика проведения Аппаратура ННК Аппаратура НГК Физические основы Ядерно-физические свойства Влияние длины зонда на показания НК НГК ЦИФРОВОЙ ПРИБОР СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО НЕЙТРОННОГО ГАММА-КАРОТАЖА ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ СНГК-Ш-2 Решаемые задачи: Импульсный нейтронный каротаж. ИННК и ИНГК СИНГК Решаемые задачи: Акустический каротаж (АК) Аппаратура Решаемые задачи ВСП Аппаратура и методика Получаемые данные Область применения: Достоинства Спасибо за внимание

Составитель: асс. каф. ГФХМР Данильева Наталья АндреевнаГеофизические исследования скважин область прикладной геофизики, в которой современные физические методы исследования горных пород используются для геологического изучения разрезов, пройденных скважинами, выявления и оценки запасов полезных ископаемых, получения информации о ходе разработки месторождений и о техническом состоянии скважин. Геофизические исследования в скважинах, бурящихся на нефть и газ - промысловая геофизика.Впервые исследования скважин были проведены в 1906-1913 гг Голубятниковым Д.В. методом термометрии. Позднее бр. Шлюмберже ввели методы сопротивлений в 1926-1928 гг. во Франции, позднее и в СССР. 1931 г – инклинометрия; 1933 г – газовый каротаж; 1934 г – гамма-каротаж; 1935 г – механический каротаж, НК, кавернометрия; 1948 г – АК, ИК, ДК.Скважина - горная выработка большой глубины и очень малого диаметра. Сечение скважины – окружность, реже эллипс. Диаметр зависит от горных пород, слагающих скважину. Напротив глин и угля образуются каверны, напротив пористых пластов – глинистая корка.вертикальные наклонные горизонтальные Типы скважин Мелкие глубокие сверхглубокие hh5000 мНаземная – каротажная лаборатория, лебедка, подъемник; Скважинная – зонд. РП ПУ-приемное устройство РП-регистрирующий прибор Г ПУ Г-генератор Каротажный кабель Скважинный снарядизучение геологического разреза; выявление и оценка МПИ; контроль за разработкой месторождений; изучение технического состояния скважин; проведение прострелочных и взрывных работ; уточнение данных наземной геофизики; решение экологических задач; решение инженерно-геологических задач; решение гидрогеологических задач.Электрические методы: КС, ПС, ВП, БК, БКЗ; Электромагнитные методы: ИК, ДК, ВИКИЗ, ЯМК; Радиоактивные методы: ГК, ГК-С, ГГК, ГГК-П, ГГК-П, ГГК-Ц, ГГК-Д,Т; Нейтронные методы: НГК, ННК-Т, ННК-НТ , НГК-С, ИНГК, ИННК-Т, ИНГК-С, СО-каротаж; Акустические методы: АК, ВАК, АКЦ, ВСП, АК-сканер, АК-Кав., ШМ, виброакустический каротаж; Термические методы: геотермия (естественное поле), термометрия (искусственное поле); Прямые методы: ИПТ, ОПК, ГДК; Изучение тех.состояния скважин: кавернометрия, профилеметрия, инклинометрия, ГГК-Ц, ГГК-Д,Т, ЛМ, ЭМД; Исследования действующих скважин: расходометрия, резистивиметрия, барометрия, ГДК.Кавернометрия и профилеметрия – определение диаметра и профиля скважины (площадь поперечного сечения в каждой точке замера); Инклинометрия – определение положения скважины в пространстве; Термометрия – определение температурного градиента, определение температуры забоя скважины.Кавернометрия - это измерение среднего диаметра скважины. В результате измерений строится кавернограмма, то есть кривая зависимости диаметра скважины от глубины, отражающая изменения диаметра скважины от номинального (отражает наличие каверн и сужений скважины).Механические и ультразвуковые Строение стандартного механического каверномера подразумевает наличие трех или четырех рычажных щупов и реостата. Щупы прижаты к стенкам скважины при помощи пружин и связаны с ползунком реостата через толкатели. На поверхности представляется возможным измерение сопротивления реостата, которое является пропорциональным изменению диаметра скважины. Измеряя диаметр скважины на разной глубине, каверномер позволяет составить кривую изменения диаметра скважины от забоя до устья. Управляемое рычажное устройство, ставшее компонентом последних моделей позволяет с поверхности многократно раскрывать и складывать прибор. Ультразвуковой Каверномер гидролокационное устройство, представляющее собой скважинный прибор с двумя электроакустическими преобразователями направленного действия, которые работают на прием и передачу ультразвуковых колебаний, закрепленными на противоположных его сторонах. На необходимой глубине излучатели попеременно передают колебания в сторону стенок скважины и принимают отраженный импульс. Время между моментом излучения колебания и получением ответного импульса от стенки скважины позволяет измерить расстояние от каждого из преобразователей до стенок скважины.Диаметры скважины: 0-90 м – 78 мм; 90-105 м – 76 мм; 105-150 м – 75 мм. Сильная кавернозность – 88-90 м.Инклинометрия – область геофизических исследований скважин, предназначенная для определения положения скважины в пространстве путем измерения зенитного угла (отклонения от вертикали) и магнитного азимута (смещение в горизонтальной плоскости относительно устья).Определение положения скважины в пространстве; Определение глубины забоя; Определение отклонения скважины от заданной траектории; Определение мест «скручивания» скважины; Контроль кривизны нефтяных и газовых скважин; Прогноз оползневых процессов.В настоящее время известны два типа инклинометра: Гироскопические. Применяют при исследовании скважин, обсаженных металлическими трубами. Инклинометр такого типа работает, основываясь на свойстве гироскопа — сохранении оси вращения неизменной в пространстве (маховик устройства вращается от электромотора). Один из двух гироскопов инклинометра служит для измерения азимутов, другой — для измерения углов наклона. Угол наклона измеряется совмещением оси вращения гороскопов и вектора направления скважины через составление специальных электрических схем.) - Электрические. Применяются для обследования необсаженных скважин. Основа такого прибора — подвешенная в корпусе рамка, расположенная горизонтально по отвесу. По реохордам азимутов и углов наклона скользят стрелка буссоли и указатель наклона, расположенные на рамке. Стрелка буссоли и указатель наклона поочередно подключаются к источнику тока и обеспечивают передачу напряжения с реохордов. -Инклинометр гироскопический ИГМ (Ижевск) предназначен для измерения зенитного угла, азимута географического, угла установки отклонителя бурильного инструмента с целью определения пространственного положения оси ствола нефтегазовых и любых других скважин при их бурении, контрольных проверках, ремонте и др. Гироинклинометр может применяться при геофизических исследованиях скважин любого типа: вертикальных, наклонных, наклонногоризонтальных, горизонтальных, обсаженных, необсаженных; бурящихся скважин, в том числе и в породах с ферромагнитными включениями, а также для определения пространственного положения трубопроводов, проложенных в труднодоступных местах (по дну рек, под водохра-нилищами), или при строительстве для контроля вертикальности металлоконструкций и азимута их наклона.ИГМ 73 М Диапазон измерения азимутального угла, град. Погрешность измерения азимутального угла, град. Диапазон измерения зенитных углов, град. ИГМ 42 0…360 ±2,0 ±3,0 0…180 Погрешность измерения зенитных углов, град. Наружный диаметр СП, мм Длина СП без центраторов, мм, не более Диапазон температур эксплуатации НПО, С о ±0,1 73 ±0,25 42 2 165 2 250 +10…+45 Максимальная рабочая температура окружающей среды СП, оС +120 + 85 Максимальное рабочее давление СП, МПа 60 Напряжение питания, В 220 ±10% Частота питающей сети, Гц 50 ±1 Потребляемая мощность общая, Вт, не более 100 Потребляемая мощность СП, Вт, не более 30 Масса СП, кг 30 15 Масса НПО, кг 6 Тип интерфейса с компьютером RS-232C Операционная система для ПО WinXP, Win2000 Максимальная длина каротажного кабеля, м 6 000Диапазон измерения зенитного угла от 0 до 120° Диапазон измерения географического азимута в диапазоне зенитных углов от 0,5 до 70° от 0 до 360° Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности при измерении зенитного угла Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности при измерении географического азимута в диапазоне зенитных углов: от 0,5 до 5° от 5 до 50° от 50 до 70° Напряжение питания на головке скважинного прибора Ток потребления в режиме измерения, мА Габаритные размеры инклинометра,мм, не более диаметр скважинного прибора длина скважинного прибора наземного прибора (ширина х длина х высота) Масса, кг, не более скважинного прибора наземного прибора ± 0,2° ± 2° ± 3° 90 ±5В не более 350 43 1800 390 х300 х160 9,5 7,5Прибор предназначен для измерения азимута и зенитного угла эксплуатируемых необсаженные скважин, бурящихся на руду, нефть и газ, глубиной до 5000м, а также новых скважин, забуренных из скважин старого фонда. Диапазон измерения зенитного угла, град. Диапазон измерения азимута, град Предел основной абсолютной погрешности измерений зенитного угла, град Пределы основной абсолютной погрешности измерений в диапазоне зенитных углов, град., не более 3-7 7-173 173-177 Диапазон рабочих температур, оС Максимальное гидростатическое давление, МПа Диаметр прибора, мм Длина, мм Вес прибора, кг 0-180 0-360 не более +0,2 +-3 +-1,5 +-3 -10... +80 25 42 2200 15Современный гироинклинометр Reflex Gyro, произведенный австралийской компанией REFLEX введен в эксплуатацию на буровом участке УГСЭ в подземном руднике ВадимоАлександровского месторождения. Reflex Gyro позволяет осуществлять надежную инклинометрическую съемку скважин во всех направлениях, в любом окружении, магнитном и немагнитном. Reflex GYRO является самой простой в использовании, самой технически передовой, миниатюрной цифровой гироскопической системой и обеспечивает возможность получать данные наиболее высокого качества.Выполняется в специализированном модуле. Особенности: Ввод и отображение проектного и фактического ствола, основных и повторных измерений, боковых врезок, любого числа проектных данных (например, на кровлю пластов и на забой) Автоматическая сшивка интервалов измерений при наращивании глубины скважины Контроль корректности исходных данных, автоматическая интерполяция «плохих» участков Аппроксимация вертикального участка ненулевым удлинением при нулевых координатах Х и Y Различные алгоритмы расчета координат ствола Особый алгоритм расчета пересечения ствола и круга допуска для скважин с горизонтальным заканчиванием Анализ пересечения стволов Экспорт данных в формат БД Лукойл-ЗС Экспорт полновесного протокола в Excel с векторной качественной графикой для всех стволов и врезок одновременно.Электрические методы каротажа Методы естественного поля Каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС) Каротаж вызванной поляризации (ВП) Методы искусственного поля Каротаж сопротивлений (КС) Боковой каротаж (БК) БКЗ, МБКПотенциалы собственной поляризации пород обусловлены следующими физикохимическими процессами: диффузией солей и пластовых вод в промывочную жидкость и наоборот, а также адсорбцией ионов на поверхности минеральных частиц ГП; фильтрацией вод из промывочной жидкости в породы и пластовых вод в скважину; окислительно-восстановительными реакциями, происходящими в породах и на контакте их с промывочной жидкостью и металлами.литологическое расчленение разреза; выделение нефтегазоносных и водоносных коллекторов; определение минерализации пластовых вод.обычный метод потенциалов СП; метод градиента СП; метод селектированных зондов СП; метод квазистатических потенциалов СП; метод специальных зондов СП.РП N РП – регистрирующий прибор N – заземляемый электрод М – приемный электрод MРП N M Схема скважинного снаряда для ПСВ этом методе искусственно создаются условия, уменьшающие влияние ограниченной мощности пласта и сопротивления вмещающих пород на величину напряжения. Этот метод позволяет выделить в разрезах скважин проницаемые и глинистые пласты, залегающие среди пород высокого электросопротивления (карбонатов). Метод квазистатических потенциалов СП При обработке данных обычного метода СП и метода градиента потенциала СП, полученных против пластов ограниченной мощности высокого удельного сопротивления, с помощью палеток вносят соответствующие поправки за влияние мощности и удельного сопротивления пласта, удельного сопротивления вмещающих пород и зоны проникновении, диаметров скважины. Исправленные значения разности потенциалов СП называют квазистатическими. Метод специальных зондов СП В тех случаях, когда по тем или иным причинам невозможно записать кривую СП обычным способом из-за сильных блуждающих промышленных или теллурических токов, применяют специальные зонды (стабильный зонд, трехэлектродный зонд Дахнова – Дьяконова, экранный зонд). Способ с контрольным замером потенциалов СП.Линия глин В основе явления ВП лежат сложные физические и электрохимические процессы. Электрохимические процессы характерны для пород с электронной и ионной проводимостями. У пород с электронной проводимостью (сульфиды, окислы, графит, антрацит) вызванная поляризация возникает главным образом вследствие окислительновосстановительных процессов между проводящими ток минералами и соприкасающимися с ними растворами солей. У пород с ионной проводимостью — в результате как деформации ДЭС, так и в результате диффузии ионов ДЭС из участков с повышенной их концентрацией в зоны пониженной концентрации из-за чередования широких и узких капилляров.Высокие значения поляризуемостей рудных электронопроводящих минералов (сульфиды железа, меди, никеля), а также магнетита и графита определяют основную область применения метода ВП. Даже редкая вкрапленность таких минералов, занимающая несколько процентов объема породы, обусловливает высокие значения поляризуемости породы ηК (10-20 %). Против глин, а также чистых очень пористых или сильно кавернозных известняков и доломитов показания ВП характеризуются наименьшими значениями. Значение ВП против названных разностей пород принимают за условный нуль и относят к ним все замеренные значения вызванных потенциалов. Он может быть использован для литологического расчленения пород (преимущественно песчано-глинистых), выделения водоупоров и хорошо промытых разностей песков.Каротаж Сопротивления (Кс) — основной метод электрического каротажа скважин, в основе которого лежит различное удельное электрическое сопротивление г. п. и полезных ископаемых. Измерения кажущегося удельного сопротивления (рk) производятся при помощи зонда, опускаемого в скважину на каротажном кабеле . Зонд состоит из двух сближенных и одного удаленного электрода; четвертый электрод заземляется на поверхности. Через два питающих электрода пропускается электрический ток, с помощью двух др. приемных электродов измеряется разность потенциалов ∆U. При поддержании постоянной силы тока I и постоянном коэф. зонда К, зависящего от его размера и типа, регистрируемое ∆U пропорционально кажущемуся удельному сопротивлению pk.В зависимости от удельного сопротивления пластов, их мощности и диаметра скважин применяются зонды разл. размеров (от 0,3 до 4 м реже более) и типов: 1) потенциал-зонды (сближены электроды разного назиачения — питающий и приемный); рk пропорционально потенциалу электрического поля; используются гл. обр. при каротаже хорошо проводящих полезных ископаемых; 2) градиент-зонды (сближены электроды одинакового назначения); рк пропорционально градиенту потенциала электрического поля; применяются для выделения пластов полезных ископаемых с высоким сопротивлением.Скважинный зонд КПС-43/48 предназначен для исследования неглубоких скважин методами КС и ПС. Находится в распоряжении кафедры ГФХМР на базе малоглубинной каротажной станции.- расчленение разреза на пласты с различными электрическими свойствами, - определение удельного электрического сопротивления горных пород, - изучение распределения удельного сопротивления в промытой зоне, зоне проникновения и в не затронутой проникновением фильтрата части пласта, - количественно оценивать коллекторские свойства пласта и т. д.Боковое каротажное зондирование (БКЗ) (lateral logging souding) - каротаж сопротивления, предусматривающий использование приборов однотипных зондов разной длины (в том числе стандартного зонда КС). При очень малом размере (длине) зонда L, по отношению к диаметру скважины D, измеренное рк близко по значению к удельному сопротивлению бурового раствора ро, с увеличением L возрастает радиус проникновения тока и усиливается влияние удельного сопротивления пластов г. п. (полезных ископаемых), рп возрастает на величину рк. При L > D наблюдается асимптотическое приближение pк к рп. По диаграммам БКЗ (серии диаграмм КС) строятся практические кривые БКЗ для каждого пласта в виде зависимости рк от L, в двойном логарифмическом масштабе. Последнее позволяет их легко сопоставлять с теоретическими кривыми —палетками БКЗ, МКЗ и ПКМ, рассчитанными для разл. геол. условий. Наблюдаются двухслойные кривые БКЗ — при отсутствии проникновения в пласт бурового раствора и трехслойные — при его проникновении. В результате интерпретации БКЗ определяется удельное сопротивление пласта; зоны проникновения бурового раствора и ее диаметр. БКЗ проводится преимущественно в скважинах, бурящихся с целью поисков и разведки нефти и газа в пределах нефте- и газоперспективных горизонтов разреза. Величина является одним из критериев при выделении нефте- и газоносных пластов; наличие зоны проникновения бурового раствора свидетельствует об их повышенных коллекторских свойствах.Распределение токовых линий для трехэлектродного и девятиэлектродного зонда БКЗСхема трехэлектродного зонда: а – схема с автокомпенсатором, б – схема с резистором. Боковое каротажное зондирование Схема семиэлектродного и девятиэлектродного зонда БКЗИК изучает удельную электропроводность горных пород. Метод основан на измерении напряженности переменного магнитного поля вихревых токов, возбужденных в породах источником переменного магнитного поля. Особенности: - не требует контакта с окружающей средой; - не используются электроды; - токовые линии – кольцевые окружности с центром на оси скважины.Схема зонда ИК: 1 – генератор; 2 – генераторная катушка; 3 – усилитель; 4 – измерительная катушка; 5 – кольцевая зона пласта; 6 – токовая линия; 7 – преобразователь.Кривые кажущейся проводимости зонда ИК: а – пласт высокого сопротивления; б – пласт низкого сопротивления. О – точка записи, Г – генераторная катушка, И – измерительная катушкаВИКИЗ – Высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое ВИКИЗ – Высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование представляет собой измерение параметров магнитного поля трехкатушечными зондами, обладающими геометрическим и электродинамическим подобием. Каждый зонд состоит из одной генераторной и двух приемных катушек. За одну спускоподъемную операцию регистрируются показания пяти разноглубинных зондов индукционного каротажа и потенциала самопроизвольной поляризации (СП) пород. При пропускании через генераторную катушку переменного тока с частотой 20-50 кГц (в зависимости от типа аппаратуры). Генераторная катушка питается током, постоянным по амплитуде, частотой 20-50 кГц. Переменный ток, протекающий по генераторной катушке, создает переменное магнитное поле (прямое или первичное), индуцирующее вихревые токи в окружающей зонд среде, которые тем больше, чем больше проводимость г.п. При малых расстояниях и проводимости вихревые токи сдвинуты по фазе относительно тока в генераторной катушке на угол π/2, в противном случае фаза отличается от π/2. Вихревые токи в породах, в свою очередь, создают вторичное магнитное поле. Прямое и вторичное поля индуцируют ЭДС в измерительной катушке. ЭДС, индуцированная прямым полем, компенсируется путем введения равной и противоположной по фазе ЭДС с помощью дополнительных катушек. Остающаяся в измерительной цепи ЭДС усиливается и подается на фазочувствительный элемент.Фазочувствительный элемент регулируется так, чтобы сигнал на выходе прибора был прямо пропорционален электропроводности среды. Однако при большой проводимости выходной сигнал увеличивается медленнее, чем электропроводность среды, что связано со взаимодействием вихревых токов и обычно называется скин-эффектом. Глубина исследования достигается за счет увеличения длины зонда и уменьшения частоты электромагнитного поля. Зонды отличаются радиальной глубинностью исследования. Это позволяет по данным ВИКИЗ обнаруживать радиальный градиент сопротивления и выделять по этому признаку пласты, в которые происходит проникновение промывочной жидкости (коллекторы), определять удельное электрическое сопротивление частей пластов, незатронутых проникновением, зон проникновения и окаймлящих их зон с одновременной оценкой глубины измененной части пласта. По данным об удельном электрическом сопротивлении (УЭС) пластов также определяют характер насыщения пород и положение флюидальных контактов и протяженности переходных зон.Аппаратура состоит из 5 трехкатушечных (1 генераторная и 2 измерительные)зондов разной длины. Изопараметричность – сохранение одинаковых показаний всех зондов в одной и той же однородной среде с постоянным значением электропроводности.Благоприятные условия: - пресная ПЖ; - УЭС пластов не более 100 Омм. Неблагоприятные условия: - высокоомные породы; - низкоомный буровой раствор (< 0,01 Омм).Предназначен для изучения диэлектрической проницаемости горных пород в разрезе скважин. Измеряются характеристики высокочастотного магнитного поля, вызванного зондом ДК. Решаемые задачи: детальное расчленение разреза; выявление мест прорыва пресной воды; исследование водоносных пресных пластов; определение диэлектрической проницаемости пород; изучение обводненности залежи; контроль положения ВНК. Недостатки: Малый радиус исследования – 0,4-0,6 м.Зонд ДК представляет собой трехкатушечный зонд (аналогичен зонду ВИКИЗ), в котором находятся одна генераторная катушка и две сближенные приемные катушки.(ДК1-713 – 1985 г.) Длина зонда L обычно составляет 0,8-1,0 м. База зонда «дельта L» = 0,2-0,3 м. Рабочая частота 40-60 МГц.Открытый ствол; Скважина обсажена стеклопластиковыми трубами; Пресный буровой раствор; РНО.Предназначен для измерения удельного сопротивления части пласта, прилегающего к стенке скважины. Различают: - Микрозондирование (МЗК); - боковой микрокаротаж (МБК); - Резистивиметрия (Rez).Микрозонд представляет собой установку небольшого размера. Она состоит из башмака, выполненного из изоляционного материала (например, резины). На внешней стороне башмака расположены три точечных электрода — N, М и А, расстояние между которыми обычно выбирают равным 2,5 см. Внешняя сторона башмака специальной пружиной (рессорой), соединенной с металлическим корпусом прибора, прижимается к стенке скважины, обеспечивая экранирование зонда от бурового раствора и снижение влияния скважины на результаты измерений.Схемы микрозондов и распространение у них токовых линий в промытой зоне: а — обычный зонд, сочетающий потенциал- (MII3) и градиент- (МГЗ) зонды; б — боковой двухэлектродный зонд (МБК); / — вид спереди; II вид сбоку; 1 — электроды; 2 — изоляционный башмак; 3 — глинистая корка; 4 — породаВ наиболее простом случае резистивиметр представляет собой центрированный (не прижатый к стенке скважины) микроградиент-зонд с кольцевыми электродами А, М и N, образующими градиентмикрозонд малой длины. Значения ρс используются для интерпретации данных электрического каротажа, других методов ГИС. При контроле технического состояния скважины резистивиметрия позволяет выделить интервалы притока пластового флюида или поглощения бурового раствора путем понижения или повышения давления на пласт.Детальное расчленение разреза; определение остаточной нефтегазонасыщенности в промытой зоне; Оценка наклона пласта. Скважинный прибор – пластовый наклономер - содержит обычно несколько расположенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещают зонд БМК или ИК небольшой длины. По вертикальному сдвигу диаграмм зондов находят наклон пласта, а по показаниям встроенного, также в скважинный прибор, инклинометра - азимут угла падения пласта.основан на измерении ядерной намагниченности горных пород в разрезе скважины. Благодаря наличию механического и магнитного моментов, ядра атомов многих элементов подобно намагниченному волчку ориентированы и вращаются (прецессируют) вокруг направления магнитного поля Земли.Принцип ЯМК заключается в следующем: - на породы воздействуют постоянным магнитным полем, под его влиянием магнитные моменты ядер элементов пород меняют свою ориентацию; - после снятия поляризующего поля ядерные магнитные моменты, возвращаясь к исходной ориентации, свободно прецессируют, создавая своё, затухающее во времени электромагнитное поле, напряженность которого измеряется. Индуцированная полем в катушке зонда эдс является сигналом свободной прецессии.- - - Амплитуда сигнала зависит только от количества ядер водорода, находящихся в составе подвижной жидкости, заключенной в порах породы. Сигнал свободной прецессии от ядер других элементов, входящих в состав твердой фазы породы и вязкого вещества ее пор, а также от ядер водорода кристаллизационной и связанной воды скважинной аппаратурой не регистрируется. Для характеристики амплитуды сигнала свободной прецессии в ЯМК используется индекс свободного флюида (ИСФ) — отношение начальных амплитуд сигналов, наблюдаемых при ЯМК и в дистиллированной воде.определения эффективной пористости пород (ИСФ ~ Кп. ), выделения коллекторов (неколлекторы на диаграммах не выделяются и ИСФ = 0), выяснения характера насыщения пластов, определения эффективной мощности продуктивных коллекторов.Ядерно-магнитные свойства флюидов и насыщенных ими горных пород при 20 С Порода, флюиды Т1, мс ИСФ, % Т2, мс Сильное поле (300 Гс) Слабое поле (0,5 Гс) Вода дистиллированная, 100 содержащая растворённый воздух 500-1500 2300 2300 Вода, содержащая в 1 л: 200 г 92 NaCl 100 0,4 г CuSO4 500-1500 50-100 1700 180 1650 180 Нефть 5-100 250-1200 250-1200 250-1200 Конденсат 100 500-1500 до 3500 До 3500 Песчаник водонасыщенный Песчаник нефтенасыщенный 0-40 0-40 30-100 30-200 100-1500 250-1200 150-1500 250-1200 Известняк водонасыщенный Известняк нефтенасыщенный 0-40 0-40 30-200 30-200 до 2000 250-1200 до 2000 250-1200 Глина 0 20 - -Зонд ЯМК состоит из катушки и коммутатора, попеременно подключающего ее к источнику постоянного тока силой 2-3 А. Ось катушки перпендикулярна оси скважины. При подключении катушка создает в окружающем пространстве поляризующее постоянное магнитное поле в направлении, перпендикулярном оси скважины, т. е. в случае вертикальной скважины практически перпендикулярном вектору магнитного поля Земли (T). В этой связи метод ЯМК затруднительно применять в наклонных и горизонтальных скважинах. Величина поляризующего поля примерно в 100 раз больше поля Земли. Ток пропускают, пока не закончится продольная релаксация (не более 2-3 с). После выключения поляризующего поля, спустя мертвое время (tM = 25-30 мс ), в катушке регистрируют наведенную ЭДС.РТ – реле остаточного тока; К – коммутатор; СУ – скважинный усилитель; У – усилитель; ИУ – измерительное устройство; П – источник тока поляризации; БУ – блок управления; Д – детектор; РП – регистрирующий прибор; ВУ – вычислительное устройство.Пример реализации ядерно-магнитного метода в сильном магнитном полеГаммакаротаж ГК – изучение естественного гамма-излучения ГК-И Интегральный гамма-каротаж ГК-С Спектрометрический гамма-каротаж ГГК – изучение искусственного гамма-излучения ГГК-С (селективный) - изучение эффективного атомного номера Zэфф ГГК-П (плотностной) - изучение плотностиСреди других радиометрических методов исследования скважин наиболее распространенным является метод естественной радиоактивности горных пород или, как его чаще называют, гамма – метод. В его основе лежит изучение закономерностей изменения естественной радиоактивности горных пород, обусловленной присутствием главным образом урана и тория с продуктами распада, а также радиоактивного изотопа калия К40. остальные радиоактивные элементы (Rb87, Zr96, La138, Sm147 и т.д.) имеют столь большие периоды полураспада, что при существующей распространенности в земной коре заметного вклада в суммарную радиоактивность внести не могут. Радиоактивностью основных минералов, входящих в состав осадочных горных пород, колеблется в весьма широких пределах – от сотых долей до нескольких тысяч пг-экв Ra/г. Все эти минералы по радиоактивности могут быть разбиты на четыре группы. Соотношение вклада радиоактивных элементов в общую гаммаактивность пород различно. Основной вклад вгамма-активность известняков и особенно доломитов даютRa (соответственно 64% и 75%),вклад Ra, Th, K в радиоактивность песчаников примерно одинаков (Ra 23-26%, Th 40%, K 35%).В связи с этим спектр естественного гамма-излучения терригенных и карбонатных пород различен.Условно считают, что эффективный радиус действия установки гамма – каротажа (радиус сферы, из которой исходит 90% излучений, воспринимаемых индикатором) соответствует приблизительно 30 см; излучение от более удаленных участков породы поглощается окружающей средой, не достигнув индикатора. Увеличение dс из-за размыва стенки скважины и образования каверн (обычно в глинистых породах) сопровождается уменьшением показаний гамма – каротажа. Цементное кольцо в большинстве случаев также влияет на величину регистрируемого g-излучения, уменьшая ее. Для определения g-активности пласта при количественной интерпретации данные гамма – каротажа приводят к стандартным условиям. Интенсивность радиоактивного излучения пород в скважине измеряют при помощи индикатора g-излучения, расположенного в глубинном приборе. Регистрация осуществляется в процессе взаимодействия гамма – излучения с атомами и молекулами вещества, наполняющего индикатор. В качестве индикатора используют счетчики Гейгера – Мюллера или более эффективные, лучше расчленяющие разрез сцинтилляционные счетчики.Определяет суммарную естесстенную радиоактивность пород и оценивают содержание в породе U, Th, K. Аппаратура имеет три окна регистрации энергии квантов радиоактивных изотопов. Строят кривые процентного содержания радиоактивных элементов.Литологическое расчленение разреза; Детальная корреляция; Оценка минералогической и гранулометрической глинистости; Определение мин.состава глин; Определение пористости коллекторов в комплексе с ГГК, ННК, АК. Выделение зон трещиноватости.- Метод заключается в облучении породы гамма-квантами с последующей регистрацией гамма-квантов, достигших детектора. Существует 2 модификации: Плотностной; Селективный.Конструкция зонда ГГК: а – с прижимным устройством; б – с выносным зондом Зонд состоит из стационарного источника гамма-квантов и двух детекторов. Соответственно в аппаратуре реализована двухзондовая установка малой длины (15-25 см) и большой длины (35-45 см). Точка записи – середина расстояния между детекторами.Наземный пульт регистрирует излучение интенсивность излучения от малого и большого зондов. С целью обеспечения безопасности персонала источник гамма-квантов выносится из защитного экрана аппаратуры на глубине. Для регистрации используются коллимационные каналы, заполненные заглушками из полиэтилена, препятствующие попадания ПЖ в прибор и позволяющие легко регистрировать гамма-кванты. Между излучателем и детектором располагается экран, выполненный из свинца, а между детекторами – из вольфрама.ГГК-П - Малая глубина исследования (10-15 см); - Сильное влияние ПЖ, глинистой корки и обсадки скважины.Аппаратура идентична. Оценивает атомный номер химического элемента. Основан на регистрации гамма-квантов «фотоэффекта». Источники: Se (175), Tm (170) – мягкое излучение.ГГК-П Определение плотности горных пород; Литологическое расчленение геологического разреза; Определение коэффициента пористости. ГГК-С Определение содержание свинца, ртути, сурьмы, железа; Определение зольности углей.Технические характеристики Диапазоны измерения: плотности горных пород, г/см3 1,5-3 эффективного атомного номера, ед 10-20 Погрешность измерения: плотности, % эффективного атомного номера, ед ±2 ±0,25 Количество уровней квантования спектрометра 128 Максимальная рабочая температура, °C 120 Максимальное рабочее давление, МПа 80 Габаритные размеры скважинного прибора, мм диаметр длина Вес скважинного прибора, кг 48, 90 1500, 2500 70- одновременное определение плотности ρ и эффективного атомного номера Zэфф.; повышенная точность определения ρ и Zэфф. за счет анализа полного спектра рассеянного гамма-излучения при определении ZэффМетод, основанный на измерении интенсивности вторичного излучения надтепловых и тепловых нейтронов или гамма-квантов, облученных стационарным потоком быстрых нейтронов.В зависимости от регистрируемого излучения различают: нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам – ННК-НТ; нейтронный каротаж по тепловым нейтронам - ННК-Т; нейтронный гамма-каротаж – НГК. Первые два вида исследований выполняют, как правило, с помощью компенсированных измерительных зондов, содержащих два детектора нейтронов. НГК – однозондовыми или двухзондовыми приборами, содержащими источник нейтронов и один или два детектора гамма-излучения.Источник испускает быстрые нейтроны с энергией более 100 КэВ, обычно 3,0-3,5 МэВ. Нейтроны с энегрией 0,5 эВ – тепловые, с энегрией 0,310 эВ – надтепловые. Процесс замедления – приобретение нейтроном тепловой энергии с момента вылета из источника. Водород – аномальный источник замедления. Тепловые нейтроны участвуют в тепловом движении атомов и молекул, не теряя энергии (диффузия). Нейтроны поглощаются ядром. Процесс поглощения связан с испусканием гамма-квантов (ГИРЗ). Наибольшая вероятность ГИРЗ – хлор.При взаимодействии нейтронов с природными объектами разделяют два основных процесса: 1) замедление быстрых нейтронов; 2) диффузия тепловых нейтронов. Эти процессы разделяются во времени. Диаграмма процессов замедления быстрых нейтронов и диффузии тепловых нейтроновДоинверсионные зонды: показания ННК-НТ растут; Заинверсионный зонды: показания ННК-НТ уменьшаются. На практике применяют заинверсионные зонды, длиной 40 см (более чувствительны к содержанию водорода, больший радиус исследования). ННК-Т применяют заинверсионные зонды длиной 40-50 см. Аномальные поглотители: хлор, бор, кадмий, литий, марганец.а показания влияют: минерализация ПЖ уменьшает значения.Показания прибора зависят от количества гамма-квантов, образовавшихся в результате захвате нейтронов атомами и достигающих детектора.

Колво пропорционал

ppt-online.org

Для чего нужны геофизические исследования скважин?

Геофизические исследования скважин – это ряд физических манипуляций, которые используются для исследования горной породы, окружающей скважину по добыче полезных ископаемых. Кроме того, данные действия позволяют контролировать состояние готовности скважины и предупредить ее технические повреждения. Исследования подобного рода подразделяются на две группы: собственно геофизические скважинные и способы, относящиеся к каротажу. В первом случае изучению подлежит межскважинная область, помимо пород, которые вплотную лежат у скважины, а во втором – только слои, которые примкнули к стволу непосредственно. В обоих случаях применяется специализированное оборудование, которое служит для проведения реакций горных пластов на те или иные виды воздействий.

Данные работы включают комплекс действий по изучению с помощью электромагнитного, акустического и других видов воздействий, что позволяет выявить степень наличия в горной породе нефтегазового продукта, а также воды. Помимо этого, геофизические исследования скважин позволяют узнать наиболее точные сведения об их состоянии и готовности к эксплуатации. Исследования обычно проводит специализированная компания, с которой клиент заключает договор; акт готовности – документ, который свидетельствует об исправности объекта и фиксирует полученные результаты изучений. К основным задачам, которые могут быть решены посредством геофизического исследования скважины, можно отнести следующие вопросы:

  • Определение взаимосвязи между разрезов, которые были вскрыты в ходе бурения.
  • Нахождение углеводородных соединений и вычисление их свойств, что требуется для создания проекта разработки залежей полезных ископаемых.
  • Технический контроль процесса бурения.
  • Контроль над готовностью скважины и предупреждение потенциальных рисков.
  • Регуляция процесса разработки обнаруженного месторождения.
  • Литологические задачи, связанные с составом пластов горных пород и классификации слоев на коллекторные и неколлекторные породы.
  • Оценка физических свойств коллекторных участков.
  • Решение ряда задач, связанных с наземными действиями при создании и работе скважины.
  • Вскрытие горных пластов с высоким уровнем продуктивности для применения новых зарядов.

Методы исследований

Среди ключевых способов геофизического исследования скважин можно выделить несколько групп: электромагнитные, ядерные, сейсмические, а также тепловые. Каждый из них имеет свои особенности и назначение.
  • К электрическим и электромагнитным методам относится каротаж, или спуск с поднятием специального зонда на глубину всей скважины. Каротаж кажущегося сопротивления, боковой и индукционный методы исследования могут проводиться при помощи разных типов оборудования: зонд может быть с фокусировкой или без нее. Таким образом становится возможным изучить состав слоев, которые примыкают вплотную к стволу скважины, и получить сведения о насыщенности породы в месте разработок нефтегазовым продуктом. В ходе геофизических исследований проявляется послойный состав пласта и определяются его качества как коллектора.
  • Ядерные методы основаны на воздействии исходящего потока ионов при гамма-излучении на породу. С помощью таких работ можно выявить степень радиоактивности пород, прилегающих к стволу, и установить, можно ли считать их показатели естественными. Существует нейтронный и гамма-каротаж, в ходе которых регистрации подлежит отклик породы на облучение. В процессе можно установить степень наличия водородных соединений в пластах, а также определить коэффициент их пористости.
  • К сейсмическим способам относят акустическое геофизическое исследование, а также газовый каротаж. Акустический метод работает по принципу вычисления скорости преодоления горной породы особым импульсом на звуковой частоте. Плотность пластов напрямую зависит от скорости: чем скорее импульс преодолеет их, тем плотность окажется выше. Текстурные характеристики горной породы и ее гетерогенные свойства – то, что также помогает выявить акустическое воздействие на нее. Чтобы исследовать скважину более подробно, можно использовать несколько единиц оборудования с воздействием разночастотных сигналов: реакции пластов на импульсы разной частоты позволят создать наиболее полную картину. Что касается газового каротажа, то в этом случае исследование направлено на установление процента содержания углеводородных соединений в растворе для бурения; также этот метод позволяет найти пласты породы, в которых отмечается максимальное насыщение газом. Для отборки газовых частиц используется специальное оборудование, в том числе дегазаторы, а взятие анализов в ходе геофизических исследований скважины позволяет уточнить свойства и процент насыщенности газом.
  • Тепловое геофизическое исследование скважин заключается в измерении и расшифровке температуры в самой скважине, чтобы понять, не нарушена ли целостность ствола, а также определить состояние рабочих горизонтов на объекте. Для измерений используется специальный термометр.

Другие геофизические исследования скважин

Отдельно стоит рассмотреть те виды геофизических исследовательских работ, которые направлены на выявление дебита нефтяной либо газовой скважины, а также уточнения технической готовности колонны или профилей ее приемистости. При геофизических исследованиях применяются различные методы, например, барометрия, подсчет расходов, локаторное исследование, шумометрические действия, а также различные виды каротажа: нейронный спектрометрический, импульсный, дефектоскопический и другие его разновидности. Контроль над процессом разработки обнаруженных месторождений проводится с помощью специального оборудования, а анализы подвергаются тщательной расшифровке, в результате становится возможным получить наиболее ясную картину состояния скважины.

Возврат к списку

snkoil.com


Смотрите также