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.

Какое 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 ↑

Как проводиться геофизическое исследование скважин? (видео)

•  Главная страница » Скважины

Геофизические исследования скважин: что это такое — Кварц-Строй

В данной статье мы попробуем немного рассказать о геофизических исследованиях скважин, что это такое, как проводятся и для чего нужны.

Конечно, одной статьи будет мало для того чтобы рассказать обо всем, но для этого есть специальная литература, которую изучают в специализированных учебных заведениях.

Узнаем, как применяется метод каротажа в исследованиях скважин, основные виды геофизических исследований скважин. Поговорим о технологии проведения геофизических исследований скважин.

Применение метода каротажа в исследованиях скважин

Применение метода каротажа в исследованиях скважин свойственно для оценки эффективности и будущей работоспособностью нефтяных скважин, про способы бурения скважин, мы уже говорили.

Каротаж – это целый комплекс методов, которые применяются уже много десятков лет. При изучении месторождения составляется целый пакет документации, без которой дальнейшая разработка просто невозможна.

Ни одна скважина, будь то нефтяная или газовая не бурятся без подробного изучения геофизических полей.

С французского слово переводится как буровой керн или морковь. Таким образом, в каротаже отражается информация, которую собирают во время бурения скважин.

Все это позволяет нарисовать полную картину геологического разреза месторождений. Метод используется не только для бурения, но и для проведения ремонтных работ.

Техническое состояние в момент эксплуатации тоже важно мониторить постоянно.  Для сбора информации используется большое количество исследований:

• электрические;
• магнитные;
• ядерные;
• термические;
• акустические.

Датчики спускают в скважины на специальных кабелях, при этом проверяется обсадная труба, она устанавливается всегда при бурении на воду что это такое и какая стоимость, мы уже рассказывали, возможные ее повреждения и трещины, определяется глубина ствола, расстояние до водоносного слоя. Для того чтобы увеличить срок эффективного использования скважины важно не только изучить разрезы, но и увязать все это с геологическими особенностями региона.

Основные виды геофизических исследований скважин

В основе геофизических исследований скважин лежит целый ряд методов и комплексов исследований, используемых в прикладной геофизике.

За основу всегда берутся физические свойства пород, например, электрические, радиоактивные, магнитные или термические.

Электрический метод позволяет определить удельное электрическое сопротивление, выявить электрическую и магнитную проницаемость и электрохимическую активность пород при разработке месторождения.

Суть в том, что нефть или газ не проводят электрический ток, поэтому повышенное удельное сопротивление нефтегазонасыщенных пород станет показателем залежи нефти и газа.

Исследования при помощи радиометрии основаны на регистрации ядерного излучения. Основой является закон ослабления плотности потока гамма-излучения, эффект рассеяния, поглощение нейтронов в горной породе.

Данный метод позволяет определить плотность пород, радиоактивное загрязнение, минеральный состав почвы.

Сейсмоакустические способы применяют для замера естественных и искусственных колебаний звука. Основа метода – замер времени, во время которого распространяется волна и затухает амплитуда колебания.

На скорость распространения звука оказывают влияние множество факторов, например, минеральный состав пород, который отражен в технологии земляных работ, на конкретном участке, литологические особенности, сцементированность и т.д.

Технология проведения геофизических исследований скважин

Технология проведения геофизических исследований скважин помогает проводить сложные работы по вскрытию и испытанию продуктивного пласта, ремонту бурильного инструмента.

В технологию проведения геофизических работ входит даже этап подготовки, спуск приборов в шахту, регистрация диаграмм, оформление документации.

Когда группа профессионалов приезжает на буровую начинают с монтажа подъемника, который оснащен кабелем. В радиусе 10 метров от него устанавливается лаборатория.

Кабель разматывают, погружают в скважину и присоединяют к кабельной головке глубинный прибор. После этого устанавливают направляющие, подвесные и т.д. Важно заземлить лабораторию и подъемник и соединить их.

Спуск оборудования происходит с определенной скоростью и с соблюдением мер предосторожности. После того, как работы закончены каротажные документы обрабатываются, передаются в исследовательские институты и т.д.

Промысловые геофизические исследования скважин

Промысловые геофизические исследования скважин – это целый комплекс мероприятий, которые проводят не только в добывающих, но и в нагнетательных скважинах. ПГИ помогают установить интервалы с максимальной и минимальной отдачей.

К тому же, при его использовании можно выявить потенциальную опасность обводнения. Все полученная информация помогает определить эффективность разработки месторождений.

Подобные исследования проводятся и при прокладке горизонтальным направленным бурением и при проведении иных видов буровых работ.

Для проведения работ используют несколько методов, например, гамма-каротаж, дефектоскопию, резистивиметрию, барометрию и многое другое.

Основные задачи, которые стоят перед специалистами – проведение контроля технического состояния скважины, выявление и устранение повреждений, восстановление герметичности стенок и колон.

Важно вовремя выявить обводненные интервалы и выбрать наиболее оптимальный режим работы.

Обеспечение безопасности при проведении ремонтных работ – тоже задача ПГИ. За счет использования методов геофизики можно существенно сократить расходы, необходимые для изучения разрезов скважин.

Предварительные работы перед исследованием включают в себя подготовку площадки, на которой монтируют подъемники, проходы от площадки к устью должны быть свободными, очищенными от грязи и обязательно посыпаны песком.

Классификация исследований скважин

Классификация исследований скважин описана в пособиях по геофизике. Все их можно разделить на четыре большие группы.

Первичные исследования проводятся при обнаружении месторождения, текущие – в уже действующих скважинах, но есть еще специальные и комплексные методы контроля работы.

Первичные исследования обязательны, проводятся на разведочных и эксплуатационных скважинах, благодаря им можно понимать параметры пласта, продуктивность, оптимальный режим эксплуатации.

Задачи текущих исследований несколько иные, они проводятся на скважинах, которые уже эксплуатируются, объем работ зависит от характеристик конкретного месторождения. Благодаря этому можно проводить корректировки в работе для получения максимального результата. Текущие исследования позволяют избежать загрязнения призабойной зоны, коррозии оборудования, продвижения воды и обводнения скважины.

Специальные исследования проводятся с целью определения параметров, которые отражают особенности конкретного месторождения, такие же проводятся, если нужно сделать прокол под канализацию под железнодорожным полотном или автострадой. Они включают контроль за положением газо-водяного и газо-нефтяного контакта, установку цементных мостов, укрепления призабойной зоны, интенсификация добычи газа, изучение степени истощения месторождения.

Геофизические исследования

Комплекс исследований должен включать все основные методы. Целесообразность применения дополнительных методов должна быть обоснована

Геофизические исследования в скважинах (geophysical exploration in wells) — методы, основанные на изучении естественных и искусственно создаваемых физических полей (электрических, акустических и тд), физических свойств горных пород, пластовых флюидов, содержания и состава различных газов в буровом растворе. Применение:

• для изучения геологического разреза скважин и массива горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах;
• для контроля технического состояния скважин;
• для разработки нефтяных и газовых месторождений.

Первые геофизические исследования (термометрия) выполнены Д. Голубятниковым в 1908 г. на нефтяных промыслах г. Баку. В 1926 г. братьями Шлюмберже (Франция) был предложен электрический каротаж, высокая эффективность которого обеспечила его быстрое внедрение и развитие других методов геофизических исследований.

В СССР в разработку теории и техники геофизических исследований большой вклад внесли Л. Альпин, В. Дахнов и др, в США — Г. Арчи, Г. Гюйо, Дж. Долл и др.

Геофизические исследования, проводимые для изучения геологического разреза скважин, называют каротажем:

• осуществляется электрическими, электромагнитными, магнитными, акустическими, радиоактивными (ядерно-геофизическими) и другими методами;
• с помощью приборов, спускаемых в скважину на каротажном кабеле, измеряются геофизические характеристики, зависящие от одного или совокупности физических свойств горных пород и их расположения в разрезе скважины;
• скважинные приборы:
• каротажные зонды (устройства, содержащие источники и приемники наблюдаемого поля), сигналы которых по кабелю непрерывно или дискретно передаются на поверхность и регистрируются наземной аппаратурой в виде кривых или массивов цифровых данных.

Разрабатываются способы каротажа, которые можно проводить в процессе бурения приборами, опускаемыми в скважину на бурильных трубах. При электрическом каротаже изучают:

• удельное электрическое сопротивление,
• диффузионно-адсорбционную,
• искусственно вызванную электрохимическую активность горных пород и т.п.

Для определения удельного сопротивления применяют:

• боковое каротажное зондирование (измерения 3-электродными градиент-зондами разной длины),
• боковой каротаж (измерения зондами с фокусировкой тока),
• микрокаротаж и боковой микрокаротаж.

Различие в диффузионно-адсорбционной активности пород используется в каротаже самопроизвольной поляризации, а способность пород поляризоваться под действием электрического тока — в каротаже вызванной поляризации, основанном на различии потенциалов, возникающих на поверхности контактов руд (например, сульфидных), углей с другими горными породами.

При электромагнитном каротаже изучаются:

• удельная электрическая проводимость (индукционный каротаж),
• магнитная восприимчивость (каротаж магнитной восприимчивости, КМВ),
• диэлектрическая проницаемость (диэлектрический каротаж, ДК) горных пород индукционными зондами на различных частотах 1 кГц (КМВ), 100 кГц и 40 МГц (ДК).

При магнитном каротаже измеряются:

• магнитная восприимчивость пород,
• характеристики магнитного поля.

Акустический каротаж основывается на регистрации:

• интервальных времен (скорости), амплитуд,
• других параметров упругих волн ультразвукового и звукового диапазона.

При радиоактивном каротаже (ядерно-геофизическом) в скважинах измеряют характеристики ионизирующего излучения. Широко используется изучение характеристик нейтронного и гамма-излучения, возникающих в породах при облучении их стационарным источником нейтронов (нейтрон-нейтронный каротаж и нейтронный гамма-каротаж) или источниками гамма-излучений (гамма-гамма-каротаж). Модификации радиоактивного каротажа применяются с импульсными источниками нейтронов (импульсный нейтрон-нейтронный каротаж, импульсный нейтронный гамма-каротаж) и гамма-излучения (импульсный гамма-гамма-каротаж). Естественное гамма-излучение пород исследуется в гамма-каротаже. В активационном радиоактивном каротаже изучаются характеристики излучения искусственных радиоактивных изотопов, возникающих в породах при облучении их источником ионизирующих излучений. Ядерно-магнитный каротаж заключается в наблюдении за изменением электродвижущей силы, возникающей в катушке зонда в результате свободной прецессии протонов в импульсном магнитном поле. Газовый каротаж обеспечивает изучение физическими методами содержания и состава углеводородных газов и битумов в буровом растворе, а также параметров, характеризующих режим бурения. Иногда применяются исследования, основанные на определении механических свойств в процессе бурения (механический каротаж). Околоскважинные и межскважинные исследования основаны на изучении в массивах горных пород особенностей естественных или искусственно созданных геофизических полей:

• магнитного (скважинная магниторазведка), гравитационного (скважинная гравиразведка), распространения радиоволн (радиоволновой метод, РВМ), упругих волн (акустическое просвечивание), постоянного или низкочастотного электрического (метод заряженного тела), нестационарного электромагнитного (метод переходных процессов);
• пьезоэлектрического эффекта, возникающего в горных породах под воздействием упругих колебаний (пьезоэлектрический метод);
• потенциалов вызванной поляризации, возникающих на контакте рудного тела в результате воздействия источника тока в скважине или на поверхности Земли (контактный метод поляризационных кривых) и др.

В радиоволновых методах разведки источник электромагнитных колебаний (частота 0,16-37 МГц) размещается в скважине; регистрация осуществляется с помощью приемников (антенн) в этой же скважине (околоскважинные исследования) или в соседней (межскважинные исследования). В некоторых случаях поле наблюдается на поверхности Земли. При разведке акустическим просвечиванием возбуждение и наблюдение волн осуществляется так же, как в РВМ. В методе заряженного тела:

• токовый электрод размещают в скважине против рудного тела,
• наблюдения производят в скважине или на поверхности.

Методы околоскважинных и межскважинных исследований позволяют обнаружить и оконтурить рудные тела и другие геологические образования, пересеченные скважиной или находящиеся в стороне от нее. При контроле технического состояния скважин измеряют:

• ее зенитный угол и азимут (инклинометрия),
• средний диаметр (кавернометрия),
• расстояние от оси прибора до стенки скважины (профилеметрия),
• температуру (термометрия),
• удельное электрическое сопротивление бурового раствора (резистивиметрия),
• определяют высоты подъема цемента в затрубном пространстве скважины и его качество (контроль цементирования) по данным кривым акустического и гамма-гамма-каротажа и др.

При разработке месторождения регистрируют скорости перемещения жидкости по скважине (расходометрия), вязкость заполняющей жидкости (вискозиметрия), содержание воды в последней (влагометрия), давление по стволу (барометрия) и др. Отбор проб флюидов из пласта (опробование пластов) производится опробователями пластов, которые на каротажном кабеле опускаются в скважину на заданную глубину. После этого блок отбора (башмак) прижимается к стенке скважины и кумулятивной перфорацией создается дренажный канал между пластом и прибором для подачи флюида в приемный баллон прибора. Образцы пород из стенок скважин отбирают стреляющими грунтоносами и сверлящими керноотборниками. При анализе проб определяется содержание нефти, газа и воды, а также компонентный состав газа, что дает возможность оценить нефтегазоносность пласта, литологию, наличие углеводородов, а иногда и коэффициент пористости породы. Геофизические исследования применяют при поисках и разведке нефти и газа (промысловая геофизика), угля (угольная скважинная геофизика), руд и строительных материалов (рудная скважинная геофизика) и воды (геофизические исследования гидрогеологических скважин). Получаемые данные обеспечивают расчленение разреза скважин на пласты, определение их литологии и глубины залегания, выявление полезных ископаемых (нефти, газа, угля и др.), корреляцию разрезов скважин, оценку параметров пластов для подсчета запасов (эффективную мощность, содержание полезных ископаемых), определение объема залежи нефти, газа, угля или рудного тела, оценку физико-механических свойств пород при строительстве различных сооружений и др. Геофизические исследования — основной способ геологической документации разрезов скважин, дающий большой экономический эффект за счет сокращения отбора керна и количества испытаний пластов. Повышение эффективности геофизических исследований связано с разработкой и внедрением новых методов, а также с совершенствованием методики и техники исследований; внедрением машинных методов обработки и интерпретации данных, создания цифровых каротажных лабораторий, управляемых бортовым компьютером, комплексных геолого-геохимическо-геофизических информационно-измерительных и обрабатывающих комплексов, высокоточных и термобаростойких комплексных скважинных приборов и др. Комплекс исследований должен включать все основные методы. Целесообразность применения дополнительных методов должна быть обоснована промыслово-геофизическим предприятием. Комплексы методов исследований уточняют в зависимости от конкретных геолого-технических условий по взаимно согласованному плану между геофизической и промыслово-геологичсской службами. Заключения об интервалах негерметичности обсадной колонны, глубине установки оборудования, НКТ, положения забоя, динамического и статического уровней, интервале прихвата труб и привязке замеряемых параметров к разрезу, герметичности забоя выдаются непосредственно на скважине после завершения исследований, а по исследованиям, которые проводятся для определения интервалов заколонной циркуляции, распределения и состояния цементного камня за колонной, размеров нарушений колонны, — передаются по оперативной связи в течение 24 час после завершения измерений и через 48 час — в письменном виде. В заключении геофизического предприятия приводятся результаты ранее проведенных исследований (в том числе и не связанных с КРС), а в случае их противоречия с данными предыдущих исследований, указываются причины. Перед началом геофизических работ скважину заполняют жидкостью необходимой плотности до устья, а колонну шаблонируют до забоя. Основная цель исследования — определение источников обводнения продукции скважины. При выявлении источников обводнения продукции в действующих скважинах исследования включают измерения высокочувствительным термометром, гидродинамическим и термокондуктивным расходомерами, влагомером, плотномером, резистивиметром, импульсным генератором нейтронов. Комплекс исследований зависит от дебита жидкости и содержания воды в продукции. Привязку замеряемых параметров по глубине осуществляют с помощью локатора муфт и ГК. Для выделения обводнившегося пласта или пропластков, вскрытых перфорацией, и определения заводненной мощности коллектора при минерализации воды в продукции 100 г/л и более в качестве дополнительных работ проводят исследования импульсными нейтронными методами (ИНМ) как в эксплуатируемых, так и в остановленных скважинах:

• в случаях обводнения неминерализованной водой эти задачи решаются ИНМ по изменениям до и после закачки в скважину минерализованной воды с концентрацией соли более 100 г/л;
• измерения проводятся в комплексе с исследованиями высокочувствительным термометром для определения интервалов поглощения закачанной воды и выделения интервалов заколонной циркуляции;
• измерения ИНМ входят в основной комплекс:
• при исследовании пластов с подошвенной водой, частично вскрытых перфорацией,
• при минерализации воды в добываемой продукции более 100 г/л,
• по результатам измерений судят о путях поступления воды к интервалу перфорации — подтягиванию подошвенной воды по прискважинной зоне коллектора или по заколонному пространству из-за негерметичности цементного кольца.
• оценку состояния выработки запасов и величины коэффициента остаточной нефтенасыщенности в пласте, вскрытом перфорацией, проверяют исследованиями ИНМ в процессе поочередной закачки в пласт 2 водных растворов, различных по минерализации.

По результатам измерения параметра времени жизни тепловых нейтронов в пласте вычисляют значение коэффициента остаточной насыщенности. Технология работ предусматривает закачку 3-4 м3 раствора на 1 м толщины коллектора. Закачку раствора проводят отдельными порциями с замером параметра до стабилизации его величины. Состояние насыщения коллекторов, представляющих объекты перехода на другие горизонты или приобщения пластов, оценивают по результатам геофизических исследований. При минерализации воды в продукции более 50 г/л проводят исследования ИНМ.

При переводе добывающей скважины под нагнетание обязательными являются исследования гидродинамическим расходомером и высокочувствительным термометром, которые позволяют выделить отдающие или принимающие интервалы и оценить степень герметичности заколонного пространства.

Геофизические исследования скважин | это… Что такое Геофизические исследования скважин?

Геофизи́ческие методы иссле́дования сква́жин — комплекс физических методов, используемых для изучения горных пород в околоскважинном 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.

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)
Сейсмоакустические	метод акустического каротажа
сейсмический каротаж
Магнитные	метод естественного магнитного поля
метод искусственного магнитного поля

Электрические 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.

Методы электрического каротажа, основанные на дифференциации горных пород по УЭС, называют методами сопротивления. Их реализуют с помощью измерительных установок — зондов. Существуют нефокусированные и фокусированные зонды.

Электрический каротаж нефокусированными зондами

Электрический каротаж нефокусированными зондами получил название метода кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трехэлектродные. 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.

Обработка диаграмм может включать нормировку данных, приведение их к определённой системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов, фильтрацию, приведение 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.

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.

Семиэлектродные 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 трехэлектродных зондов БК, не требующих применения автоматических компенсаторов и управляемых генераторов.

Боковой микрокаротаж (БМК) основан на применении микрозондов 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.

Ядерно-геофизические методы

К ним относятся различные виды каротажа основанные на изучении естественногго 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 водородосодержания в породе, её пористости.

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

Сейсмоакустические методы

Акустический каротаж

Акустическим каротажом (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

Основная статья: 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. swab) — возбуждение скважины или откачка из неё жидкости посредством вакуумного поршня — сваба; Инклинометрия-определение ориентации скважины в пространстве; Различные методы опробования пластов и отбора грунта.

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, гидродинамических параметров пластов.

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, гидродинамические исследования скважин (регистрация кривых восстановления уровней и восстановления давления — КВУ — КВД, гидропрослушивание) и некоторые другие виды и методы каротажей.

Литература

• Калинникова М. В., Головин Б. А., Головин К. Б. Учебное пособие по геофизическим исследованиям скважин. — Саратов, 2005. — ISBN 5-292-01892-9
• Хмелевской В. К. Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1. — Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 1997.
• Мейер В. А. «Геофизические исследования скважин» 1981 г.
• Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. Москва 2002 г.
• Техническая инструкция по проведению ГИС на скважинах при подземном скважинном выщелачивании Алмата
• ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН. Справочник мастера по промысловой геофизике. Мартынов В. Г., Лазуткина Н. Е., Хохлова М. С., Н. Н. Богданович, А. С. Десяткин, В. М. Добрынин, Г. М. Золоева, А. И. Ипатов, К. В. Коваленко, Д. А. Кожевников, М. И. Кременецкий, В. И. Кристя, В. В. Кульчицкий, А. Н. Малев, В. Д. Неретин, В. В. Стрельченко, В. Г. Цейтлин. — Издательство «Инфра-Инженерия», 2009 г.
• Практические аспекты геофизических исследований скважин (Т. Дарлинг). — М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008.г

Ссылки

• http://www.karotazhnik.ru/