Геофизические исследования скважин – комплекс физических методов, используемых для изучения горных пород в около скважинном и межскважинном пространствах. Исследования ведутся при помощи геофизического оборудования. При геофизическом исследовании скважин применяются все методы разведочной геофизики.
Геофизические методы исследования скважин используют сегодня для бескернового геологического изучения разрезов скважин, выделения и промышленной оценки коллекторов нефти и газа, контроля технического состояния скважин при бурении, при проектировании разработки нефтяных и газовых месторождений и контроле над ней.
Целью данной курсовой работы является обработка данных комплекса методов ГИС для изучения литологического состава пород слагающих разрез скважины Славаньская.
В ходе работы были определены породы, слагающие разрез скважины, выделены слои, их границы и определены мощности.
Многие месторождения полезных ископаемых, открытые в последнее время на территории Беларуси были разведаны и изучены благодаря проведению геофизических исследований скважин.
1 Физические предпосылки применения методов ГИС
1.1 Акустические методы исследования скважин
Акустический метод (AM) основан на измерении параметров упругого волнового поля в скважинах в звуковом (3кГц — 20 кГц) и ультразвуковом (20 кГц — 2 МГц) диапазонах. Поскольку разрешающая способность волновых методов зависит от длин волн, т.е. от частотного диапазона колебаний, AM отличается от сейсмических методов, не только методикой и типом регистрируемых волн, но, прежде всего, своей разрешающей способностью. Основное распространение получили акустические методы на головных волнах. Однако в настоящее время развитие получают и методы отраженных волн. АМ заключается в измерении скорости распространения упругих волн ультразвуковой частоты и их затуханию, в соответствии с этим делится на акустический каротаж (АК) по скорости и затуханию.
1.1.1 Акустический каротаж по скорости
АК по скорости – акустический каротаж, основанный на изучении скорости распространения упругих волн в породах путем измерения интервала времени.
1.1.2 Акустический каротаж по затуханию[1]
Этот вид АК основан на изучении характеристик затухания упругих волн. Упругие колебания ультразвуковой частоты (десятки килогерц) при прохождении через горную породу заметно ослабляются (затухают).
Акустический каротаж скважин
... растворе), заполняющей скважину. Отношение преобладающих длин волн к периметру скважины может меняться от 0,01 до 0,5.[1] Для выяснения физической сущности метода акустического каротажа рассмотрим в ... (1.1) где р — давление сил упругости, называемое акустическим давлением, скалярная функция, являющаяся потенциалом скорости; колебательная скорость; ; — плотность жидкости; К— модуль объемной упругости, ...
Поглощение упругих колебаний породой происходит вследствие необратимых процессов преобразования энергии колебаний в тепловую энергию, что приводит к уменьшению амплитуды принимаемых сигналов. Затухание обусловлено в основном следующими причинами: поглощением вследствие неидеально упругой среды; распространением энергии во все больший объем среды в результате расширения фронта волны при ее движении; рассеянием и дифракцией волн на неоднородностях среды и вследствие многократных отражений и пре6ломлений на границах сред с различными скоростями распространения колебаний. Этим объясняется сильное влияние на затухание упругих колебаний глинистости, трещиноватости, кавернозности пород и характера их насыщения.
Акустические параметры горных пород функционально связаны с их физико-механическими свойствами, пористостью, структурой порового пространства и характером насыщения. Характеристики акустических сигналов, зарегистрированных в обсаженных скважинах, тесно связаны с состоянием обсадки и, в частности, с качеством контактов цемент-порода и цемент-колонна. Все это создает предпосылки для применения AM при решении широкого круга задач нефтегазовой, угольной и рудной геофизики, а также при инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях.[2]
1.2 Исследования скважин методом гамма-каротажа
Гамма-каротаж (ГК) заключается в измерении γ-излучения естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ), содержащихся в горных породах, пересеченных скважиной. Интенсивность и энергетический спектр регистрируемого излучения зависит от состава, концентрации и пространственного распределения ЕРЭ, а также от плотности и эффективного атомного номера горных пород.
Наиболее распространенными ЕРЭ являются: уран (и образующийся из него радий или торий, и калий).
Каждая из разновидностей горных пород характеризуется своим диапазоном изменения содержаний ЕРЭ и, соответственно, своим диапазоном естественной радиоактивности.
У магматических пород максимальной активностью отличаются кислые породы (в основном, из-за повышенного содержания калия, в котором содержится около 0,7 процентов радиоактивного изотопа К40), минимальной — ультраосновные породы. Среди осадочных пород наиболее активны глины, обладающие высокой адсорбционной способностью, менее активны песчаники и, наконец, наименьшей активностью обладают известняки и доломиты, а также гидрохимические осадки (гипс, ангидрит, каменная соль).
Исключение представляют только калийные соли, отличающиеся повышенной активностью, благодаря содержащемуся в них калию.[1]
1.3 Исследования скважин методом бокового каротажа
Метод бокового каротажа (БК) направлен на устранение основного недостатка классического метода кажущегося сопротивления (КС), заключающегося во влиянии скважины, точнее, заполняющего ее бурового раствора, на измеренное кажущееся сопротивление ρк. Синонимами этого метода являются: метод фокусированных зондов, метод сопротивления экранированного заземления (СЭЗ).
Наиболее ценные результаты этот метод дает при каротаже тонких пластов (h<1,2 м) при большой разнице в сопротивлениях между пластами, вмещающими породами и буровым раствором (ρпл / ρ0 > 100 и ρВМ/ ρо > 10), т.е. именно в тех случаях, когда обычные зонды дают очень плохие результаты из-за экранирования тока тонкими высокоомными пластами и из-за сильного влияния скважины и вмещающих пород. БК применяется в нескольких вариантах: с трехэлектродными, семи-электродными и многоэлектродными зондами.
Исследование скважин методом установившихся режимов работы
... следующие методы исследований скважин и пластов: гидродинамические, дебитометрические, термодинамические и геофизические. 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 ...
Принцип действия зондов БК основан на том, что в зонде, помимо основного питающего электрода А, имеются дополнительные — фокусирующие (или экранные) электроды А1 и А2.
Электрические потенциалы основного и фокусирующего электродов поддерживаются очень близкими между собой, что заставляет ток, стекающий с основного электрода, направляться перпендикулярно оси скважины, в ее стенки. В результате сопротивление бурового раствора, вмещающих пород и ограниченная мощность пластов оказывают меньшее
влияние на измеряемую величину, которая в БК носит название эффективного сопротивления — ρэ.[1]
1.4 Исследование скважин методом нейтронного гамма-каротажа
В нейтронном гамма-каротаже (НГК) измеряется искусственно вызванное гамма- излучение горных пород. Для возбуждения этого излучения стенки скважины бомбардируют нейтронами. Скважинный снаряд НГК включает в себя источник нейтронов и детектор гамма- излучения.
Этот метод основан на различной способности горных пород рассеивать и поглощать нейтроны. Нейтроны высоких энергий при выходе из источника замедляются до тепловых (Е ~ 0,025 эВ).
Наиболее интенсивный замедлитель в породах — водород. Медленные или тепловые нейтроны характеризуются большой вероятностью захвата их ядрами атомов элементов той среды, в которой происходит замедление. В породах типичного осадочного комплекса наиболее вероятной реакцией при захвате нейтрона является nγ-реакция радиационного захвата. В результате nγ-реакции возникает радиационное гамма-излучение, которое является измеряемым параметром в нейтронном гамма-методе.
Метод НГК является одним из ведущих методов исследования скважин нефтяных и газовых месторождений. В комплексе с другими методами нейтронный гамма-каротаж применяется для литологического расчленения разрезов скважин, выделения коллекторов, оценки пористости, отбивки водонефтяного и газонефтяного контактов и т.п.[1]
1.5 Кавернометрия
Кавернометрия (КМ) заключается в измерении среднего диаметра буровой скважины. Фактический диаметр скважины не всегда определяется диаметром бурового наконечника (долота).
Так, на хрупких породах (ископаемых углях), в зонах дробления диаметр скважин увеличивается по сравнению с номинальным dН; из-за выкрашивания и вывалов пород в скважине образуются каверны. Каверны образуются и в глинистых пластах из-за размывания глин в процессе бурения. Уменьшение диаметра по сравнению с номинальным наблюдается обычно против пластов-коллекторов. Благодаря хорошей проницаемости в них задавливается буровой раствор. Из-за малого диаметра пор в пласт проникает только фильтрат (жидкая основа) бурового раствора, а глина оседает на стенках скважины, образуя глинистую корку, которая уменьшает диаметр скважины.
Знание диаметра скважины необходимо для решения как технических, так и геологических задач. Так, например, знать диаметр скважины нужно для того, чтобы правильно установить обсадную трубу в скважине, рассчитать объем цемента, необходимого для закрепления обсадных колонн, правильно выбрать скважинные приборы для каротажа.[4]
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН НА НОВО-ПОКУРСКОМ ...
... (Дата) (Ф.И.О.) ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы Дипломной работы (бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации) Капарулину Александру Львовичу Тема работы: Результаты анализа геофизических исследований скважин на Ново-Покурском нефтяном месторождении (ХМАО) Утверждена ...
2 Определение мощностей и границ пластов по диаграммам методов ГИС
2.1 Определение границ пластов по диаграммам акустического метода
Диаграммы ∆Т, пригодные для интерпретации, должны удовлетворять
1) Кривые Т1 , Т2 короткого и длинного
2) Значения ∆T = Т2 — Т1 в эталонных средах соответствуют характерным для них значениям (табл. ).
3) Повторные кривые Т1 и Т2 отличаются от первоначальных не более чем на 1,5 %, а кривые ∆Т — не более чем на 3 процента.
Таблица 1. Характерные значения ∆Т в опорных средах.[2]
Кривые Т1 , Т2, ∆Т, не удовлетворяющие одному из перечисленных требований, являются браком и интерпретации не подлежат. Наиболее серьезный недостаток кривой ∆Т – наличие ложных аномалий ( «бросков» ), иногда выходящих за пределы интервала ∆Tmin+∆Tmax. Эти аномалии, вызванные проскальзыванием циклов, обычно соответствуют интервалам повышенного затухания. и положительной аномалии на кривой Т2 при отсутствии аномалии на кривой Т1 .
Определение границ пластов выполняется в соответствии с изложенным выше правилом для объектов, отмечаемых максимумом ∆Т.
Отсчет ∆Т в пределах аномалии проводят для участков разреза, отмечаемых номинальным диаметром dн или dc < dн на кавернограмме; пласты, где dc > dн не интерпретируются. Поскольку во внимание не принимаются пласты толщиной h < L, влияние вмещающих пород на ∆Т не учитывают. Влиянием скорости подъема зонда v и постоянной t интегрирующей ячейки на ∆Т пренебрегают при v < 1000 м/ч, t < 0,5 с.[2]
Рисунок 1. Теоретические формы аномалий и определение границ пластов по диаграммам акустического зонда.[2]
∆L=L1-L2 — расстояние между приемниками (база зонда)
2.2 Определение границ пластов по диаграммам гамма-каротажного и нейтронного гамма-каротажного метода
Обработка диаграммы ГМ начинается с ее просмотра и определения границ пластов. В разрезе выделяются пласты, соответствующие низким показаниям ГМ, средним и очень высоким. Границы определяются по началу подъема кривой в подошве и началу спада — в кровле (пласты повышенной радиоактивности)(рис. 2).
Границы, выделенные по показаниям ГМ, достаточно хорошо согласуются с границами по данным других методов.[2]
Границ пластов по диаграммам НГК определяются, главным образом, также как и по диаграммам ГК.
Рисунок 2. Примерная форма аномалии на диаграмме гамма-метода против пласта повышенной радиоактивности.[2]
