Оценка методологического обеспечения бурения скважин

УЭС меняется от 10 ^-3 до 10 омм.Удельное сопротивление неглинистых пород. Горные породы проводят электрический ток в основном за счет наличия в их поровом пространстве водных растворов солей. В связи с этим удельное сопротивление неглинистой породы р_вп гранулярного строения, поры которой полностью насыщены водой, зависит от р_в этой воды, ее количества и характера распределения в породе, определяемых соответственно коэффициентом пористости k_п и структурой порового пространства. Для неглинистых пород Р_н зависит не только от степени их насыщения водой, но и от характера распределения в поровом Р_н пространстве воды, нефти и газа. В связи с этим величина Р_н часто называется параметром насыщения. Удельное сопротивление глинистых пород. Э лектропроводность такой породы определяется не только проводимостью воды, но и поверхностной проводимостью глинистых частиц, точнее, гидратационной пленки, покрывающей их поверхность. Поверхностная проводимость проявляется тем значительнее, чем выше глинистость породы и меньше минерализация насыщающей воды. Относ-ое сопротивление глинистой породы, соответствующеенасыщению высокоминерализованной водой, при которой влияние поверхностной проводимости минимально, называют предельным Р_п.. Удельное сопротивление пород с трещинной и каверновой пористостью. Наряду с межзерновой (первичной) пористостью k_п.м значительную роль играют поры вторичного происхождения k_п.вт трещины, каверны и другие пустоты выщелачивания. Каверны заметного влияния на удельное сопротивление пород не оказывают. Наличие трещин, заполненных электролитом, вызывает существенное снижение сопротивления по сравнению со снижением сопротивления, обусловленным межзерновой пористостью такого же объема.

20. Термометрия, тепловое поле земли, кривые, решаемые задачи

Термометрические методы исследования разрезов скважин основаны на изучении распространения в скважинах и окружающих их горных породах естественных (геотермия) и искусственных тепловых полей. Интенсивность и распространение тепловых полей зависят от термических свойств, геометрических форм и размеров исследуемых сред. Термические свойства горных пород характеризуются теплопроводностью или удельным тепловым сопротивлением, тепловой анизотропией, удельной теплоемкостью и температуропроводностью. Тепловые поля в нефтеносных и газоносных горизонтах образуются при вскрытии и разработке пластов. Распределение естественного теплового поля в толще земной коры зависит от литологического, тектонического и гидрогеологического факторов, на изучении которых основано решение следующих задач:

-Литолого-тектонические и гидрогеологические задачи региональной геологии

-Детальное исследование разреза скважин

В геофизике используется метод искусственного теплового поля, он основан на различие тепловых св-в изучаемых сред. ИТП создают при помощи нагретой промывочной жидкости, а так же газотермической реакции в методе АКЦ. Метод искусственного теплового поля позволяет решать следующие задачи: 1) определение термодинамических и газогидродинамических характеристик эксплуатируемых объектов 2) изучение технического состояния скважин.

Термограмма представляет кривую изменения естественных температур по разрезу скважины. Наклон кривой к оси глубин определяется величиной геотермического градиента. Среди осадочных пород наибольшее значение геотермического градиента соответствует глинам и аргиллитам, меньшее - неглинистым песчаникам и карбонатным породам. По термограмме можно выделить газоносные пласты. Они отмечаются интервалами пониженных температур, возникающих при охлаждении газа вследствие его расширения в момент поступления в скважину.

Термометрия исп-ся для определения высоты подъема цемента (не даёт оценки качеству затвердевания). Это основано на экзотермической реакции затвердевания цемента (выделяется теплота, и термометр эту теплоту улавливает)

21. Оценка высоты подъема цементного камня по данным ГИС

Метод термометрии. Определение местоположения цемента в затрубном пространстве по данным термических исследований основано на фиксировании тепла, выделяющегося при твердении цемента. Метод позволяет установить верхнюю границу цементного кольца и выявить наличие цемента в затрубном пространстве. Зацементированный интервал отмечается на термограмме повышенными значениями температуры на фоне общего постепенного возрастания ее с глубиной. Чем больше цемента участвует в реакции, тем значительнее тепловой эффект. Как правило, песчаным породам соответствуют пониженные температурные аномалии, глинистым – повышенные.

Метод радиоактивных изотопов. Метод основан на регистрации интенсивности гамма-излучения радиоактивных изотопов, добавленных в цементный раствор при его приготовлении. Обычно применяют коротко живущие изотопы, например, йод – 131, рубидий – 86, железо – 59, цирконий – 95. Наличие цемента и его уровень отмечаются повышенными значениями гамма-активности. На практике используют измерительные установки двух типов. Установки первого типа содержат источник и 3-4 детектора гамма-излучения, расположенных равномерно по периметру зонда. Детекторы взаимно экранированы и каждый из них дает информацию, фиксируемую в виде отдельной кривой. Совокупность кривых трех- и четырехканального приборов называется цементограммой. В случае регистрации рассеянного гамма-излучения вращающимся зондом полученная кривая называется круговой цементограммой.Если обсадная колонна центрирована в стволе скважины, а затрубное пространство равномерно заполнено цементом или жидкостью, то значения кривых будут одинаковыми, а значения, регистрируемые прибором второго типа - независимыми от угла поворота экрана.

Акустический метод. Этот метод основан на измерении амплитуды продольной упругой волны, распространяющейся по колонне, цементному кольцу и породе, и регистрации времени распространения этих колебаний. Скважинный прибор АКЦ представляет собой двухэлементный зонд, центрируемый в колонне. Когда за колонной цемента нет или он имеется, но по всему периметру не сцеплен с колонной, приемник отмечает продольную волну по колонне. Она имеет максимальную амплитуду вследствие малого затухания и время пробега, соответствующее скорости распространения упругих воли в стали (V = 5400 м/сек). Против муфтовых соединений колонны наблюдается уменьшение амплитуды колебаний в связи с рассеянием энергии на резьбовых соединениях и увеличение времени пробега ("звенящая" колонна). Если цементное кольцо сцеплено только с колонной, то упругая волна по колонне будет резко ослаблена вследствие демпфирующего влияния цементного кольца и амплитуда Ак будет на уровне помех. В этом случае к приемнику с заметной амплитудой придет волна по цементному кольцу, в котором скорость распространения упругих колебаний невелика (Vц = 2500 м/сек). Измерение аппаратурой АКЦ проводится через 1-2 суток после заливки цементного раствора. Масштаб регистрации Ак выбирается так, чтобы в зацементированной части скважины регистрируемый сигнал был близок к порогу чувствительности аппаратуры.

Билет 8

22. Организация и проведение ГИС

Промыслово-геофизическое предприятие (контора, экспедиция, отдельно действующая партия) действуют на основании плана и сметы на геофизические работы в скважинах. Установлен следующий порядок проведения геофизических работ. Перед выездом на скважину начальник партии получает наряд, в котором указывается общий объем работ, в том числе по видам исследований и интервалам, данные о времени проведения работ, о конструкции скважин и т.д. Затем он информирует своих подчиненных о характере предстоящих работ, проверяет готовность аппаратуры и оборудования, если необходимо, получает взрывчатые вещества, средства взрывания. Материалы геофизических исследований после окончания работ на буровой сдаются в интерпретационную партию, а наряд на работу и акт о выполнении - диспетчерской службе.

В технологию проведения промыслово-геофизических исследований скважин входят подготовительные работы на базе и буровой, спуск-подъем приборов и кабеля, регистрация диаграмм, их предварительная обработка и оформление перед передачей в бюро обработки и интерпретации. Подготовительные работы на базе включают: получение наряда на проведение геофизических исследований, проверку работоспособности наземной и глубинной аппаратуры, профилактический осмотр и проверку подъемника и лаборатории. Работы на буровой начинаются в том случае, если к приезду каротажной партии или отряда буровая подготовлена к работе в соответствии с Техническими условиями на подготовку скважин для проведения геофизических работ. Геофизические измерения в скважине проводятся согласно требованиям Технической инструкции по проведению геофизических исследований в скважинах. По прибытии на буровую проводятся следующие подготовительные работы: 1) устанавливают подъемник на 25-40 м от устья скважины; 2) на расстоянии 5—10 м от подъемника устанавливают лабораторию; 3) устанавливают и закрепляют направляющий и подвесной ролики или блок-баланс; 4) заземляют лабораторию и подъемник при помощи отдельных заземлений; 6) проводят внешние соединения лаборатории и подъемника, станцию подключают к питающей сети, лабораторию — к датчику глубин и подъемнику, а измерительную и питающую схемы лаборатории - к кабелю через коллектор подъемника; 5) устанавливают на подвесном ролике 5 или блок-балансе датчики глубин и натяжения, магнитный меткоуловитель; 6) поднимают подвесной ролик с пропущенным через него кабелем с помощью бурового оборудования па высоту 25-30 м над устьем скважины; 7) устанавливают после спуска зонда или глубинного прибора в устье скважины показания на сметчиках, равные расстоянию от точки отсчета глубин скважины до глубинного прибора зонда. Спуск и подъем глубинных приборов на кабеле осуществляются с соблюдением мер предосторожности, контроля его скорости.

23. Кавернометрия - профилеметрия. Принцип действия, решаемые задачи

Кавернометрия. В породах различной литологии фактический диаметр скважины не всегда соответствует диаметру долота. При этом наблюдается как уменьшение диаметра скважины, так и увеличение его, иногда весьма значительное. Данные о фактическом диаметре скважины необходимы для уточнения геологического разреза и используются при количественной интерпретации. Измерение фактического диаметра скважины осуществляется каверномерами. Кривая измерения диаметра по стволу скважины называется кавернограммой. Применяются каверномеры типа СКС, СКТ и СКО, которые имеют по четыре измерительных рычага с двумя плечами - длинным и коротким. Принцип действия всех существующих типов каверномеров одинаков и состоит в преобразовании механических перемещений мерных рычагов в электрические сигналы, которые передаются по кабелю на поверхность, а затем в регистрирующий прибор.

Профилеметрия. Ствол скважины в сечении не всегда является кругом. Несоответствие формы сечения ствола необсаженной скважины кругу свидетельствует о наличии в ней желобов, которые образуются из-за искривления скважины и воздействия на ее стенки замковых соединений бурильных труб. Обсадные колонны также могут изменить свое круговое сечение за счет смятия. Измерение диаметров необсаженных и обсаженных скважин одновременно в нескольких вертикальных плоскостях осуществляется скважинными профилемерами. Обычно измеряют диаметр скважин в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. Для определения профиля необсаженных скважин используют каверномер-профилемер СКП-1. Диаметр скважины определяется этим прибором по величине раскрытия двух пар независимо перемещающихся измерительных рычагов. Эти рычаги раскрываются с помощью электромагнита. Качество кавернограммы и профилеграммы оценивается по величинам диаметра скважины против плотных непроницаемых пластов, в которых диаметр скважины должен быть равен номинальному диаметру скважины.

24. Определение k_п по комплексу ГИС

По сообщаемости пор друг с другом разл-ют пористость общую, открытую, закрытую, харак-я вел-у каждой из них соответ-но коэф-ми k_П , k_П.О. , k_П.З. ,причем k_П =k_П.О. +k_П.З. По морфологии разл-ют поры межзерновые, каверны и трещины. По способности пор принимать, содер-ть и отдавать свободную Ж и Г различают пористость эффект-ю и неэффект-ю, закрытая пористость всегда неэффективна. Наличие эффективной пористости - это св-во породы-коллектора. Методами ГИС одновременно опр-т и k_П и k_П.О.:

Опр-е kn по данным метода сопр-й: Водоносный колл-р: Вел-ну k_n можно опр-ть: по уд-му сопрот-ю р_вп колл-ра, полностью насыщенного пластовой водой с уд-м сопрот-ем р_в ; по уд-му сопрот-ю промытой зоны р_пп или зоны проник-ия р_зп водоносного-коллектора.

Опр-ие k _п по ГГК. Это определение проводят для пород известного минерального состава посоотношению, связывающему общую σ и минералогическую σ_ск плотности пород и плотность σ_ж жидкости, насыщающей поры. Для водоносных и нефтенасыщенных пород σ_ж принимают равной плотности фильтрата ПЖ и ЗП, так как глубинность исследований незначительна. В газонасыщенных породах влияние остаточного газа занижает вычисленные значения пористости. В породах известного состава, поры которых заполнены жидкостью, абсолютная погрешность определения k_п составляет ±2%. По сравнению с другими видами каротажа значения пористости, вычисленные по ГГК, менее подвержены влиянию глинистости, вследствие близости плотностей кварца

Опр-ие k _п по АК. Это определение проводят по уравнению среднего времени ,где ∆t_ск и ∆t_ж - интервальные времена в минеральном скелете породы и жидкости, заполняющей поры. k _п =(∆t -∆t_ск )/ (∆t_ж -∆t_ск ). Абсолютная погрешность определения по АК пористости пород известного литологического состава составляет 1.5-2%.

Билет 9

25. Факторы, влияющие на регистрируемое р_к

В однородной среде кажущееся сопротивление равно удельному сопротивлению среды. В скважине среда неоднородна и кажущееся сопротивление зависит от многих факторов, характеризующих эту электрическую неоднородность, а также от типа и коэффициента зонда. Значение кажущегося сопротивления, измеренное в скважине, зависит от удельного сопротивления изучаемого пласта . Кроме того, кажущееся сопротивление зависит от удельных сопротивлений вмещающих пласт пород , бурового раствора и зоны его проникновения, от мощности пласта, диаметра скважины, глубины проникновения раствора, а также от типа и размера применяемого зонда . В одном и том же пласте конфигурация кривых кажущегося сопротивления существенно зависят от типа и размера применяемого зонда и соотношения мощности пласта и размера зонда. Чтобы исключить влияние этих факторов, проводят измерения КС пластов набором однотипных зондов разных длин. При малых размерах зонда (L«d_c ) измеряемое кажущееся сопротивление определяется главным образом сопротивлением бурового раствора р_с ; при увеличении размера зонда на величину р_к все больше влияют сопротивления р_п и р_зп , а при значительном превышении размера зонда над диаметром скважины (L>>d_с ) и глубиной проникновения фильтрата бурового раствора (L>D_зп ) величина р_к приближается к истинному значению. Влияние зоны проникновения на ρ_к , возможны два случая: 1)сопротивление бурового раствора больше сопротивления пластового флюида; 2)наоборот. В первом случае поры пласта заполнены минерализованной пластовой водой, значит, зона проникновения увеличивает ρ_к и чем выше глубина исследования, тем меньше влияние на него. Во втором случае концентрация солей в растворе выше и пластовая вода – пресная, либо это – нефть (газ). Величина ρ_к снижается.

26. Технологический контроль за бурением скважины, решаемые задачи

Комплексные ГИС в процессе бурения. Этот комплекс включает следующие группы методов, основанные на изучении: а) показателей бурения; б) характеристик гидравлической системы; в) изменения свойств бурового раствора; г) свойств шлама. Методы изучения показателей бурения. Методы изучения скорости бурения, числа оборотов долота и нагрузки на долото. Важнейшим среди всех является метод продолжительности бурения (механический каротаж). Он основан на изучении времени, затрачиваемого на бурение определенных интервалов глубины.

Методы изучения характеристик гидравлической системы. Эти методы основаны на непрерывном наблюдении за давлением на устье скважины (метод давления) и за разностью расходов бурового раствора на входе в скважину Q_BX и на выходе из нее Q_ВЫХ (фильтрационный метод). Фильтрационный метод. При вскрытии коллекторов возможно значительное изменение объема бурового раствора за счет поглощения фильтрата или притока жидкости из пласта. В первом случае ΔQ > 0, во втором ΔQ < 0. Различие в значениях Q_BX и Q_ВЫХ ощущается на поверхности практически с момента начала вскрытия коллекторов. Метод давления. Этот метод основан на непрерывной регистрации давления на стояке. При бурении непроницаемых пород на посеянном режиме это давление плавно растет с глубиной, а при вскрытии коллекторов уменьшается за счет фильтрации бурового раствора и разрядки зоны повышенного давления в поддолотном пространстве. Этот эффект практически мгновенно отражается на величине давления.

Методы изучения свойств бурового раствора. Для получения информации о проходимых скважиной породах и об изменениях условий бурения предложено регистрировать (в функции глубины скважины) такие параметры бурового раствора, как нефте- и газосодержание (геохимические методы), температура (желобная термометрия), плотность, вязкость, радиоактивность, электрическое сопротивление и др.

Методы изучения шлама. При изучении шлама получают информацию о составе и плотности горных пород, их прочности, абразивных, емкостных и фильтрационных свойствах, о характере насыщающего поры флюида. Станции геолого-технологического контроля. Для проведения исследований в процессе бурения разработаны станции геолого-технологического контроля. В современных станциях ГТИ предусмотрена регистрация информации не только в аналоговой, но и в цифровой форме. Получаем диаграммы следующих параметров: давления бурового раствора на стояке, температуры, значения рН, плотности, удельного электрического сопротивления и суммарного газосодержания бурового раствора на входе и выходе из скважины, параметров фильтрационного метода (уровня бурового раствора в доливочной емкости, расхода его на входе и выходе), потенциала бурового инструмента относительно контура буровой.

27. Естественная радиоактивность горных пород

Радиоактивность-способность некоторых атомных ядер самопроизвольно распадаться с испусканием α, β, γ лучей, а иногда и других частиц. Альфа-лучи - это поток частиц, которые являются ядрами атомов гелия (₂ Не⁴ ) При прохождении через вещество α -частицы сильно ионизируют атомы и поэтому быстро теряют энергию. Длина их пробега в твердом веществе измеряется микронами. Бета-лучи представляют собой поток электронов, имеющих большую скорость. Проникающая способность β -частиц не превышает 8-9 мм в горных породах. Гамма-лучи представляют собой электромагнитное излучение с малой длиной волны. Длина пробега γ - квантов в горных породах достигает десятков сантиметров. Благодаря высокой проникающей способности они являются основным видом излучений, регистрируемых в методе естественной радиоактивности. Энергию частиц выражают в электрон-вольтах (эВ). Воздействие гамма-излучения на среду количественно оценивается в рентгенах. Из естественных радиоактивных элементов наиболеераспространены уран U²³⁸ ,торий Тh²³² и изотоп калияК⁴⁰ . Радиоактивность осадочных пород, как правило, находится в прямой зависимости от содержания глинистого материала. Глина хороший адсорбент, в ней скапливается большинство радиоактивных элементов, а песчаники, известняки и доломиты наоборот. Наименьшую радиоактивность имеют соли, ангидриты, угли.

Билет 10

28. Электрическое поле изотропной среды. Анизотропия

Анизотропия - неравномерность свойств в разных направлениях. Электрическая анизотропия горных пород проявляется в зависимости УЭС породы от различных направлений пропускания тока. Истинное УЭС вкрест слоистости превышает УЭС вдоль нее. Причины, вызывающие анизотропию свойств горных пород (различные значения свойств в разных направлениях): слоистость, особенности текстуры и структуры, существование преобладающего направления трещиноватости, наличие напряженного состояния и др. Многие осадочные породы с явно выраженной слоистостью (микрослоистостью) являются анизотропными по удельному электрическому сопротивлению. В породах с определенной ориентировкой удлиненных или сплюснутых зерен анизотропия может быть следствием зернистости. Будем различать случаи анизотропии электрических свойств для горизонтально-слоистых сред и негоризонтальных напластований. На практике мы изучаем только второй случай. Когда анизотропная толща залегает наклонно или вертикально, то анизотропия


29-04-2015, 00:37