Лекция 1. Скважина как объект разведки недр и геофизических исследований

Геофизические исследования скважин

Геофизические методы исследования скважин (ГИС) – один из разделов разведочной (прикладной) геофизики, совокупность физических методов, предназначенных для изучения горных пород в околоскваженном и межскваженном пространстве. К ГИС (ГИРС) также относят изучение технического состояния и режима эксплуатации скважин, отбор проб флюидов из стенок скважин, перфорацию и торпедирование.

ГИС, согласно принятой терминологии, еще называют каротажем (от франц. сarottage – отбор грунтов из скважин), а в нефтегазовых скважинах – промысловой геофизикой.

Скважина долгие годы, да и сейчас является важнейшим источником информации о строении недр и местонахождении полезных ископаемых, а также единственным технологическим способом добычи нефти и газа. Скважина – горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или с подземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту, диаметр которой много меньше ее глубины.

В каждой бурящейся скважине производят исследование вскрываемого ею разреза, определение последовательности и глубины залегания пластов, их литологических свойств, нефтегазоносности и водоносности. Такое изучение возможно путем сплошного отбора керна равномерно по всему стволу. Однако каждый отбор керна сопровождается подъемом всего бурового инструмента. Это резко увеличивает стоимость и время бурения. Также керн не всегда удается извлечь из нужного интервала и образцы обязательно должны извлекаться без техногенных деформаций с сохраненной структурой и текстурой и максимально возможным сохранением пластового флюидонасыщения. Результаты каротажа, заменяющие частично или полностью отбор керна, изображаются в виде кривых изменения физических свойств пород вдоль скважины – каротажных диаграмм. Шаг регистрации составляет 0,1 или 0,2 м по стволу скважины.

Бурение и крепление стенок скважины проводится по следующей схеме. Бурение и крепление скважин заключается в последовательном бурении, спуске и цементировании направляющей колонны и кондуктора. Затем долотом меньшего диаметра из под кондуктора проводится бурение скважины под техническую колонну, перед спуском обсадной колонны производят комплекс геофизических исследований, по их результатам намечают интервалы отбора керна и опробования пластов.

Обсадные колонны, собираемые с помощью муфтовых соединений или на сварке. При спуске труба, находящаяся у буровой, с помощью элеватора поднимается на талевой системе лебёдкой, нижним концом свинчивается с муфтой уже спущенной обсадной трубы. Процесс повторяется до спуска всех труб. После спуска обсадной колонны скважина промывается и цементируется. Аналогичным образом операция повторяется перед спуском эксплуатационной колонны.

Чтобы исключить выброс из пласта при бурении ствол скважины заполняют буровым раствором (раствор глинистый или на нефтяной основе), гидростатическое давление промывочной жидкости превышает пластовое давление, что вызывает проникновение раствора в проницаемые пласты. Фильтрат бурового раствора, проникая вглубь пласта, замещает полностью или частично жидкость или газ, насыщающие поры пласта. В результате удельное сопротивление проницаемого пласта вблизи стенок скважины отличается от свойств неизменной части пласта. Наибольшая глубина проникновения наблюдается в проницаемых, но малопористых пластах: известняках, доломитах, сцементированных алевролитах и песчаниках. Породы с большим объемом пор обладают меньшей глубиной проникновения фильтрата раствора в пласт, поскольку на стенке скважины образуется глинистая корка. Поэтому ГИС проводят сразу после бурения скважины, чтобы исключить влияние зоны проникновения на регистрируемые параметры, т.к. датчики имеют ограниченный радиус исследования (рис. 1).

Фактический диаметр скважины d_c часто отличается от номинального d_н, соответствующего размеру долота, которым бурилась скважина:

Увеличение диаметра. Против глин, мергелей, глинистых известняков наблюдается увеличение диаметра (образование каверн), т.к. глинистый материал размокает и в виде суспензии уносится буровым раствором, циркулирующим в скважине. В случае, когда ПЖ на нефтяной основе каверны не образуются. Увеличение диаметра против пластов соли, ангидрита и гипса связано с растворением их водой глинистого раствора.

Диаметр не меняется против крепких пород – плотных песчаников, известняков, доломитов.

Уменьшение диаметра наблюдается против пористых проницаемых пластов песчаников и алевролитов, вследствие образования глинистой корки на стенке скважины.

Рис. 1. Разрез околоскважинного пространства в месте пересечения продуктивного пласта

1 – известняк плотный,

2 – глина,

3 – песчаник проницаемый,

4 – зона проникновения фильтрата ПЖ – часть проницаемого пласта, в которую проник фильтрат бурового раствора; с увеличением расстояния от стенки скважины количество фильтрата уменьшается;

5 – промытая зона – часть зоны проникновения, в которой фильтрат почти полностью заменяет флюид пласта,

6 – глинистая корка,

d_с – диаметр скважины,

d_к – диаметр каверны,

d_зп – диаметр зоны проникновения,

d_пп – диаметр промытой зоны,

h_гк – толщина глинистой корки

В нефтеносном пласте, если насыщенность породы подвижной соленой воды несколько превышает остаточную, может образоваться окаймляющая зона (рис. 2). Наличие окаймляющей зоны свидетельствует о том, что в пласте имеется некоторое количество нефти и подвижной воды и скважина при эксплуатации может давать нефть с водой.

Модель формирования окаймляющей зоны в процессе бурения скважины:

1. До бурения – пласт содержит нефть и пластовую воду;

2. Вытеснение нефти фильтратом (секунды) – нефть остаточная + вода пластовая + вода пресная;

3. Смешивание пластовой воды с водой фильтрата (часы) – нефть остаточная + смесь воды пластовой и пресной;

4. Замещение соленой смеси пресной водой фильтрата (сутки) – нефть остаточная + вода пресная.

Окаймляющая зона со временем обычно исчезает.

Рис. 2

Дата добавления: 2014-11-18