Геофизические исследования

Введение
Актуальность. В нефтегазовой отрасли скважины бурятся не только для поиска и разведки месторождений углеводородов, но и для их разработки. С целью изучения геологического разреза скважин, их технического состояния и контроля режима разработки месторождения проводятся геофизические исследования скважин (ГИС), также называемые полевой геофизикой.
Задачи геофизических исследований скважин - определение их роли в комплексе геолого-геофизических работ, ознакомление с основными физическими свойствами горных пород и физическими основами методов скважинных наблюдений, алгоритмов геологической обработки и интерпретации скважин. данные ГИС и основные элементы аппаратуры и оборудования для геологического изучения разрезов скважин в процессе. разработка нефтяных и газовых месторождений.
Изучение геологического разреза скважины предназначено для определения последовательности и глубины залегания слоев горных пород, их литолого-петрографических свойств, наличия и количественного содержания минералов в недрах. Изучение разреза возможно путем отбора проб и анализа керна. Однако не всегда удается извлечь керн из необходимого интервала ствола скважины (неполное удаление керна), а при его извлечении и выводе на поверхность свойства породы и ее насыщающей жидкости заметно меняются, поэтому результаты анализа керна и шламов не дают полного представления о геологическом разрезе. При этом некоторые физико-химические свойства горных пород (электропроводность, электрохимическая активность, радиоактивность, температуропроводность, упругость и др.) Могут быть изучены непосредственно в скважине в условиях их естественного залегания путем проведения в ней соответствующих геофизических исследований. Такие исследования, заменяющие частичную или полную добычу керна, называются каротажными. Их результаты отражаются в виде диаграммы изменения физических свойств горных пород по скважинам - каротажных диаграмм. В зависимости от изучаемых свойств горных пород известны следующие виды каротажа: электрические, радиоактивные, термические, акустические и др.
Результаты каротажа дают геологическое описание участка скважины. Данные ГИС являются отправной точкой для изучения геологического строения всего месторождения и региона в целом, а также для подсчета запасов и проектирования рациональной системы разработки нефтегазовых месторождений. Геофизические данные в настоящее время являются основными и используются для оценки коллекторских свойств горных пород и степени их насыщенности нефтью, газом или водой. Отбор керна в таких скважинах сводится к оптимальному минимуму, а в случаях, когда месторождение хорошо изучено, бурение проводится без отбора керна. Однако полностью отказываться от него, особенно в разведочных скважинах, нецелесообразно, поскольку данные о пористости, проницаемости, глинистости, нефтегазонасыщенности и других свойствах, полученные из анализа керна, часто являются исходными для построения петрофизических зависимостей и корректировки результатов. обработки каротажных данных.
Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений включает в себя комплекс геофизических исследований на действующих скважинах, расположенных в пределах эксплуатируемого пласта, для изучения процесса вытеснения нефти в пласте и закономерностей движения нефти-воды, газа-нефти и газа-воды. контакты.
Изучение технического состояния скважин проводится при их бурении, перед вводом в эксплуатацию, в период эксплуатации. Во время бурения инклинометр используется для определения кривизны ствола скважины, штангенциркуль - его диаметра, измеритель удельного сопротивления и электрический термометр - местоположения потока жидкости из пласта в скважину и поглощения бурового раствора. Перед вводом скважины в эксплуатацию изучается техническое состояние колонны на герметичность и качество цементирования. В добывающих скважинах контроль их технического состояния предусматривает выявление мест, где возникает герметичность цементного кольца, нарушения адгезии цемента к обсадной колонне и породе, вызывающие кольцевую циркуляцию жидкости.
К ГИС также принято относить перфорационные и взрывные работы, испытания пластов устройствами на тросе, бурение керном с помощью боковых грунтоносителей, перфорацию колонн при вскрытии пластов, обсаженных трубами, торпедирование. Связь этих работ с геофизическими исследованиями объясняется тем, что для их выполнения используется то же оборудование, что и в ГИС. В добывающих и нагнетательных скважинах с открытым забоем при использовании пороховых генераторов давления и торпедирования пласт разрушается, что увеличивает его извлечение или приемистость. Таким образом, ГИС в настоящее время является неотъемлемой частью геологических, буровых и эксплуатационных работ, проводимых при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений.
Поэтому в рамках поставленной цели необходимо изучить важность првоедения геофизических исследований в процессе бурения.
В рамках поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить основные понятия геофизического исследования;
2. Рассмотреть методы проведения данного исследования в процессе бурения;
3. Выделить основные методы исследований при бурении и рассмотреть более подробно основные среди них.
1 Геофизические исследования1.1 Общие сведенияГеофизическая съемка - это систематический сбор геофизических данных для пространственных исследований. Обнаружение и анализ геофизических сигналов составляет основу обработки геофизических сигналов. Магнитные и гравитационные поля, исходящие из недр Земли, содержат важную информацию о сейсмической активности и внутренней структуре. Следовательно, очень важно обнаружение и анализ электрических и магнитных полей. Поскольку электромагнитные и гравитационные волны являются многомерными сигналами, все методы одномерного преобразования могут быть расширены для анализа этих сигналов. Следовательно, в этой статье также обсуждаются методы многомерной обработки сигналов [1].
В геофизических исследованиях может использоваться большое количество разнообразных измерительных инструментов, а данные могут собираться сверху или снизу поверхности Земли или с воздушных, орбитальных или морских платформ. Геофизические исследования имеют множество применений в геологии, археологии, разведке полезных ископаемых и энергетики, океанографии и инженерии. Геофизические исследования используются как в промышленности, так и в академических исследованиях.
Чувствительные инструменты, такие как гравиметр, датчик гравитационных волн и магнитометры, обнаруживают колебания гравитационного и магнитного поля. Данные, собранные в результате геофизических исследований, анализируются, чтобы сделать из этого значимые выводы. Анализ спектральной плотности и частотно-временной локализации любого сигнала важен в таких приложениях, как разведка нефти и сейсмография.
В геофизических исследованиях используется множество методов и типов инструментов. Технологии, используемые для геофизических исследований, включают: [1]
1. Сейсмические методы, такие как сейсмология отражения, сейсмическая рефракция и сейсмическая томография. Этот тип исследования проводится для выявления подробной структуры скальных образований под поверхностью Земли.
2. Сейсмоэлектрический метод.
3. Геодезия и гравитационные методы, включая гравиметрию и гравитационную градиентометрию. Этот тип исследования проводится для выявления структуры скальных образований под поверхностью Земли.
4. Магнитная техника, включая аэромагнитную съемку и магнитометры.
5. Электрические методы, включая томографию электросопротивления, наведенную поляризацию, спонтанный потенциал и электромагнитный морской источник (mCSEM) или ЭМ каротаж морского дна [2]. Этот тип обследования проводится в основном для изучения наличия подземных вод.
6. Электромагнитные методы, такие как магнитотеллурика, георадиолокация и переходная / временная электромагнетизм, поверхностный ядерный магнитный резонанс (также известный как магнитно-резонансное зондирование) [3].
7. Скважинная геофизика, также называемая каротажем.
8. Дистанционные методы зондирования, в том числе гиперспектральные.
Инструмент, используемый для измерения изменения гравитационного поля, - это гравиметр. Этот измеритель измеряет изменение силы тяжести из-за подземных образований и отложений. Для измерения изменений магнитного поля используется магнитометр. Есть два типа магнитометров: один измеряет только вертикальную составляющую магнитного поля, а другой измеряет общее магнитное поле.
С помощью этих измерителей либо измеряются значения силы тяжести в разных местах, либо измеряются значения магнитного поля Земли. Затем в эти измеренные значения вносятся различные поправки и составляется карта аномалий. Анализируя эти карты аномалий, можно получить представление о структуре скальных образований в этой области. Для этого нужно использовать различные аналоговые или цифровые фильтры.
Магнитометры используются для измерения магнитных полей, магнитных аномалий на Земле. Чувствительность магнитометров зависит от требований. Например, вариации геомагнитных полей могут достигать порядка нескольких aT, где 1aT = 10−18T. В таких случаях используются специализированные магнитометры, такие как сверхпроводящее устройство квантовой интерференции (SQUID).
Джим Циммерман участвовал в разработке сверхпроводящего устройства квантовой интерференции (СКВИД) в высокочастотном диапазоне во время своей работы в исследовательской лаборатории Форда [4]. Однако события, приведшие к изобретению СКВИДа, на самом деле были случайными. Джон Ламбе [4] во время своих экспериментов по ядерному магнитному резонансу заметил, что электрические свойства индия меняются из-за изменения магнитного поля порядка нескольких нТл. Однако Ламбе не мог полностью понять полезность SQUID.
СКВИДы обладают способностью обнаруживать магнитные поля крайне низкой величины. Это связано с достоинством джозефсоновского перехода. Джим Циммерман был пионером в разработке SQUID, предложив новый подход к созданию джозефсоновских переходов. Он использовал ниобиевые проволоки и ниобиевые ленты, чтобы сформировать два джозефсоновских перехода, соединенных параллельно. Ленты действуют как прерывания сверхпроводящего тока, протекающего по проводам. Переходы очень чувствительны к магнитным полям и поэтому очень полезны при измерении полей порядка 10-18 Тл.
Датчики гравитационных волн могут обнаруживать даже мельчайшие изменения гравитационных полей из-за влияния более тяжелых тел. Большие сейсмические волны могут мешать гравитационным волнам и вызывать сдвиги в атомах. Следовательно, величину сейсмических волн можно определить по относительному сдвигу в гравитационных волнах. [5]
На движение любой массы влияет гравитационное поле. [6] На движение планет влияет огромное гравитационное поле Солнца. Точно так же более тяжелый объект будет влиять на движение других объектов меньшей массы, находящихся поблизости. Однако это изменение в движении очень мало по сравнению с движением небесных тел. Следовательно, для измерения такого минутного изменения требуются специальные инструменты.
Атомные интерферометры работают по принципу дифракции. Дифракционные решетки представляют собой наноматериалы с разделением четверти длины волны света. Когда пучок атомов проходит через дифракционную решетку, из-за собственной волновой природы атомов они расщепляются и образуют интерференционные полосы на экране. Атомный интерферометр очень чувствителен к изменениям положения атомов. По мере того как более тяжелые объекты меняют положение атомов поблизости, смещение атомов может быть измерено путем обнаружения сдвига интерференционных полос.
1.2 Технология проведения геофизических исследований скважин Мониторинг результатов бурения используется для обработки и интерпретации ГИС.
Контроль включает следующие этапы работы:
• определение технического состояния буровой установки;
• фототелеметрия стен;
• перфорация скважин на воду, нефть, газ и т. д.
Такой контроль осуществляется с помощью специального оборудования непосредственно во время или после завершения бурения. Технология геофизических исследований скважин ставит перед собой главную задачу - выделение залежей полезных ископаемых в разрезах, а также изучение их основного состава. Эти работы выполняются на этапах поисков и разведки месторождений.
В этом случае ядерно-геофизические методы обеспечивают наибольшие перспективы для решения поставленных задач. Они основаны на прямых измерениях воздействия желаемых элементов. Породы напрямую определяют качество разведанных углеводородов. Технология ГИС с использованием ядерного магнитного поля применима для всех основных типов месторождений твердых полезных ископаемых.
Стоит отметить, что в настоящее время ни одно исследование не обходится без использования компьютерных технологий. Многие думают, что этот метод дает наиболее точный результат. Однако на практике это совсем не так. На самом деле компьютерные технологии только помогают облегчить жизнь. Компьютеры позволяют максимально быстро проводить расчеты, необходимые для получения результатов исследования.
Подходящий метод определяется в зависимости от геологических условий местности. Каротаж скважин должен с наименьшим возможным количеством измерений давать наиболее полную информацию о участке буровой площадки, а также определять коллекторы и их прямую оценку. В основном такие работы выполняются партиями. Наряду с этим можно исследовать техническое состояние и определять гидродинамические параметры пластов.
Работа в этом случае основана на регистрации физических полей, которые определяются исходя из наличия и структуры потоков жидкости в стволе скважины и вокруг него. В зависимости от назначения производственные и геофизические исследования проводятся в добывающих и нагнетательных скважинах [4].
Исходя из этого, ставятся определенные задачи.
Итак, производственные геофизические исследования в горнодобывающей отрасли включают:
• контроль технического состояния;
• определение интервала притока жидкости в скважину;
• сопровождение ремонтных работ;
• определение коллекторских характеристик;
• установление оптимального режима работы скважины.
Очень часто в некоторых случаях бывает сложно получить некоторые значения. При выборе правильного и всестороннего исследования можно извлечь необходимые данные по всем вышеперечисленным задачам.
PLT в нагнетательном бурении включает:
• установление приемистости;
• выделение интервала впитывания;
• определение натяжения струны;
• установление интервала притоков коллектора.
Для решения этих задач используются специальные геофизические инструменты для исследования скважин. Оборудование выполнено в соответствии с установленными стандартами с использованием инновационных технологий. Это обеспечивает максимальный результат работы.
Совершенно иначе называются геофизические методы изучения земной коры.
Исследования земной коры - это изучение физических полей:
• гравитационный;
• магнитный;
• электрические;
• упругие колебания;
• термический;
• ядерное излучение.
Их параметры измеряются на суше и на море, а также в воздухе и под землей. Полученные данные позволяют определить строение геологических пород.
Геофизические методы исследования почв включают следующие виды разведки:
• гравиметрический;
• магнитный;
• электрические;
• сейсморазведка;
• геотермальный;
• радиометрический.
Эти методы позволяют оценить состояние природной среды. Для проведения работ используются как естественные, так и искусственные поля.
2 Методы, основанные на использовании буровой техникиМетоды каротажа скважин, основанные на использовании технологии бурения, позволяют проводить электрические, ядерно-физические и другие виды каротажа непосредственно во время бурения, а также извлекать геологическую информацию, заложенную в технологических параметрах бурения. В рассматриваемую группу входят: каротаж с инструментами, перемещаемыми буровым инструментом; методы, основанные на анализе технологических параметров бурения; акустический каротаж при бурении (виброакустический метод) [5].
Каротаж с помощью инструментов, перемещаемых буровым инструментом, обычно выполняется во время бурения, что сокращает время простоя скважин и увеличивает экономическую и геологическую эффективность каротажа скважин. Повышение геологической эффективности связано с тем, что размещение датчиков в непосредственной близости от долота позволяет получать ценную информацию до или во время формирования зоны проникновения, уточнять интервалы тестирования пласта, оптимизировать вскрытие. нефтегазовых пластов и бурения в целом, в частности, для обеспечения размещения горизонтальной скважины вдоль пласта ... Устройства входят в комплект бурового инструмента, размещая их в специальных вставках рядом с долотом. В скважинах подземного бурения инструмент перемещается на забой буровыми штангами. Современные устройства сложны. С их помощью можно проводить исследования, например, такими методами электрокаротажа, как КС, МКЗ, БК, БМК, ИК, ядерно-физическими - ГГК-П, НГК, ННК, сейсмоакустическими - АК. В комплекс обычно входит инклинометрический блок, определяющий основные параметры (угол и азимут), характеризующие отклонение скважин, датчики различных технологических параметров бурения, а также зонд ГК, который служит не только для измерения естественного гамма-фона, но также используется для связывания данных, полученных разными инструментами. Физика явлений, происходящих при исследовании с инструментами, перемещаемыми буровым инструментом, и метод обработки результатов, в принципе, такие же, как и в исследовании с инструментами на кабеле. Однако есть некоторые отличия, связанные с изменением положения датчиков, особенностями их конструкции. Организация передачи записанной информации на поверхность с таких устройств в реальном времени - серьезная проблема; поэтому часто используется автономная система сбора данных. Следует ожидать, что в обозримом будущем этот каротаж станет основным в исследовании при бурении наклонно-направленных горизонтальных скважин, осложненных бурением [6].
Изучение разрезов на основе анализа технологических параметров бурения применяется для изучения прочностных, пластовых и других свойств горных пород. В первую очередь это касается скорости проходки, затрачиваемой на нее энергии и расхода бурового раствора (RL). Механический каротаж (MC), каротаж энергоемкости (CE) и каротаж фильтрации (FC) основаны на регистрации этих параметров.
Среди этих методов наиболее важным является механический каротаж. Он заключается в измерении скорости проходки: v = H / tH, где H - длина интервала бурения, равная расстоянию между точками измерения; tH - время движения этого интервала в минутах. Длина H в зависимости от уровня изучения разреза, скорости бурения и специфики решаемой задачи может варьироваться от 0,1 до 1 м. На практике обычно записывается не скорость, а продолжительность проникновения T = 1 / v. Скорость проходки - обобщенный параметр, который зависит как от технологических факторов (типа долота, числа оборотов, нагрузки на долото, вязкости жидкости и т. д.), от разницы между пластовым и стволовым давлениями, так и от твердых свойств горных пород, характеризующихся критическими характеристиками. напряжение (предел прочности). По степени твердости породы делятся на мягкие (глины, мергели), средние (известняки, песчаники) и твердые (кремнистые породы). Увеличение пористости приводит к снижению твердости и, следовательно, сокращению времени сверления. Увеличение проницаемости также способствует сокращению продолжительности бурения, поскольку жидкость, поступающая в пласт, ускоряет отделение частиц от породы. Чем выше пластовое давление, тем ниже твердость, прочность пород и выше скорость. Максимальная скорость соответствует зонам повышенного и аномально высокого пластового давления (ЗПД) жидкости. Поровые давления в толще глин и перекрываемых ими резервуаров находятся в равновесном состоянии, а давления на контактах между ними равны. Следовательно, по мере приближения к зонам аномально высокого давления поровое давление в глинах увеличивается, что сопровождается увеличением скорости бурения. В целом МК может использоваться для детального литологического расчленения разреза, выявления коллекторов. Механический каротаж имеет высокое разрешение по вертикали, его данные хорошо коррелируют с данными других методов каротажа. Важная область применения МК - это прогноз зон повышенного и аномального давления. Таким образом, поддерживается оптимальный уровень гидростатического давления РВ, что позволяет исключить образование зон глубокого проникновения и избежать аварии (выброса пластовых флюидов на поверхность) [7].
Энергетический каротаж состоит из определения энергоемкости породы - количества энергии, необходимого для разрушения единицы объема породы. Во многих случаях наименьшее энергопотребление характерно для коллекторов с повышенной пористостью и проницаемостью.
Каротаж фильтрации заключается в регистрации расхода (расхода) жидкости с целью идентификации пластов, то есть в регистрации разницы в объемах жидкости, закачиваемой в скважину и вытекающей из нее. При прохождении непроницаемых интервалов разница объемов равна нулю. При вскрытии пласта разница становится больше нуля из-за поглощения им НФ, если пластовое давление меньше забойного давления, или меньше нуля, если пластовое давление превышает забойное. Фильтрационный каротаж перспективен для решения задач нефтегазового и гидрогеологического характера [8].
Акустический каротаж при бурении (АКПБ) - метод каротажа скважин, заключающийся в измерении параметров вибрации (колебаний) верхней части колонны бурильных труб с целью получения информации о характере пробуренных пластов и режиме работы режущего инструмента. При бурении скважин обычно применяют роликовый конусный метод - метод бурения с использованием шарошечного долота (долото является основным элементом бурового инструмента для механического разрушения горных пород на забое скважины в процессе ее бурения) роликовый резак - инструмент с вращающимися зубьями на опорах сверл) [9]. Продольные колебания колонны бурильных труб возникают в результате вращения конических долот долота с частотой собственных колебаний 15-50 Гц, ударов зубьев о забой (зубчатые колебания) - 100-500 Гц, разрушения горных пород. (1-10 кГц), пульсации бурового раствора и собственные колебания колонны (не превышающие 10 Гц) и некоторые другие причины. Таким образом, каждый тип колебаний имеет свой характерный частотный диапазон и может быть изолирован с помощью системы полосовых фильтров. Датчик упругих колебаний, измеряющий параметры продольных колебаний колонны, обычно располагается на скважине, на вертлюге (звено между подъемным механизмом и буровым инструментом при бурении скважин), который имеет механический контакт с бурильной колонной. Также имеются датчики технологических параметров бурения (частота вращения колонны, давление бурового раствора, масса колонны на крюке), также могут использоваться датчики параметров крутильных колебаний колонны [10]. Информацию о свойствах пробуренных пород несут волны, распространяющиеся по системе бурильных труб, связанные с зубчатыми колебаниями и колебаниями, вызванными разрушением породы. И амплитуда, и форма колебаний зависят от твердости пробуриваемой породы. Итак, чем выше твердость породы, тем выше амплитуда продольных колебаний. ACPB может использоваться для литологического расчленения разрезов, оценки волнового сопротивления горных пород (произведение плотности и скорости продольных волн среды), оперативной идентификации пластов коллектора, прогноза зон аномального давления. В то же время он помогает контролировать технологические параметры, характеризующие процесс бурения. Журналы АКПБ хорошо дифференцированы по вертикали и надежно коррелируют с журналами других методов ГИС. До сих пор метод аномального давления не стал обязательным в процессе бурения, но у него есть для этого все данные.
3 Газовый каротажМетод, основанный на определении количества и состава углеводородных газов в буровом растворе, называется газовым каротажем. Поскольку относительное содержание и состав углеводородных газов напрямую связаны с содержанием нефти и газа в отложениях, газовый каротаж является прямым методом выявления и изучения нефтегазовых коллекторов. Это выгодно отличается от других методов ГИС [11]. Наибольшую информацию о продуктивности породы дают такие компоненты, как метан (CH4), этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10), пентан (C5H12) и гексан (C6H14).
Углеводородные газы в горных породах могут находиться в свободном, растворенном и сорбированном (от латинского sorbeo - «абсорбировать») состояниях, а также в виде конденсата в воде и нефти (конденсат - продукт, выделенный из природного газа и представляющий собой смесь жидкие углеводороды, содержащие более четырех атомов углерода на молекулу).
Пластовые воды обычно содержат азот, метан, этан, пропан и другие соединения (CnH2n + 2), полученные из метана, кислорода, иногда двуокиси углерода, аргона, гелия, сероводорода. В водах, контактирующих с месторождениями нефти и газа, увеличивается относительное количество углеводородов и приближаются компонентные составы воды и отложений. Количество углеводородных газов в нефти и воде разное, так как газы имеют разную растворимость. В свою очередь количественный валовой и компонентный состав газов нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений различен. Таким образом, газы нефтяных месторождений более обогащены тяжелыми компонентами, для газовых месторождений основным компонентом является метан. Газоконденсатные месторождения характеризуются несколько большей концентрацией тяжелых углеводородов, чем газовые. Адсорбированный газ также обогащен тяжелыми компонентами; глины обладают максимальной сорбционной способностью. Важно, чтобы отложения, перекрывающие залежи нефти и газа, содержали углеводородные газы, концентрация которых увеличивается по мере приближения к кровле продуктивного пласта [12].
Во время бурения газы переходят в промывочную жидкость (ФЖ) и в процессе ее циркуляции выходят на поверхность. Количество газа и его компонентный состав в объеме НЖ, прошедшем через забой в процессе бурения конкретного пласта, соответствует количеству и компонентному составу газа в этом пласте [13]. Следовательно, определяя общее и компонентное содержание горючих газов в панкреатической жидкости, можно прогнозировать продуктивные отложения до их вскрытия, идентифицировать коллекторы и оценивать характер их насыщения.
Метод газового каротажа предусматривает отбор газов (дегазацию) жидкости на устье скважины с помощью специальных устройств - дегазаторов. Их принцип действия заключается в снижении давления в испытательной жидкости ниже давления насыщения. Выделившийся газ, увлекаемый потоком воздуха, выходящим из компрессора, поступает на вход анализирующего устройства непрерывного действия - газоанализатора, с помощью которого определяется общее содержание газа. Широко распространены теплопроводные газоанализаторы. Устанавливают содержание газов по разнице теплопроводности газовоздушной смеси, проходящей через рабочую камеру, и чистого воздуха, подаваемого во вспомогательную камеру [14]. Для этого в камерах установлены чувствительные элементы (резисторы), электрическое сопротивление которых изменяется по мере прохождения газа через камеру. Часть газовоздушной смеси отбирается в пробоотборники для компонентного анализа, ведущим методом которого является хроматография, основанная на различных скоростях движения газа через слой сорбирующего вещества. На рис. 1 показан пример диаграммы чтения. Диаграмма, записанная как функция времени, представляет собой серию пиков, моменты их появления характеризуют наличие определенных компонентов в газовой смеси, а площадь - содержание этих компонентов. Газовые каротажные диаграммы также определяют содержание газа в шламе и керне, а также содержание газа в скважине. Рассматриваемое оборудование - дегазаторы, газоанализаторы, хроматографы - входит в состав газовой станции [15].
Рис. 1. Пример хромограммы компонентного анализа
При газовом каротажном исследовании привязка полученных глубинных данных сопряжена с большими трудностями из-за того, что путь газа от забоя до устья скважины занимает значительное время, зависящее от ряда трудно учитываемых факторов - производительности насоса, наличие каверн, сужений, потери жидкости и притоков воды в скважину и т. д. Для определения истинной глубины используются экспериментально полученные зависимости с учетом расхода ПВ и скорости бурения. Журналы грязи могут быть дополнительно связаны с журналами других методов ведения журнала [16].
Газовый каротаж используется для прогнозирования, выделения и оценки характера насыщенности залежей нефти и газа. Полученная информация позволяет обеспечить оптимальный режим бурения нефтегазовых пластов, уточнить интервалы проведения испытаний пластов и отбора проб горных пород со стенок скважины. При разведке угольных месторождений газовый каротаж используется для определения концентрации метана, который является взрывоопасным газом.
4 Исследование каменного материалаШлам, непрерывно выходящий на поверхность при бурении, и керн, взятый из перспективных интервалов, объединяются под общим названием «горная порода». Несмотря на принципиальную схожесть методов экспресс-анализа шлама и керна, они имеют ряд существенных отличий.
Экспресс-анализ шлама (лесозаготовка). Шлам является продуктом разрушения горных пород и несет информацию об их литологии, минеральном составе, содержании минералов, характере насыщения, фильтрационной способности, прочности и других свойствах. Таким образом, изучение шлама непосредственно во время бурения позволяет получить ценную геологическую информацию о разрезе, повысить эффективность петрофизического сопровождения методов ГИС. Образцы ила отбираются по размеру (обычно до 5 мм и более 5 мм) с помощью автоматического сборщика ила. Отбор проб предусмотрен ступенчато из-за неоднородности разреза; Считается достаточным отобрать три пробы с интервалом, равным минимальной мощности перспективных пластов. Эффективное использование информации, полученной при анализе шлама, возможно при надежной привязке отобранных проб по глубине. Шлам исследуют одновременно с газовым каротажем. Выбранный ил отмывается от глинистого раствора, сушится, описывается, изучается его плотность, прочность, абразивные, емкостные и фильтрационные свойства, характер насыщающей жидкости, карбонатность, проводится люминесцентно-битумологический, газометрический и инфракрасный спектроскопический анализы [16].
Люминесцентно-битумологический анализ (ЛБА) основан на изучении люминесценции (люминесценции) битума под действием ультрафиолетовых лучей. Интенсивность люминесценции зависит от количества битума, а цвет - от компонентного состава. Анализируется образец жидкости, экстрагированной из ила с использованием растворителя. LBA также используется для изучения пластового флюида (PF).
Газометрический анализ шлама заключается в определении количества и компонентного состава содержащегося в нем газа методами, аналогичными тем, которые используются при изучении срока службы. Для глубокой дегазации ил нагревают до 60–70 ° C с одновременным понижением давления.
Инфракрасная спектроскопия ила основана на изучении инфракрасных (ИК) спектров поглощения, которые возникают в результате поглощения ИК-излучения при его прохождении через вещество. Это поглощение является избирательным, поскольку происходит на частотах, совпадающих с собственными частотами колебаний атомов в молекулах вещества (например, масла), а в кристаллических веществах (например, в кристаллических минералах) - с частотой колебаний. кристаллической решетки. Поскольку для определенного минерала существует полоса поглощения, минеральный состав ила можно оценить по полосам и их интенсивности.
Наряду с традиционными методами исследования разрабатываются ядерно-физические методы, не требующие предварительной подготовки ила к исследованиям. Они позволяют оценить интегральную радиоактивность образцов, содержание в них естественных радиоактивных (K, U, Th) и ряда других (Si, Al, Ca, Fe) элементов, пористость образцов шлама, содержание в них воды и масла в них [16].
Задачи, решаемые на основе анализа осадка, очень разнообразны. Он используется для прогнозирования зон аномально высокого давления, построения литологических и стратиграфических разрезов скважин, выявления и оценки содержания полезных ископаемых, выявления залежей нефти и газа и оценки их коллекторских свойств, а также оптимизации процесса бурения. Особенно велика роль стружки при недостаточном удалении керна.
Экспресс-анализ керна. Керн - очень важный источник геологической и геофизической информации. С помощью керна в стационарных лабораториях детально изучаются литологические, структурно-текстурные, фильтрационно-емкостные, прочностные и другие характеристики горных пород, оценивается их продуктивность и получены петрофизические зависимости. Однако, как правило, комплексным исследованиям подвергается лишь небольшая часть образцов. Поэтому массовые экспресс-исследования керна используются непосредственно во время бурения. Основные решаемые задачи [17]:
• оптимизация отбора репрезентативных проб для лабораторных исследований. Необходимо следить за тем, чтобы образцы были репрезентативными. Выборка считается репрезентативной, если она содержит достаточное по статистическим критериям количество выборок с параметрами, охватывающими весь диапазон исследуемого свойства;
• снижение погрешности определения средних значений расчетных параметров (например, коэффициента пористости, проницаемости). Он основан на использовании косвенных методов оценки. Метод прямой оценки заключается в том, что среднее значение рассчитываемого параметра определяется на небольшом образце в лабораторных условиях. При косвенной оценке среднее значение рассчитываемого параметра получается с использованием значения параметра, которое относительно легко определить в полевых условиях и связано с рассчитанной линейной корреляционной зависимостью, например, зависимостью пористости от плотности;
• привязка ядра к данным каротажа по глубине. Это необходимо при поиске корреляционных петрофизических зависимостей с помощью системы «керн - каротаж», т. е. расчетные параметры определяются по керну, а соответствующие физические параметры (например, интервал времени, плотность) - по каротажным диаграммам на точки отбора проб, т.е. на месте. Ссылка также необходима для проверки эффективности системы интерпретации путем сравнения расчетных параметров, полученных по каротажу скважины и по контрольному образцу керна. Возникают трудности, так как существует несоответствие между глубиной начала интервала отбора керна, определенной с помощью бурового инструмента, и глубиной, определенной по кабелю, подключенному к скважинному инструменту. Существует метод, позволяющий автоматизировать привязку керна к данным ГИС по глубине с использованием основных информационных параметров: плотности, интегральной радиоактивности, скорости продольных волн и др.
Экспресс-анализ керна также необходим при получении информации для принятия оперативного решения по опробованию пласта и дальнейшему отбору керна как при бурении, так и со стено?