Получить консультацию
Горячая линия: +7 (812) 922-12-43

Каротаж скважин

Каротаж скважин

Подготовительные работы для проведения геофизических исследований

Качество геофизических (каротажных) исследований во многом зависит от состояния скважины. Поэтому бу­ровая бригада до приезда каротажного отряда должна тщательно подготовить скважину для проведения геофи­зических исследований (проработать новым долотом ствол и промыть его качественным глинистым раство­ром). Промывку ведут несколько часов для того, чтобы достичь однородности всех параметров глинистого рас­твора, заполняющего скважину. Применение раствора низкого качества может привести к выпаданию глинис­тых частиц и образованию осадка, что может вызвать затруднение при спуске кабеля и прихват каротажных снарядов (приборов).

Оператор каротажной станции проверя­ет готовность буровой скважины к каротажным работам.

Каротажную станцию устанавливают недалеко от скважины. Продольную ось автомобиля центрируют с осью бурового агрегата. Во время подготовки каротаж­ной станции к работе буровая бригада поднимает буро­вой снаряд из скважины. После подъема бурового снаряда на устье скважины (на стол ротора или на обсадную трубу) устанавливают блок-баланс и опускают в скважину каротажный прибор или зонд с грузом.

Электрокаротаж и гамма-каротаж

Электрокаротаж проводят для уточнения геологичес­кого разреза скважины и выделения в нем водоносных пород. Он включает два основных метода геофизических исследований: сопротивлений (КС) и собственной поля­ризации (ПС).

Метод КС основан на измерении удельного электри­ческого сопротивления горных пород в скважине при помощи специальной установки, называемой зондом, ко­торая состоит из трех электродов, смонтированных на трехжильном каротажном кабеле.

Удельное сопротивление определяют по разности по­тенциалов между электродами зонда М и N специаль­ным прибором-потенциометром, пропуская через элект­род А ток (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема замера удельного сопротивления                        Рис.2. Характер кривых КС против мощного пласта 

пород методом КС:                                                                            высокого сопротивления.

П — измерительный прибор;                     

Б — источник питания; R — реостат;

А и В — токовые электроды;

М и N —- измерительные электроды.

 
В скважине, где окружающая зонд среда неоднород­на, при расчетах получают так называемое кажущееся удельное сопротивление КС, которое зависит от удель­ного сопротивления породы, окружающей ствол скважи­ны, и ее мощности, удельно­го сопротивления промы­вочного раствора, диаметра скважины и других данных. Диаграмму КС записы­вают при подъеме каротаж­ного кабеля из скважины (рис. 2).
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Схема измерений потенциала ПС.                    Рис. 4. Кривая гамма-каротажа.

Метод ПС основан на измерении в скважине потен­циала естественных электрических полей, самопроиз­вольно возникающих против различных горных пород при пересечении их скважиной.

Принципиальная схема измерений потенциала ПС показана на рисунке 3. Потенциометром П измеряют разность потенциалов между движущимся по скважине электродом М и заземленным на поверхности неподвиж­ным электродом N, которая записывается в виде кривой ПС на диаграмме. Границы пластов большой мощности устанавливают по точкам перегиба кривой.

Гамма-каротаж (ГК) — это определение относитель­ной естественной радиоактивности горных пород, свя­занной с содержанием в них радиоактивных элементов. С помощью гамма-каротажа регистрируют вдоль ствола скважины интенсивность естественного гамма-излучения горных пород. Измерения проводят скважинным прибо­ром, основной частью которого является индикатор гам­ма-квантов.

Естественная радиоактивность большинства горных пород невелика. Среди осадочных пород наиболее радио­активны глинистые породы. Пески, песчаники, извест­няки и доломиты обладают низкой радиоактивностью, которая определяется в основном содержанием глинис­тых фракций и находится в прямой зависимости от гли­нистости пород.

Таким образом, результаты гамма-каротажа исполь­зуют прежде всего для качественного разделения пород по содержанию в них глинистого компонента (рис. 4). Из изверженных пород самую высокую радиоактивность имеют кислые породы (граниты, липариты, кварцевые порфиры и др.).

Гамма-каротаж можно проводить в необсаженных и обсаженных скважинах независимо от того, заполнены они раствором или нет.

Этот метод используют и в качестве контрольного, когда нужно проверить правильность документации сква­жины после ее обсадки. Минерализация промывочного раствора и подземных вод не влияет на показания гам­ма-каротажа.

Нейтронный гамма-каротаж (НГК) заключается в регистрации по стволу скважины вторичного (нейтрон­ного) гамма-излучения, возникающего в породах при об­лучении потоком быстрых нейтронов от специального источника, погружаемого в скважину. Интенсивность нейтронного гамма-излучения определяется прежде все­го содержанием в породе водорода и, следовательно, воды.

Нейтронный гамма-каротаж, так же как и гамма-ка­ротаж, можно проводить в обсаженных и необсаженных скважинах, заполненных раствором и без пего.

Резистивиметрия и механический каротаж

Резистивиметрия как самостоятельный метод геофи­зического исследования состоит в наблюдении за изме­нением удельного сопротивления раствора в скважине после искусственного повышения его минерализации. Этот метод дает возможность установить в разрезе мес­тоположение и интенсивность притока или поглощения воды. Исследования начинают после отмывки стенок скважины от глинистого раствора, поэтому резистиви- метрию проводят только в скважинах, стенки которых сложены устойчивыми породами, или в интервалах, обо­рудованных фильтрами.

Для измерений используют резистивометр, неболь­шой трехэлектродный зонд специальной конструкции, изолированный от влажной среды непроводящим корпу­сом. В корпусе имеются сквозные отверстия, через кото­рые раствор, находящийся в скважине, свободно посту­пает внутрь прибора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Резистивиметрические кривые при наличии притока:

а — при естественном режиме фильтрации; б — при оттартывании раствора; в — при продавливанин раствора. Цифры 1, 2, 3, 4... показывают последова­тельность регистрации кривых

 

Известны два способа резистивиметрических исследо­ваний: наблюдения при естественном режиме и наблю­дения при нарушенном режиме подземных вод (рис. 5).

Первый способ применяют для обнаружения мест притока воды в скважину и перелива воды из одного го­ризонта в другой, а также для определения скоростей фильтрации подземных вод. Сначала находят удельное электрическое сопротивление подземной воды, для чего регистрируют первую резистивиметрическую кривую. Затем скважину промывают раствором поваренной соли повышенной концентрации (в 3...4 раза выше естествен­ной). Часто промывку заменяют медленным протягива­нием вдоль ствола скважины пористого мешка, напол­ненного солью. После этого снимают контрольную рези- стивимонограмму, по которой проверяют однородность условий в скважине. Через 10... 15 мин замер повторяют. Для более четкого определения мест притока обычно проводят несколько последовательных замеров, посте­пенно увеличивая интервал между ними. Так как мине­рализация подземных вод меньше, чем соленого раство­ра, находящегося в скважине, места притоков четко про­являются при автоматической записи.

Вторым способом более точно устанавливают места притока воды в разрезе, или водопоглощающие зоны, а также определяют объемные расходы отдельных водо­носных горизонтов. Замеры чередуют с откачкой или подливом воды, которые усиливают приток, что позволя­ет точнее и быстрее найти ее месторасположение.

Этот способ применяют также в обсаженных скважи­нах для контроля за исправностью обсадных колонн.

Механический каротаж — это наблюдения за скоро­стью углубки скважины во время ее бурения.

Различные породы оказывают разное сопротивление разбуриванию, поэтому по скорости углубки можно пред­ставить, какие пласты были пройдены, то есть уточнить геологический разрез скважины. При механическом ка­ротаже определяют продолжительность углубки (время на бурение 1 м скважины) или скорость бурения.

Наиболее простой способ установления продолжи­тельности углубки заключается в определении времени, затраченного на углубку каждого метра ведущей трубы, размеченной на метровые интервалы, после спуска ко­лонны бурильных труб в скважину. Иногда вместо за­писи времени углубки через 1 м записывают время уг­лубки каждой бурильной трубы.

На основании полученных данных строят кривые из­менения продолжительности углубки или скорости буре­ния с глубиной — кривые механического каротажа.

Более точные данные получают при помощи прибо­ров. Прибор, записывающий на ленте с постоянной ско­ростью перемещение долота, называется фидографом.

Для того чтобы по записям фидографа определить продолжительность углубки, необходимо знать положе­ние забоя в любое время, разметить глубины и вычис­лить время бурения каждого интервала углубки (исклю­чая время, затраченное на спуск и подъем снаряда и на проработку скважины).

Продолжительность углубки, или скорость бурения, зависит не только от физико-механических свойств бури­мых пород, но и от применяемого бурового оборудова­ния, типа породоразрушающего инструмента и режима бурения. Поэтому необходимо учитывать все эти фак­торы.

Преимущество механического каротажа — возмож­ность оценки пройденных скважиной пластов непосредст­венно в процессе бурения, несмотря на приближенное определение.