Геофизические методы исследования скважин

Геофизические методы исследования скважин основаны на физических явлениях, происходящих в горных породах и насыщающих их флюидах при взаимодействии их со скважинной жидкостью и при взаимодействии на них радиоактивного искусственного облучения или ультразвука. Геофизические методы исследования скважин дают значительную информацию как в процессе бурения скважины, ее заканчивании, так и в процессе эксплуатации. Геофизические методы исследования скважины - это специфические работы, которые осуществляются специальными партиями геофизических предприятий.

Геофизические исследования скважин - это различного рода каротажи, то есть прослеживание за изменением той или иной величины с помощью спускаемого на электрокабеле специального прибора, снабженного соответствующей аппаратурой. Имеются следующие виды каротажа:

1. Электрокаротаж, который позволяет проследить за изменением самопроизвольно возникающего электрического поля в результате взаимодействия скважинной жидкости с породами, а также за изменением так называемого кажущегося удельного сопротивления этих пород.

Разновидности электрокаротажа - это боковой каротаж (БК), микрокаротаж, индукционный каротаж (ИК). Эти каротажи позволяют находить отметку кровли и подошвы проницаемых и пористых коллекторов, определять нефтенасыщенные пропластки, дифференцировать горные породы по разрезу.

2. Радиоактивный каротаж: (РК) - основан на использовании радиоактивных процессов (естественных и искусственных), происходящих в ядрах атомов горных пород и насыщающих их жидкостей. Среди разновидностей радиокаротажа, чувствительных к наличию в горных породах и жидкостях тех или иных химических элементов, является гамма-каротаж (ГК и ГГК). ГК дает каротажную диаграмму интенсивности естественной радиоактивности вдоль ствола скважины, что позволяет дифференцировать породы геологического разреза по этому признаку.

Гамма-гамма-каротаж (ГГК) фиксирует вторичное, рассеянное породами, гамма-излучение в процессе их облучения источником гамма-квантов, находящихся в спускаемом в скважину аппарате. Гамма-каротажи позволяют косвенно определять пористость коллекторов, а также обнаруживать в столбе скважинной жидкости поступление воды.

В промысловой практике для определения движения воды в заколонном пространстве, местоположения очага обводнения, изучения закономерности распространения коллекторов на месторождении, установления гидродинамической связи между отдельными объектами разработки, выявления зон трещиноватости, определения высоты подъема цемента в заколонном пространстве и так далее используется метод радиоактивных изотопов.

Для приготовления активированной жидкости в качестве радиоактивных веществ используют короткоживущие радиоизотопы:

(вид химического соединения и носителя соответственно - водный раствор МаI, КI; иодобензол; водный раствор NаВг, КВг) и др. В зависимости от решаемых задач и условий применения используют растворы солей радиоактивных изотопов в воде или нефти, взвеси тонких глинистых частиц, на которых осаждены радиоактивные изотопы, осажденные на порошках, песке и других материалах.

Работы в скважине ведутся в следующей последовательности. Вначале в скважине проводят измерение естественной гамма-активности и получают диаграмму ГК₁. Затем через насосно-компрессорные трубы в скважину и в пласт закачивают активированную жидкость и после этого промывают скважину два-три раза водой с целью очистки ее от загрязнения активированной жидкостью с последующим измерением гамма-активности и получением кривой ГК₂. После ввода в скважину радиоактивного вещества проводят измерения интенсивности γ-излучения по стволу скважины. Для прослеживания радиоактивных веществ по стволу скважины проводят несколько замеров.

Интерпретация результатов измерений при работе с радиоактивными изотопами заключается в сопоставлении диаграмм гамма-каротажа, полученных в скважине до ввода в нее радиоактивного вещества и после ввода. Эти сопоставления дают возможность исключить пласты с повышенной естественной радиоактивностью и выявить участки разреза, в которых наблюдается проникновение в пласт активированных жидкостей или суспензии.

3. Нейтронный каротаж (НК) основан на взаимодействии потока нейтронов с ядрами элементов горных пород. Прибор, спускаемый в скважину, содержит источник быстрых нейтронов и индикатор, удаленный на 0,5 м от источника и изолированный экранной перегородкой.

Нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (НК-Т) и надтепловым нейтронам (НК-Н) дает дополнительную информацию о пласте и пластовых жидкостях.

4. Акустический каротаж (АК) позволяет определять упругие свойства горных пород. При этом каротаже в скважине возбуждаются упругие колебания, которые распространяются в окружающей среде и воспринимаются одним или несколькими приемниками, расположенными в этом же спускаемом аппарате.

Зная расстояние между источниками колебания и приемником, можно определить скорость распространения упругих колебаний и их амплитуду, то есть затухание. Выделяется три модификации акустического каротажа: по скорости распространения упругих волн, по затуханию упругих волн и акустический каротаж для контроля цементного кольца и технического состояния скважины.

5. Другие виды каротажа.

Кавернометрия, то есть измерение фактического диаметра необсаженного ствола скважины и его изменение вдоль ствола. В сочетании с другими видами каротажа кавернограмма указывает на наличие проницаемых и непроницаемых пород. Кавернограммы в сочетании с другими методами хорошо дифференцируют разрез, так как хорошо отражают глинистости и проницаемости разреза.

Термокаротаж; позволяет определять распределение температуры в обсаженной или необсаженной скважине. Термокаротаж позволяет дифференцировать по температурному градиенту и, соответственно, по тепловому сопротивлению. Охлаждение или нагрев ствола скважины при закачке воды или теплоносителя позволяет получить новую информацию о теплоемкости или теплопроводности пластов.

Термокаротаж позволяет определять: местоположение продуктивного пласта, газонефтяной контакт, зоны разрыва при гидравлическом разрыве пласта, места потери циркуляции в бурящейся скважине или дефекта в обсадной колонне, зоны поглощения воды и газа при закачке и так далее.