Приборы для измерения сопротивления и индукции

Эти приборы измеряют сопротивление пород. Матрица породы и углеводороды являются элементами, которые не проводят ток, в отличие от обычно соленых пластовых вод. Сопротивление породы зависит от пористости, насыщения пластовой водой и солености этих вод.

В нормальных условиях сопротивление глинистой породы постепенно возрастает вместе с глубиной. Вхождение в недоуплотненную породу обычно сопровождается уменьшением сопротивления породы.

Наилучшие результаты дают приборы с большим радиусом зондирования.

Акустический каротаж

При акустическом каротаже измеряют время, необходимое для перехода звуковой волны через подошву пласта. Это время зависит, главным образом, от литологии и пористости породы.

Время распространения в матрице меньше, чем в пластовом флюиде. Для породы с заданной литологией уменьшение пористости ведет к уменьшению времени распространения. Вхождение в недоуплотненную глинистую породу проявляется увеличением времени распространения волны.

Акустический каротаж является превосходным средством обнаружения недоуплотненных зон. Присутствие углеводородов в порах породы усиливает эффект.

Плотностной каротаж

Приборы этого вида каротажа измеряют плотность породы. Плотность глинистой породы с нормальным уплотнением постепенно увеличивается вместе с глубиной. В случае недоуплотненных пород этот метод регистрирует аномально низкую плотность. Однако на измерения могут оказать значительное влияние факторы, не имеющие отношения к литологии и пористости.

Нейтронный каротаж

Это средство измерения количества водорода в породе и определения пористости. Метод способен дать также информацию относительно природы глин и показания относительно недоуплотнения, но, как отмечается в большинстве случаев, данные нелегко интерпретировать.

Примечание: На рис. 2.20, в отличие от других кривых диаграмм акустический и нейтронный каротаж характеризуются нарастанием справа налево.

Термометрия

Средство измерения температуры бурового раствора в скважине. Теоретически оно позволяет определить изменения геотермического градиента. Однако, даже через несколько часов после остановки циркуляции температура бурового раствора в скважине не отражает в точности температуру породы. Тем не менее, этот метод позволяет обеспечить лучший контроль изменения геотермического градиента, чем в случае измерения температур на поверхности в процессе циркуляции.

2.3.4 Заключение

Опыт показывает, что надежность различных индикаторов изменения порового давления, в зависимости от региона весьма непостоянна. Чаще всего сигнал не ясен, поскольку он не отвечает на два важных вопроса :

· каково значение аномалии давления?

· сколько метров она будет продолжаться?

Не следует ограничиваться использованием одного индикатора, их все надлежит учитывать и обрабатывать (особенно, в разведке). Следует помнить, что аномалии порового давления могут отличаться “взрывным” характером.

Наиболее надежные индикаторы:

· механическая скорость проходки,

· “d” экспонента,

· газопоказания : газ с забоя и газовые пачки,

· трение в скважине : момент при бурении и силы сопротивления при СПО,

· диаграммы, полученные с помощью каротажа и измерений в процессе бурения,

· плотность глин.

Эффективность этих индикаторов зависит от вида изменения порового давления. Они “эффективны” в случае присутствия переходной зоны, так как изменение давления в порах постепенно. Напротив, в случае идеально герметичной непроницаемой перегородки изменение порового давления внезапно и существует риск получения запоздалой информации.

2.4 Давление гидроразрыва

Если давление флюида (бурового раствора, пластового флюида и т.д.) на породу превышает определенную величину, называемую давлением гидроразрыва пласта, происходит гидроразрыв пласта. Трещины останутся открытыми, если в пласте сохранится давление, равное или превышающее давление распространения трещин. В этой ситуации в породу могут быть введены значительные объемы флюидов.

Порода испытывает действие системы трех главных напряжений. Обычно допускается, что одно из них вертикально и равно геостатическому давлению в рассматриваемой точке. Два других считаются горизонтальными, а их величина зависит от режима локальных тектонических напряжений.

Трещины развиваются в перпендикулярной плоскости, нормальной к самому слабому из главных напряжений на стенке скважины. Они возникают, когда давление на породу превосходит это напряжение (рис. 2.21). Соответствующее эффективное напряжение аннулируется.

Рис. 2.21 Ориентация трещин (s1 > s2 > s3).

Гидроразрыв представляет собой сложное явление. Величина давления гидроразрыва, представляющая характеристику рассматриваемой породы и вмещающих ее пород, зависит от многих параметров. В частности, это :

§ величина местных эффективных напряжений.

§ ориентация скважины относительно системы напряжений. Давление гидроразрыва будет разным в зависимости от азимута и зенитного угла скважины.

§ термические напряжения на стенке скважины. Они вызываются различием между исходной температурой породы и температурой этой же породы при циркуляции бурового флюида. Повышение температуры увеличивает напряжения и величину давления гидроразрыва (в случае сравнительно твердой породы термическое напряжение достигает порядка 4 бар / ^оС).

§ физико-химические напряжения (вызываемые реакцией породы с буровыми флюидами).

§ прочность связи породы (необходимость применения повышенного давления для разрыва сцементированной породы в первый раз).

§ анизотропия и проницаемость породы, наличие и качество глинистой корки.

Величина давления гидроразрыва обычно составляет 70-110% величины геостатического давления рассматриваемой стороны.

Примечание: Поскольку геостатический градиент увеличивается вместе с глубиной (см. рис. 2.2), градиент давления гидроразрыва также должен увеличиваться с глубиной. Таким образом, в принципе наиболее уязвимая точка зоны открытого ствола будет наверху этой зоны.