Геофизические исследования скважин. Основные методы исследований

Геофизические методы, используемые для изучения геологических разрезов скважин делятся на: электрические; радиоактивные; термические; акустические; геохимические; механические; магнитные, в зависимости от физических свойств пород, на изучении которых основываются указанные методы.

Производственные геофизические организации должны проводить в скважинах, пробуренных на нефть и газ, следующие работы:

· изучать с помощью различных геофизических методов геологический разрез скважин, выявлять продуктивные пласты и определять их коллекторские свойства;

· изучать техническое состояние бурящихся и законченных бурением скважин, а также выполнять некоторые контрольные операции в эксплуатирующихся скважинах;

· перфорировать обсадные колонны для вскрытия продуктивных пластов и торпедировать скважины для извлечения бурового инструмента и колонн при авариях, а в некоторых случаях для улучшений условий притока жидкости и газа;

· отбирать пробы пород, жидкости и газа боковыми грунтоносами и пробоотборниками.

Сущность любого геофизического метода состоит в измерении вдоль ствола скважины некоторой величины, характеризующейся одним или совокупностью физических свойств горных пород, пересеченных скважиной. Физические свойства пород тесно связаны с их геологической характеристикой и это позволяет по результатам геофизических исследований судить о пройденных скважиной породах и изучать свойства этих пород.

Электрические методы

Метод кажущегося сопротивления (КС)При исследовании скважин методом кажущегося сопротивления (КС) используется различие в удельных электрических сопротивлениях горных пород. Удельное сопротивление пород изменяется от долей до миллионов омметров.

Область применения метода:

· расчленение разрезов скважин по данным удельного и кажущегося сопротивлений пород;

· выделение реперов для корреляции разрезов;

· изучение литологии;

· выделение полезных ископаемых в разрезах скважин;

· определение коэффициентов водонасыщенности, нефтегазонасыщенности, пористости и проницаемости.

Метод экранированного заземления (боковой каротаж) Изучение разрезов скважин методом экранированного заземления основано на различии удельных электрических сопротивлений горных пород, Существует несколько модификаций метода, наиболее перспективными являются измерения по схеме экранированного заземления с автоматически фокусирующими электродами или по схеме бокового каротажа.

Область применения метода:

· детальное расчленение разреза по величинам кажущегося удельного сопротивления пластов;

· изучение литологии, пористости и проницаемости пород;

· выделение полезных ископаемых в разрезах скважин;

· определение водонасыщеннсти, нефтегазонасыщенности породы.

Индукционный метод Изучение разрезов скважин индукционным методом основано на различии в электропроводности пород.

Индукционный метод позволяет получить хорошо расчлененные кривые электропроводности с четкими аномалиями. Метод наиболее эффективен при использовании в низкоомных разрезах. Небольшое влияние мощности пластов, а также хорошая глубинность исследований дают возможность с высокой точностью определить истинное сопротивление относительно низкоомных пород.

С помощью индукционного метода можно исследовать сухие, заполненные нефтью или буровым раствором на нефтяной основе скважины. Во всех перечисленных случаях обычные методы электрометрии использовать нельзя.

Область применения метода:

· расчленение разреза скважин и определение удельного сопротивления пластов.

Метод собственных потенциалов (СП) По методу СП (или ПС) в скважине исследуется электрическое поле, создаваемое электродвижущими силами, возникающими под действием различных физико-химических процессов. Главными из них являются диффузионно-адсорбционные Э.Д.С., наблюдаемые при соприкосновении электролитов различной концентрации (глинистый раствор – пластовая вода); фильтрационные Э.Д.С., возникающие на границе скважина – пласт при перемещении электролита под действием избыточного давления; Э.Д.С. окислительно – восстановительных реакций в зоне соприкосновения породы с окружающими пластами и глинистым раствором.

Область применения метода:

· расчленение разреза скважин;

· выделение реперов;

· выделение в разрезе тонкодисперсных (глинистых) пород и коллекторов;

· определение минерализации пластовых вод;

· оценка пористости коллекторов.

Метод вызванных потенциалов (ВП) Вызванная поляризация возникает в горной породе при пропускании через нее постоянного электрического тока, который в этом случае называется поляризующим током. После выключения поляризующего тока потенциалы вызванной поляризации (или вызванные потенциалы) плавно убывают во времени.

Вызванная поляризация ионопроводящих сред (песчаники, алевролиты) возрастает с увеличением дисперсности среды и падает с увеличением проницаемости. Это свойство ионопроводящих сред позволяет использовать метод ВП для расчленения разреза, а в благоприятных условиях – для количественной оценки проницаемости. Кроме того, метод ВП позволяет выделить в разрезе породы, обогащенные минералами с электронной проводимостью (сульфиты, графит, каменные угли и т.д.).

Область применения метода:

· детальное расчленение пород в разрезе и выделение реперов для корреляции;

· выделение коллекторов и определение их проницаемости;

· выделение в разрезе каменных углей и рудных тел.

Радиоактивные методы

Гамма – метод (ГМ)Горные породы, слагающую земную кору, содержат различные радиоактивные элементы (уран, торий, продукты их распада, радиоактивный изотоп калия, актиноуран, рубидий, самарий и др.). Количество радиоактивных элементов в горной породе зависит от физико-химических условий ее формирования. Из осадочных горных пород высокой радиоактивностью обладают глины, низкой – гидрохимические осадки (за исключением калийных солей) и каменные угли.

Так как многие глины обладают повышенной радиоактивностью, то естественная радиоактивность осадочных горных пород пропорциональна содержанию в них более активной глинистой фракции. Это позволяет расчленять разрез по степени заглинизированности пород. Гамма-метод основан на изучении естественного гамма-излучения горных пород.

Область применения метода:

· выделение в разрезе горных пород, обогащенных глинистым материалом;

· определение глинистости пород;

· выявление и изучение промышленных скоплений радиоактивных минералов и калиевых солей.

Нейтронный гамма-метод.

При нейтронном гамма-методе в скважине изучают интенсивность радиационного (вторичного) гамма-излучения, создаваемого при облучении горных пород нейтронами.

Для этого в скважинный снаряд на некотором удалении от счетчика гамма-излучения помещают источник нейтронов (радиоактивный элемент-полоний в смеси с солью бериллия). Нейтроны в момент вылета из источника характеризуются энергетическим спектром с максимумами в области3,0 и 5,0 Мэв (быстрые нейтроны). В результате взаимодействия (столкновения) с ядрами элементов, слагающих породу, энергия их снижается до энергии теплового движения молекул (порядка 0,025 эв). Такие нейтроны называют тепловыми; нейтроны с энергией выше 0,025 эв и менее 0,5 Мэв – надтепловыми. Вторичное гамма-излучение возникает при захвате тепловых нейтронов ядрами элементов, входящих в состав горных пород.

Область применения метода:

- расчленение разрезов горных пород по содержанию водорода и хлора;

- выделение коллекторов и оценка их пористости;

- выделение нефтеносных, газоносных и водоносных пород;

- выявление некоторых полезных ископаемых (бор, марганец, кадмий и др.).

Акустический метод

В акустическом методе в скважине измеряют время (скорость) распространения и интенсивность затухания упругих волн в горных породах.

Скорость распространения упругих волн зависит от пористости, сцементированности породы, характера насыщающей жидкости, состава минерального скелета, а также пластовых давлений и температуры.

Область применения метода:

- литологическое расчленение разрезов скважин;

- определение пористости пород;

- детальное изучение интервальных скоростей упругих волн для повышения точности интерпретации данных сейсморазведки.