Для диагностики технического состояния скважин, а также особенностей грунтовых вод в них применяются специальные геофизические исследования скважин (ГИС).

ГИС в портативной лаборатории

Исследование скважин необходимо в тех случаях, когда близ них планируются или уже ведутся ремонтные работы, либо для каких-то целей нужно узнать о параметрах выработки и окружающей ее породы.

Зачем проводят ГИС?

Исследования скважин подразумевают применение большого комплекса методов, которые подразделяются на группы относительно тех целей, которые преследуют. Для того, чтобы составить представление о тех породах, что находятся в непосредственной близости от шахты нефтескважины, в 1-2 м от нее, используют каротаж.

При необходимости исследовать не только те места, что прилегают к шахте, но и пространство между разными скважинами используют понятие геофизики скважин. Оно отличается от предыдущего главным образом масштабом проведения исследований скважин.

Главная цель проведения геофизических исследований скважин состоит в том, чтобы понять в полной мере, находятся ли рядом с ними необходимые полезные ископаемые, и, следовательно, имеет ли разработка шахты экономическую обоснованность.

Если рассматривать гидродинамические исследования скважин более детально и подробно, то среди них можно выделить такие:

  • определение способов и особенностей дальнейшей диагностики наличия полезных ископаемых в шахте;
  • работа с разрезами: корреляция, литологическое исследование;
  • оценка технических особенностей и общего состояния скважин;
  • выработка указаний для осуществления взрывных работ.

Какие методы используют для исследования скважин?

Как уже было сказано ранее, цели, с которыми проводятся геофизические работы, могут быть многочисленными и очень разными. Это означает, что исследователям необходимо получить и проанализировать большое число видов данных.

Чтобы получить их, необходимо использование разнообразных способов, большинство из которых можно сгруппировать следующим образом:

  • каротаж акустический, газовый, термический;
  • способы, требующие применения электричества;
  • ядерная геофизика;
  • кавернометрия.

В данные несколько больших групп входит более 50 существующих методов, пригодных для осуществления ГИС. В нашей статье мы уделим основное внимание не всем им, а только тем, что наиболее часто выбираются нефтяниками нашей страны в связи с особенностями условий отечественной нефтедобычи.

Методы, предполагающие применение электричества

Методы исследования грунтовых пластов, входящие в эту большую группу, основываются на возможности измерения электрического поля, которое есть у каждой горной породы. Причем это поле может быть природным, образовавшимся самостоятельно, так и созданным искусственным путем.

Можно сказать, что электрический каротаж сейчас входит в число базовых, основных способом проведения ГИС. Он дает отличную возможность определить, есть ли в слоях грунта, окружающего шахту, полезные ископаемые, и, если да, то какими свойствами они обладают.

На основе этих данных специалисты могут понять, каким способом будет оптимально добывать ресурсы. Немаловажно, что измерение электрического поля позволяет также диагностировать состояние имеющейся шахты, при необходимости подбирать способы ее ремонта.

Аппаратура для ГИС делится на группы относительно цели создания. Свойства естественного и искусственного электрического поля измеряются разными аппаратами, другие приборы обрабатывают данные о разнице электрических характеристик пород.

Для ГИС, осуществляемых с помощью замеров электрических полей грунтов, применяют специальные длинные зонды. Их опускают в шахты, чтобы получить данные обо всех слоях пород по всей глубине шахты. Зонды для таких манипуляций могут быть электрически несфокусированными и сфокусированными.

В первом случае необходимы зонды особых конструкций с 3 электродами .Во время работы такая аппаратура снимает показатели слоев пород, а потом их сравнивают с уже известными стандартизированными показателями. Разницу подвергают анализу, на основе его результатов составляют представление о шахте и рекомендации по способам добычи.

Данные об электрических свойствах пород, полученные зондами, анализируют с использованием методов математического и физического моделирования. Они дают возможность составлять прогнозы тех свойств, которые, скорее всего, будет иметь в будущем гидродинамическое исследование скважин.

Боковым каротажем называется электрические методы проведения ГИС исследований за счет использования специально сфокусированных зондов, настроенных для передачи и анализа сигналов. Исследуя токовые импульсы от посылаемых датчиков можно получить достаточно точные данные замеров, не учитывая влияния окружающей пыли и жидкости на стенках исследуемых нефтескважин.

Данные анализов бокового каротажного метода исследования позволяют определять различные свойства грунтовых пластов, такие как наклон пластов с точностью до градуса, азимуты углов падения и другие литологические параметры внутренних структур.

Проведение ГИС с использованием ядерных методов анализа

Ядерный метод анализа ГИС считается одним из самых точных и одним из самых перспективным, так как часто другой возможности проведения аналогичных гидродинамических исследований скважин у специалистов просто нет.

Ядерными методами ГИС с использованием мобильной лаборатории определяются такие характеристики породы, как:

  • процент содержания золы в угольных породах и пластах;
  • степень содержания уровня водорода, других химических составляющих;
  • параметры пористости и плотности грунтовых пород.

При проведении методов ядерного каротажа исследуемая порода в ответ на облучение производит ответное излучение через исходящие потоки нейтронных частиц, либо через потоки гамма-частиц, которые впоследствии позволяют производить тщательное исследование грунтовых пород.

Для проведения исследования нефтескважин методом ядерного каротажа наиболее популярными являются такие методы анализа грунтовых пород:

  • ГК – Гамма-каротажный метод. С помощью зондов исследуется излучение гамма-волн исследуемых пород. Зонд настроен на улавливание испускаемых грунтом гамма-квантов, преобразует их волны в электрический сигнал и через кабель передает сигналы на анализ в исследовательскую лабораторию. Одной из особенностей данного метода является возможность его проведения внутри специальной обсадной трубы, когда других возможностей проводить исследования скважин уже нет. Кроме того, ГК является основным методом определения уровня глинистости.
  • ГГК – Гамма-гамма каротажный метод. Это один из основных способов исследования искусственной радиации грунта. Для проведения каротажных исследований данным методом сначала проводят облучение скважин волнами гамма-частиц, и потом специалисты регистрируют и анализируют ответное излучение от исследуемых пород через зонд. Данный метод проводится как дополнительный, когда необходима высокая точность определения структуры пород и влияния проводимого облучения на структуру грунта в целях соответствия исследований экологическим стандартам.
  • Нейтронный каротаж. Это также один из способов основанный на искусственном облучении грунта, когда облучение происходит не встречающимися в природе нейтронными волнами через специальный зонд. Данный зонд является не только источником облучения данными волнами, но и детекторов излучения сигналов от исследуемых пород.

Газово-каротажный метод ГИС

Основная цель данного метода – это выявление количества углеводородных газов, насыщаемых раствор грунта в процессе проведения бурения для более эффективного определения газоносных горизонтов.

При использовании методов газового каротажа используются такое оборудование, как газоанализаторы. Иногда такое исследование можно проводить и в пределах лабораторий, если проводить сбор проб горных пород (керна) в процессе проведения бурения артскважины и других видов.

На точность метода могут влиять многие факторы, такие как состав глины, технологии бурения скважин. Так как нефтеносный горизонт характеризуется высоким содержанием тяжелых газов, то в процессе данного исследования важно определять их правильное количество отдельно от влияния других газов, что затрудняет данный метод.

Термокаротаж

С целью установления технического состояния функционирующих нефтескважин, применяют метод термокаротажа. Для измерения технологических параметров нефтескважин применяется специальный термометр, опускаемый внутрь нефтескважины.

Используя термокаротаж, можно узнать состояние обсадной колонны, так как температура на поврежденных участках существенно различается от температуры скважины. Также этот метод позволяет установить литологические характеристики породы и определять песчано-карбонатные образования.

Технология проведения геофизических исследований скважин

В нынешнее время широко используются три основных метода термокаротажа:

  1. Метод естественного температурного поля;
  2. Искусственное температурное поле;
  3. Метод эффективности охлаждения.

Все технологии геофизических исследований скважин основаны на теплопроводности почвы, причем данный показатель для каждого типа почвы различен.

Однако термокаротаж имеет определенный недостаток, ограничивающий его потенциал использования в нефтяных скважинах: при наполнении скважины жидкостью показатели теплопроводности различных почвенных слоев показывают среднее значение, что затрудняет определение различных типов почвы.

Кавернометрии

Суть метода заключается в замере диаметра поперечного сечения скважины. Это позволяет ей определять ее объем во время цементации или установки обсадной колонны и выявлять дефекты в стенках нефтескважин, вызванные ходом почвы.

Каверномер – оборудование, применяемое для данного метода обследования, в конструкцию которого входят два элемента: наземная аппаратура с целью разбора данных и инструмент, спускаемый внутрь скважины. Сам инструмент конструктивно состоит и
4-х измерительных рычагов, располагающихся относительно друг друга под углом 900С в двух плоскостях, и соединенные с приводом переменного резистора.

В основном поперечное сечение нефтескважин не всегда имеет форму идеальной окружности, поэтому площадь его сечения соответствует номинальному диаметру ствола скважины, расположенного перпендикулярному ее оси.

Устройство для проведения ГИС

Во время движения устройство в середине колонны, рычаги касаются его стенок и изменяют своё положение. В результате сигналы различных мощностей отправляются на резистор, который контролируется внешними устройствами.

Каротаж с применением акустики

Акустическая запись подвергать анализу время, необходимое для прохождения звукового импульса земли в пространстве вблизи ствола скважины. Так как каждая порода имеет свою плотность и, следовательно, неодинаковую прочность, этот метод разрешает установить характеристики слоев каждой почвы, где находятся нефтяные скважины.

В данном оборудовании используются два диапазона частоты: ультразвуковой в диапазоне от 20 до 250 кГц и звуковой в диапазон от 0,5 до 15 кГц. Для работы необходимы оба устройства: измерительное устройство и датчик глубины, оборудованный передатчиком ультразвуковых волн и специальным приемником, способным механическую энергию волн с частотой от 20 до 50 кГц преобразовывать в электрический импульс.

Акустический каротаж применяют в основном с целью получения необходимых данных о состоянии скважины, а также обнаружения залежей ресурсов.


Поделиться ссылкой:

Закрыть меню