Геофизические исследования скважин

    Определение пористости чистых известняков или  доломитов, если литотип заранее  известны, не вызывает затруднений.

Нейтронный  гамма каротаж (НГК) и нейтрон - нейтронный каротаж (ННК).

    Значения  НГК и ННК зависят не только от пористости пород, но и от геолого - технических условий измерений. К техническим факторам относятся: диаметр скважины, кавернозность ее ствола, толщина глинистой корки , параметр ПЖ, к геологическим - литотип исследуемых пород (известняк, доломит, песчаник), глинистость и сульфатность пород, минерализация ПВ, газонасыщенность пластов.

    На  рис. Приведены зависимости значений НГК-60 в условных единицах J_{усл. ед.}= f(lg k_п ) аппаратуры ДРСТ-3 и скважин разного диаметра. В стволе скважины - пресная вода, поры пласта заполнены пресной водой или нефтью, пласт - чистый кальцит без примесей глины и сульфатов.

    В проницаемых пластах за счет проникновения  фильтрата ПЖ в пласт на стенках  скважины образуется глинистая корка, прибор отклоняется от стенки скважины, что приводит к уменьшению регистрируемых значений НК. При определении k_п необходимо использовать кавернограмму.

    Влияние литотипа пород проявляется в увеличении показаний НГК и ННК в песчаниках и их уменьшения в доломитах по сравнению с известняками такой же пористости.

    Заглинизированные породы за счет содержания химически  связанной воды в глинистых минералах имеют повышенное водосодержание, что отражается на кривых ННК_НТ и ННК_Т в виде соответствующего увеличения пористости пород.

    Поправка  за глинистость, которую нужно вычитать из определяемых по ННК_Т и ННК_НТ значений пористости, в среднем равна

    

    Для НГК -60 (ДРСТ-3) при d_c=190 мм с учетом плотностного эффекта.

    

    При совместной интерпретации НГК т ГГКП влияние глинистости на результат измерений уменьшается в 2 раза.

    При интерпретации необходимо учитывать  сульфатность пород (ангидрит или гипс).

    Очень сильно влияет минерализация, лучше  всего использовать ННК_НТ.

    В комплексной аппаратуре наряду с НГК обязательно фиксируется ГК. Поэтому совмещая показания НГК и ГК по глубине используют

    

    где J_усл.ед. - значение НГК против исследуемого пласта в условных единицах;

    J_ГК - значение ГК против того же пласта, мкР/ч;

    n_ГК - число импульсов ГК, мкР/ч;

    n_НГК - число импульсов НГК на 1 усл. ед.;

    k_э - коэффициент, учитывающий эффективность детекторов в каналах ГК и НГК.

    Для аппаратуры ДРСТ-3 при использовании  в обоих каналах одинаков кристаллов NaJ(Tl) размером 40´40 м k_э=0,4.

    Наибольшее распространение в последние годы получили двухзондовые установки с длинами зондов L_б и L_м.

    Особенностями интерпретации полученных данных являются:

    -нелинейный  характер зависимости J_м/J_б=f(k_п);

    -практически  полное исключение влияния минерализации  ПЖ;

    -уменьшение влияния глинистой корки и диаметра скважины;

    -увеличение  влияния литотипа пород;

    -примерно  такое же как для однозондовых  установок, влияние глинистости  и сульфатности пород.

    Спектрометрия гамма излучения.

    Изучение  потока гамма излучения по энергии гамма-квантов обеспечивает получение о вкладе излучения U-Ra, Th и K. Появляется возможность оценки глинистости полимиктовых пород и соотношения кварц-полевой шпат. При исследовании карбонатных разрезов раздельное измерение указанных элементов позволяет в некоторых случаях выделять зоны вторичной доломитизации известняков, что дает представление о структурных особенностях коллекторов. Исследование энергетического спектра гамма-излучения радиоционного захвата при НГК и ИНГК позволяет уменьшать или увеличивать влияние того или иного фильтра, а при точной спектрометрии - выделять те или иные элементы в породах по наличию в спектре гамма - квантов с энергией, близкой к энергии связи нуклонов в ядре этого элемента. В принципе, любой сцинтиляционный детектор пригоден для спектрометрии излучения, т.к. амплитуда импульса на выходе фотоэлектронного умножителя пропорциональна энергии гамма - кванта, поглощенного в сцинтиляторе.

    Селективный гамма - гамма каротаж (ГГКС).

    При ГГКП регистрируется излучения с  энергией более 200 кэВ, что исключает влияние состава пород обусловленного различием атомного номера Zэлементов, входящих в их состав. Если регистрировать излучение от 50 до 200 кэВ, то результаты ГГК будут существенно зависеть от эффективного атомного номера, т.е. от литологического состава исследуемых пород. Сходство измерительных установок позволяет использовать один источник. Ограничение метода – невозможность применения в скважинах с утяжеленной баритом или гематитом промывочной жидкости.

Аппаратура  РК

Шифр	Измерительные параметры	Способ  уплот-нения каналов	Диаметр, температура, давление	Область применения
РГП-2	ГГКб, ГГКм	полярное разделение	125мм,135°, 80мПа	Нефтяные и  газовые скважины
СГП	ГК	--//--	130,165/120	--//--
РКС	ГГКб, ГГКм ГК	--//--	128,120/60	--//--
ПК1-941	--//--	--//--	102,100/200	--//--
МИК-2	ИНКб, ННКм, ГК	--//--	,135/100	--//---
РКС-2			90,120/80
РКС-3	ННКб, ННКм, ГК, МП
РКИ-841
ИГН-4	хлоро, водосодерж.		90,120/60
ДРСТ-2	ГК, ГГК, ИГК, ННКт, ИНКнг		65,120/50,90/40	угольные, рудные, нефте- и газовые скважины
ДРСТ-3	ГК, ГГК, ГК и  НГК, ГК, ННК	полярное	60/90,120/60,100

 

    Источники радиоактивных изотопов, применяемые  в приборах нейтронного РК:

    Po-Be, Pu-Be, ²⁵²Cf® выход до 10⁷н/с. 

    При работе при повышенных температурах (более 120°) используются сосуды Дьюара.

Лекция 18   Контроль технического состояния скважины и                  исследования действующих скважин.

 

    Температурные измерения в скважинах

    Проводятся  для изучения теплового поля Земли, для выяснения температурного режима бурящихся разведочных и эксплуатационных, а также действующих скважин.

    Наличие теплового поля Земли вызывает непрерывное  повышение температуры горных пород  с увеличением глубины их залегания, которое характеризуется геотермической ступенью и геотермическим градиентом.

    Геотермическая  ступень G представляет собой расстояние в метрах, при углублении на которое температура горных пород возрастает на 1°K.

    Геотермический  градиент Г представляет число К, на которое возрастает температура  горных пород при углублении на 100 м.

    В зависимости от геологических, гидрогеологических и др. условий величины G и Г имеют различные значения; в среднем G»33 м/К, а Г»3 К/100м.

    Основным  прибором для измерений температуры  является резисторный термометр  на каротажном кабеле. Измерения температуры горных пород производят в функции глубины. Чувствительным элементом является металлический или полупроводниковый резистор с большим температурным коэффициентом.

    Сопротивление R металлического термометра изменяется по закону:

    R=R₀[1+a(T-T₀)]

    a=0,004 для медного резистора.

    Для мостовой схемы:

    DU=0.5 JR₀a(T-T₀)

    Температура среды может быть определена по формуле:

      где 

    Чувствительность  термометра

    

    Измерения температуры проводятся при спуске прибора в скважину, скорость перемещения должна быть такой, чтобы он успевал воспринимать температуру ПЖ в данной точке скважины

    

    Т_и - измеренная температура

    Т_с - температура окружающей среды

    Т_пи - температура окружающей среды при предыдущем измерении перед перемещением в данную точку

    t - постоянная времени термометра, равная времени, в течение которого термометр воспринимает 0,63 разности температур Т_ПИ -Т_с

     ;

    где z₂, z₁ - глубины измерения температуры

    Т₂, Т₁ - температуры.

    Измерения искривления скважины

    Отклонение  оси скважины от вертикального положения  называется наклоном скважины. В общем случае отклонение оси скважины от заданного по проекту направления называется искривлением скважины.

    a - угол наклона

    b - азимут (положение в пространстве).

    Фотоинклинометр

    Инклинометр КИТ-А - дискретные измерения.

    Инклинометр непрерывного измерения  с магнито - модуляционными датчиками.

    Гироскопический инклинометр.

    Гироскоп  представляет собой быстро вращающийся ротор [1], имеющий три степени свободы - он может свободно поворачиваться вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, пересекающихся в его центре тяжести. При вращении гироскопа ось ротора сохраняет неизменное положение в пространстве и ее направлении может служить ориентиром для определения наклона оси скважины.

    Скорость  вращения ротора - 25 000 об/мин. Рамки  гироскопа[2,3] образуют карданный подвес. Ось ротора [1] всегда располагается горизонтально и сохраняет заданное положение относительно частей света. На внешней рамке [3] гироскопа, продольная ось вращение которой совпадает с осью прибора (осью скважины) , укреплен ползунок [4] курсоуказателя . На полуосях, расположенных по оси прибора, укреплена измерительная рамка [5]. Под действием эксцентрично расположенного груза она поворачивается относительно корпуса прибора так, что ее плоскость всегда совпадала с плоскостью наклона скважины. Ползунок [6] контактирует с реохордом [7], снимая с реохорда напряжение, равное углу наклона скважины.