Введение. Геофизические исследования скважин (ГИС) — это совокупность физических методов, предназначенных для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном

Геофизические исследования скважин (ГИС) — это совокупность физических методов, предназначенных для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Традиционно к ГИС относят также изучение технического состояния скважин, опробование пластов и отбор проб из стенок скважин, перфорацию и торпедирование и др. Геофизические исследования скважин делятся на две весьма обширные группы методов – методы каротажа и методы скважинной геофизики. Геофизические исследования, предназначенные для изучения горных пород, непосредственно примыкающих к стволу скважины, называют каротажем, совокупность методов каротажа, применяемых в нефтегазовых скважинах — промысловой геофизикой. Методы ГИС, служащие для изучения межскважинного пространства, называют скважинной геофизикой.

Параметры искусственных и естественных физических полей в скважине связаны с физическими свойствами горных пород, находящихся в околоскважинном и межскважинном пространствах. В свою очередь физические свойства пород отражают литологические, фациальные, коллекторские, структурно-текстурные и другие характеристики. Нахождение параметров поля в скважине по заданным параметрам его источников и характеристикам среды называют прямой задачей ГИС. На практике, напротив, по измеренным в скважине параметрам поля определяют характеристики среды, т. е. решают обратную задачу.

В основе любого метода скважинной геофизики лежит регистрация параметров соответствующего поля, несущего информацию не только физических свойствах горных пород, но и об условиях измерения, таких как температура и давление в скважине, ее диаметр, свойства промывочной жидкости и т.п. Поэтому измеряемый геофизический параметр (электрическое сопротивление, потенциал самопроизвольной поляризации, естественная радиоактивность и др.) не является истинным, характерным для естественного залегания горных пород.

Для того чтобы получить значение истинного физического параметра необходимо внести поправки в регистрируемый, что составляет смысл геофизической интерпретации данных каротажа. Полученные в результате геофизической интерпретации исправленные величины свободны от влияния условий проведения измерений и условий вскрытия пласта и являются характеристиками породы, позволяющими сравнивать их между собой.

Специфика обратных задач ГИС. Специфика обратных задач ГИС состоит в том, что из-за недоступности исследуемого объекта о его параметрах судят по косвенным проявлениям. Так, о горной породе, расположенной вне скважины, судят, измеряя характеристики поля в скважине. Между тем поле в скважине имеет интегральный характер. Вклад в его формирование вносят различные зоны: сама скважина; близкая к ее стенке, а потому измененная в результате бурения часть пласта; его неизмененная — удаленная часть; вмещающие породы. На практике это приводит к тому, что небольшим изменениям параметров поля, соответствует множество решений (моделей среды), существенно отличающихся одно от другого. Обратные задачи, обладающие таким свойством, называют неустойчивыми. С целью преодоления неустойчивости стремятся сузить множество возможных решений, для чего используют дополнительную информацию. Ее важнейший источник—данные, полученные с помощью других геофизических методов, имеющих иную глубинность и основанных на изучении различных по своей природе физических полей.

Классификация методов ГИС. Классификация методов ГИС может быть выполнена по виду изучаемых физических полей. В этой связи их делят на электрические, электромагнитные, ядерные, акустические и другие.

К настоящему моменту известно более пятидесяти методов ГИС и их модификаций. Подобное многообразие объясняется рядом факторов. Первый из них связан со спецификой обратных задач, требующей комплексирования большого числа методов. Второй — с различиями в условиях применения: ГИС применяют в осадочных, метаморфических, магматических породах, в скважинах обсаженных и не обсаженных, сухих, заполненных водными растворами солей и непроводящими промывочными жидкостями. Третий фактор, обусловливающий многообразие методов ГИС—большое количество решаемых ими задач геологического, технологического, инженерно- и гидрогеологического характера.

Соотношение методов, основанных на исследовании керна, шлама и ГИС. Важным источником информации по изучению скважины являются данные кернового материала и шлама. С их помощью изучают петрофизические, текстурно-структурные, фильтрационно-емкостные, петрографические и другие свойства пород. Однако в целом эти методы не достаточно эффективны, что объясняется неполным выносом кернового матери­ала, трудностью привязки керна по глубине, малым радиусом исследования, изменением характеристик горных пород в зоне бурения и при подъеме на поверхность, значительными затра­тами времени и средств.

В отличие от этого ГИС дают сплошную, сравнительно точно привязанную по глубине информацию с существенно большим радиусом исследования. Затраты времени и соответственно стоимость ГИС ниже. Важно, что удается получить информацию о горных породах в их естественном залегании (in sity). Большой радиус исследования, возможность осуществлять замеры не только в функции пространственных координат, но и в функции времени, изучение всей системы скважина— пласт, позволяют решать геологические задачи, в принципе не решаемые по керновому материалу.

Вместе с тем, достаточно точная оценка с помощью ГИС параметров, характеризующих литологию, коллекторские свойства, содержание того или иного полезного ископаемого и т.д. требует знания свойств матрицы (скелета) горной породы, флюида-порозаполнителя, а также петрофизических зависимостей для определенного типа отложений месторождения. Такую информацию в большинстве случаев получают с помощью кернового материала и шлама. Поэтому исследования керна, шлама и ГИС должны рассматриваться как составляющие единого процесса изучения околоскважинного и межскважинного пространства.