История развития геофизики

Начало геофизическим исследованиям было положено температурными измерениями, проведенными Д.В.Голубятниковым на нефтяных месторождениях Баку в 1906-1913 г. Широкое развитие методов ГИС началось с внедрения метода кажущегося сопротивления (КС), предложенного братьями К. и М.Шлюмберже во Франции в 1926-1928 годах, а затем и в России в 1929-1930 годах. С 1931 метод КС был дополнен измерением потенциалом самопроизвольно возникающего электрического поля. К середине 30-х годов ЭК получил уже повсеместное распространение. В дальнейшем комплекс ГИС непрерывно расширялся. В 1933 г. В.А.Соколовым, И,М.Бальзамовым и М.В.Абрамовичем был предложен газовый каротаж, а в 1934 г. В.А.Шпаком, Г.В.Горшковым, Л.М.Курбатовым и А.Н.Граммаковым – гамма-каротаж, в 1935 г. В.И.Горояном и Г.М.Минизоном – механический каротаж, в 1941 г. – Б.М.Понтекорво – нейтронный каротаж. В 1946 г. В.Н.Дахнов предложил метод сопротивления экранированного заземления. Аналогичная аппаратура была разработана примерно в это же время фирмами Шлюмберже и Халибартон. В 1948 г. фирмой Хамбл ойл энд рифайнинг компани был создан первый образец аппаратуры акустического метода. В 1948-1953 г. в США под руководством Г.Долля был разработан ряд эффективных модификаций электрического каротажа – боковой и индукционный методы, микрозондирования, которые заняли в настоящее время важное место в комплексе исследования скважин.

С 1931 г. начали применять инклинометр для определения искривления скважин. В 1932-35 г. были разработаны первые стреляющие перфораторы, боковые грунтоносы и торпеды, которые стали широко применяться в нефтепромысловой практике. В 1935 г. советскими геофизиками С.Я.Литвиновым и Г.Н.Строцким был предложен метод кавернометрии скважин.

В настоящее время широко развиваются методы, основанные на телеметрической передаче сигналов из скважин на поверхность. В связи с использованием телеметрии, которая обеспечивает передачу на поверхность большого объема информации, получили развитие методы регистрации спектров в каждой точке исследования. На этой основе работают такие современные методы, как спектральные модификации гамма-каротажа, нейтронного гамма-каротажа, углерод-кислородного каротажа, широкополосного волнового акустического каротажа. Новые модификации методов позволяют за один спуск-подъем аппаратуры зарегистрировать не один геофизический параметр, а целый спектр геофизического поля, из которого путем соответствующей обработке получают целый набор геофизических кривых. Например, если гамма-каротаж позволяет регистрировать общую естественную радиоактивность пород по стволу скважины, то спектральная модификация ГК (СГК) – содержание основных радиоактивных элементов в породе: калия, урана, тория, различные соотношения которых характеризуют типы глин и других пород с повышенной естественной радиоактивностью иной, неглинистой природы, что повышает однозначность интерпретации методов ГИС при оценке коллекторских свойств пород.

Одновременно с расширением комплекса и совершенствованием отдельных емтодов ГИС развивались наземная измерительная аппаратура и спуско-подъемное оборудование. На первых порах выполнялись точечные замеры через каждые 0.5-1.0 м глубины и по полученным данным строились диаграммы, отражающие изменение параметров по стволу скважины. Эта методика требовала значительных затрат времени и не давала необходимой точности, особенно при исследовании тонкослоистых разрезов. С 1932 г. стали применяться полуавтоматические регистраторы в комплексе с пульсаторами, что позволило производить непрерывную и одновременную запись диаграмм кажущегося сопротивления и потенциалов собственной поляризации пород. Это способствовало ускорению процесса исследования скважин и значительному повышению точности получаемых результатов. В результате работ многих производственных и научно-исследовательских организаций были созданы автоматические геофизические станции типа ОКС, АКС, АЭКС. Их применение в промышленности было начато в 1950 г. В конце 60-х годов под руководством Н.Н.Сохранова были начаты работы по обработке и интерпретации данных ГИС с помощью ЭВМ.

В связи с бурной компьютеризацией промышленности с конца 80-х годов происходит качественное переоснащение геофизической службы. Все шире начала распространяться цифровая, многоканальная аппаратура различных методов ГИС. Регистрация и обработка в настоящее время может производиться в процессе записи диаграммы на цифровые регистраторы, в качестве основного элемента которых используются персональные компьютеры. Все шире практикуется использование электронных сетей, с помощью которых идет передача геофизической информации в единые центры по обработке и интерпретации данных ГИС, что повышает эффективность геофизических исследований.

Интерпретация результатов геофизических исследований скважин

Интерпретация результатов ГИС заключается в переходе от геофизических параметров, измеряемых в скважине, к физическим характеристикам породы. Этот процесс можно разделить на несколько основных этапов.

1 - Исходный этап. Преобразование сигналов, поступающих из скважинных приборов, в кривые геофизических параметров – кажущегося и эффективного сопротивления, потенциалов собственной и кажущейся поляризации и т.д. Этот этап осуществляется при записи исходных диаграмм в промыслово-геофизических партиях. Если раньше использовалась аналоговая регистрация (в виде кривых), то в настоящее время практически полностью используется цифровая запись, которая с помощью компьютеров преобразуется в кривые соответствующих методов ГИС.

2 - Промежуточный этап. Переход от геофизических параметров к истинным физическим свойствам горных пород: электрическому удельному сопротивлению горных пород, плотности, гамма-активности и т.д. Физические свойства горных пород при геофизических замерах не могут быть непосредственно измерены в условиях скважины, поскольку исследуется неоднородная среда (порода прорезана скважиной, заполненной буровым раствором, свойства пластов на контакте со скважиной изменены, влияют соседние пласты, тип измерительной установки). Такой переход требует выполнения дополнительных исследований по учету мешающих факторов: вмещающих пород, диаметра скважины, промывочной жидкости, глубины и физических свойств зоны проникновения фильтрата раствора в пласт. Используются как аналитичекие решения, так и методы физического моделирования.

3 - Конечный этап. Переход от физических свойств горных пород к их литологии, коллекторским свойствам (пористости, проницаемости, нефтенасыщенности). Используются результаты петрофизических исследований керна по установлению связей между петрофизическими параметрами (керн-керн) и петрофизическими и геофизическими параметрами (керн-ГИС).

Процесс интерпретации отдельных методов иногда охватывает не все этапы. Если диаграмма, записанная в скважине, достаточно мало подвержена влиянию скважинных условий и вмещающих пород, то для интерпретации используются лишь петрофизические связи.

По решаемым задачам можно выделить качественную и количественную интерпретацию:

Качественная интерпретация. Как правило, тип отложений уверенно определяется по комплексу геофизических данных. Легко, например, отличить глины от пород проницаемых или плотных. С высокой точностью определяются границы пластов, что позволяет установить или подтвердить геологический разрез скважины. По данным ГИС возможно различить водоносные и нефтегазоносные пласты.

Количественная интерпретация. К количественнойинтерпретации относятся оценка пористости и нефтегазонасыщения в незатронутой части коллектора, а также остаточного нефтегазонасыщения в зоне проникновения фильтрата бурового раствора. Также определяется мощность или толщина пластов, знание которых необходимы для определения общих извлекаемых запасов нефти. В благоприятных случаях определяется проницаемость коллекторов.