Геофизические исследования скважин (каротаж)

Более 90 % длины скважины бурят без отбора керна. Чтобы получить представление о геологическом разрезе, в процессе бурения не реже чем через 5-10 м проходки отбирают пробы шлама, который промывочная жидкость выносит на дневную поверхность. Ведут наблюдения за нефтепроявлениями (на буровом растворе появляются радужные пленки) и газопроявлениями (объем бурового раствора при газировании увеличивается). Для изучения состояния ствола пробуренной скважины применяют различные геофизические методы. Эти исследования называют каротажем, и проводит их специализированная бригада геофизиков, приезжающая со своей аппаратурой по вызову буровиков. Каротажные приборы в зависимости от их назначения спускают в скважину на кабеле или на бурильных трубах. Спуск на кабеле проходит быстро, здесь не требуется свинчивать бурильные трубы. Пологий или горизонтальный участок скважины вообще невозможно испытать приборами на кабеле, и в этом случае приходится спускать их на трубах.

Каротаж обязательно проводят перед спуском каждой обсадной колонны для изучения состояния открытого ствола скважины и после спуска обсадной колонны для проверки качества ее цементирования.

Каждая горная порода обладает своими геофизическими характеристиками (электрическим сопротивлением, плотностью, пористостью, трещиноватостью, проницаемостью, радиоактивностью и др.), и они могут быть зафиксированы самописцами на масштабной ленте каротажной диаграммы при подъеме геофизического снаряда от забоя до поверхности с постоянной скоростью. Для выявления характеристик открытой или обсаженной скважины наиболее информативными оказываются разные методы.

Электрокаротаж – ведущий, универсальный и обязательный метод исследований открытого ствола всех скважин. Большое влияние на электрические сопротивления оказывает характер насыщения пород флюидами. Нефть не проводит электрический ток (рис. 4.21), а высокоминерализованная вода – прекрасный проводник. Против нефтеносных пластов регистрируется большое кажущееся сопротивление. Если породы имеют высокую проницаемость, то жидкость в них движется быстрее, и при этом возникает большая разность естественных электрических потенциалов.

Рис. 4.21. Электрический каротаж скважины

Радиоактивный каротаж позволяет регистрировать интенсивность естественного либо вызванного радиоактивного излучения. Большим преимуществом этих методов является возможность исследований через стальные обсадные трубы.

Акустический каротаж основан на предположении, что все горные породы являются упругими телами. Сущность акустического каротажа сводится к возбуждению в скважине упругих колебаний, которые распространяются в окружающей излучатель среде и регистрируются приемниками, расположенными на некотором расстоянии от излучателя.

Инклинометрия проводится для определения положения ствола скважины в пространстве относительно сторон света и наклона к горизонтальной плоскости. В устройстве инклинометра используют принцип компаса и отвеса.

Кавернометрия и профилеметрия дают информацию о диаметре скважины в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и усредненном диаметре скважины. Каверномеры и профилемеры представляют собой систему мерных рычагов (от 2 до 6), подобных пальцам сжатой ладони. Приборы опускают в скважину с закрытыми рычагами. По достижении забоя с помощью механического реле мерные рычаги открываются, и измерение диаметра скважины осуществляется во время подъема инструмента. Эти методы позволяют определить самое узкое место для установки пакера при испытании скважины, а также вычислить необходимый объем цементного раствора для крепления обсадной колонны.

Термокаротаж проводят для определения изменений температур в стволе скважины. Интервалы поглощения и притока жидкости в скважине хорошо регистрируются этим методом. Кроме того, все геофизические характеристики, полученные при исследованиях, зависят от температуры, и нужно учитывать это влияние. В отличие от других методов, термокаротаж проводят при спуске термометра в скважину.

У названных методов существуют различные модификации, и они дополняют друг друга. Кроме них, разработаны другие методы геофизических исследований, позволяющие определить место прихвата бурильной колонны при бурении, оценить качество цементирования обсадной колонны, установить негерметичность колонны и место перетока подземных вод за обсадной колонной при эксплуатации скважин и т.д. Сопоставляя кривые, полученные различными методами, делают выводы о геологическом разрезе скважины, наличии водоносных горизонтов, нефте- и газонасыщенности пород.

Если намечаются перспективные интервалы, их опробуют испытателями пластов на кабеле или на трубах. Чтобы вызвать приток флюидов из пласта, нужно уменьшить вес столба жидкости, заполняющей скважину и тем самым снизить забойное давление. Это достигается путем замены глинистого раствора на воду, аэрированием жидкости в скважине или заменой глинистого раствора на нефть либо дизельное топливо.

Объем информации исследовательских работ в открытом стволе должен однозначно обеспечить разделение пластов на продуктивные и непродуктивные. Для поисковой скважины следует решить вопрос, нужен ли спуск эксплуатационной обсадной колонны или скважина подлежит ликвидации.