Промысловой геофизики

Поиски, разведка и разработка месторождений большинства полезных ископаемых связаны с изучением геологического разреза скважин. В каждой скважине необходимо определить последовательность залегания горных пород, наличие полезных ископаемых, глубины залегания продуктивных пластов и т.д. Раньше для решения указанных задач использовались в основном образцы горных пород, отбираемые в процессе бурения (керны), и обломки горных пород, выносимые промывочной жидкостью на устье скважины (шлам). Однако эти методы не позволяли достаточно полно и эффективно изучить геологический разрез скважины.

Трудности, возникающие при изучении геологического разреза скважины по керну из-за малого его выноса на поверхность, и значительное замедление темпов бурения скважин при отборе керна привели к созданию геофизических методов исследования скважин. Благодаря этому удалось существенно повысить скорость бурения скважин и темпы разведки месторождений, а также снизить стоимость геолого-разведочных работ. Наиболее эффективным оказалось применение геофизических методов на месторождениях нефти и газа, разведка и разработка которых ведется, как правило, глубокими скважинами.

Геофизические исследования скважин являются областью прикладной геофизики, в которой современные физические методы исследования вещества используются для геологического изучения разрезов, пройденных скважинами, выявления и оценки запасов полезных ископаемых, получения информации о ходе разработки месторождений и о техническом состоянии скважин.

Геофизические исследования в скважинах, бурящихся на нефть и газ, называют промысловой геофизикой. Сущность любого геофизического метода состоит в измерении вдоль ствола скважины некоторой величины, характеризующейся одним или совокупностью физических свойств горных пород, пересеченных скважиной. Физические свойства пород связаны с их геологической характеристикой, и это позволяет по результатам геофизических исследований судить о пройденных скважиной породах.

В настоящее время задачи промыслово-геофизических исследований заметно расширились и включают в себя следующее: 1) изучение геологического разреза скважин; 2) изучение технического состояния скважин; 3) контроль за разработкой месторождений нефти и газа; 4) проведение прострелочных и взрывных работ в скважинах; 5) опробование пластов и отбор образцов со стенок скважины.

Исследование скважин с целью изучения геологического разреза и выявления полезных ископаемых называют также каротажем (франц. carottage от carotte - буровой крен или буквально - морковь).

В зависимости от изучаемых физических свойств пород и полей различают электрический, электромагнитный, акустический, термический, механический, газовый и другие виды каротажа. Общим для всех разновидностей каротажа является объект исследования - разрез скважины.

ГИС

промысловая скважинная угольная скважинная рудная

геофизика геофизика геофизика

опробование каротаж контроль техни- отбор образ- околоскважинные

пластов ческого состоя- цов пород в и межскважинные

ния скважин и скважинах исследования

разработки мес-

торождений

Рис.1.1. Структура ГИС и взаимосвязь основных видов геофизических исследований в скважине

Начало геофизическим исследованиям скважин было положено температурными измерениями, проведенными Д.В.Голубятниковым на нефтяных месторождениях Баку в 1906-1913 гг. Широкое развитие геофизических методов исследований скважин началось с внедрения метода кажущегося сопротивления, предложенного братьями К. и М. Шлюмберже. Этот метод был опробован во Франции в 1926-1928 гг., а затем в 1929-1930 гг. в СССР. С 1931 года метод кажущегося сопротивления был дополнен измерением потенциала самопроизвольно возникающего электрического поля. К середине 30-х годов электрический каротаж получил уже повсеместное распространение. В дальнейшем комплекс геофизических исследований скважин 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 гг. в США под руководством Г.Долля был разработан ряд эффективных модификаций электрического каротажа - боковой и индукционный методы, метод микрозондирования, которые заняли в настоящее время важное место в комплексе исследования скважин.

С 1931 г. начали применять инклиномер для определения искривления скважин. В 1932-1935 гг. 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.

Одновременно с расширением комплекса и совершенствованием отдельных геофизических методов исследования скважин развивались наземная измерительная аппаратура и спуско-подъемное оборудование. На первых порах выполнялись точечные замеры через каждые 0.5-1 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 комплекте 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 в СССР были созданы автоматические геофизические станции типа ОКС, АКС, АЭКС. Их применение в промышленности было начато в 1950 году. В конце 60-х годов во ВНИИГеофизике под руководством Н.Н.Сохранова были начаты работы по обработке и интерпретации данных геофизических исследований скважин с помощью ЭВМ. Работы в этом направлении ведут коллективы ВНИИГеофизики, ВНИИГИСа, ВНИИНефтепромгеофизики, ЦГЭ, ВНИГИКа и других организаций.

В связи с бурной компьютеризацией промышленности с конца 80-х годов, происходит качественное переоснащение геофизической службы. Всё шире распространяется цифровая, многоканальная аппаратура различных методов ГИС. Регистрация и обработка могут производиться в процессе записи диаграммы на цифровые регистраторы, в качестве основного элемента которых используются персональные компьютеры, нынешний этап развития промысловой геофизики характеризуется распространением спектрометрических модификаций РК, акустического волнового АК и телевизора, многоэлементных зондов ЭК, ИК и т.п.