Геофизические методы исследования скважин и скважинная аппаратура

 

Рис.22

             В наземном приборе переключателем  S1, имеющим 6 положений, устанавливается номинальный ток питания (200мА) скважинного прибора, контролируемый по амперметру А. Тумблер S2 меняет полярность напряжения на клеммах ЦЖК и ОК скважинного прибора -  переводится в положение измеряемого параметра, азимута или зенитного угла. Переключение этого тумблера является командой начала измерения. После окончания цикла измерения, скважинным прибором производится передача результата в наземный прибор, измеряемый параметр преобразуется в двоично-десятичный код и на цифровое табло выводится принятая информация. Этот же результат поступает на выход для регистрации внешними устройствами.

 

          При измерениях в колонне ЛБТ  выполняется локация муфт стальных  замковых соединений. Для этого  тумблер режима работы устанавливается  в положение «азимут» и при прохождения скважинного прибора в зоне искаженного стальными замками магнитного поля со скважинного прибора поступает сигнал. Наземный прибор, приняв этот сигнал, формирует световое и звуковое подтверждение.

 

Данные по аппаратуре.

 

Диапазон рабочих температур от -10 до 120 ° С. Наибольшее гидростатическое давление 60 МПа.

Аппаратура эксплуатируется с трехжильным геофизическим кабелем типа КГ3-67-180 длиной до 5000 м.

Диапазон измерения азимута 0 - 360° С, диапазон измерения угла 0 - 100° С.

Пределы допускаемой основной погрешности:

- при измерении азимута в диапазоне зенитных углов от 3 до 100° - ± 1°;

- при измерении зенитного угла - ± 15’.

Ток питания прибора (200± 20) мА.

Диаметр прибора ИМММ - 73 мм.

Длина - 2710 мм.

Масса - 25 кг.

12. Плотностной гамма-гамма-каротаж (ГГКп).

 

Метод ГГКп относится к основным исследованиям, проводится во всех поисковых и разведочных скважинах, в открытом стволе, в интервалах детальных исследований, совместно с комплексом БКЗ.

ГГКп  в комплексе методов ГИС имеет высокую геологическую эффективность и применяется для определения объемной плотности среды, пористости, литологического расчленения разреза, выделение пластов с аномально низкой объемной плотностью.

ГГКп  решает следующие геофизические задачи:

• проводится детальное сплошное расчленение разреза по электронной плотности, которая тесно связана с объемной плотностью породы и эквивалентна ей после внесения поправок за эквивалентный номер и атомную массу породы;
• обеспечивается высокое вертикальное расчленение разреза (выделяются контрастные по объемной плотности прослои, начиная с мощности 0,4-0,6 м и больше);
• обеспечивается определение объемной плотности слоя породы толщиной 7-15 см вглубь пласта (с увеличением плотности среды глубинность ГГКп уменьшается, и наоборот).

ГГКп  необходим для решения следующих геологических задач:

• литостратиграфическое расчленение разреза (в сочетании с комплексом ГИС);
• в неглинистых терригенных и карбонатных коллекторах определяется пористость (отдельно по ГГКп, или в сочетании с АК, НКТ) при промывочной жидкости любого состава;
• в глинистых терригенных и карбонатных коллекторах определяется пористость только по комплексу методов ГГКп, АК, НКТ, ГК, также при промывочной жидкости любого состава (пресная, минерализованная);
• оценка общей пористости в коллекторах со сложной структурой порового пространства с привлечением АК, НКТ, ГК;
• выделение газонасыщенных интервалов (в комплексе методов ГИС) в пластах без проникновения и с высокими фильтрационно-емкостными свойствами;
• выделение зон разуплотнений, других деформаций различного генезиса, интервалов с изменением эффективного давления (как разность горного и пластового давления), приводящего к разуплотнению пород, в том числе участков с аномально высокими пластовыми и внутрипоровыми давлениями;
• выделение углей, зон интенсивной углефикации, карбонатных пород, пластов-реперов, опорных пластов.

 

Физические основы метода.

 

Метод плотностного гамма-гамма каротажа основан на измерении интенсивности искусственного гамма-излучения, рассеянного породообразующими элементами в процессе их облучения потоком гамма-квантов.

Основными процессами взаимодействия гамма-квантов с породой являются фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и образование электронно-позитронных пар. В методах рассеянного гамма-излучения в основном имеют место фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние гамма-квантов породой. В зависимости от энергии гамма-квантов и вещественного состава горной породы преобладает тот или иной процесс их взаимодействия.

При взаимодействии с горной породой жестких гамма-квантов с энергией больше 0,5 МэВ в начальный момент основную роль играет комптоновское рассеяние, в результате которого жесткое гамма-излучение, потеряв значительную часть своей энергии, переходит в мягкое гамма-излучение. В дальнейшем основную роль играет фотоэлектрическое поглощение гамма-квантов. Вероятность комптоновского рассеяния в конечном счете находится в прямо пропорциональной зависимости от плотности горной породы, а вероятность фотоэлектрического поглощения - от ее вещественного состава и особенно от содержания тяжелых элементов. Таким образом, если горную породу облучить гамма-квантами не ниже 0,5 МэВ и установить энергетический порог дискриминации, обрезающий мягкую компоненту, то по результатам измерений ГГКп можно установить плотность породы.

В качестве источника гамма-излучения обычно используется Cs¹³⁷ с энергией 0,66 МэВ, а мягкая компонента излучения поглощается экранами из свинца и кадмия. При проведении измерений детектор гамма-излучения располагается на определенном расстоянии от источника. Расстояние от источника до детектора выбирается таким, что при увеличении плотности горных пород, зарегистрированная интенсивность гамма-квантов уменьшается, т.е. зонд является заинверсионным. С целью уменьшения влияния скважинных условий на результаты ГГКп (диаметра скважины и слоя бурового раствора) применяют устройства, прижимающие зонд к стенке скважины стороной, на которой смонированы коллимационные окна для источника и детекторов. Наличие двух зондов ГГКп разной длины позволяет максимально снизить влияние глинистой корки на регистрируемую плотность горных пород.

Определенную погрешность в измерения ГГКп вносит естественная радиоактивность горных пород, поэтому при расчете плотности необходимо вносить поправку, основываясь на данных гамма-каротажа.

По данным плотностного каротажа можно рассчитать коэффициент пористости породы Кп(%), который связан с плотностью соотношением:

,  

где σ - объемная плотность породы, кг/куб.м;

σ_м- плотность минерального скелета, кг/куб.м;

σ_ж- плотность жидкости, заполняющей поровое пространство, кг/куб.м.

 

 

 

Оценка качества.

 

Качество материала ГГКп оценивается по следующим параметрам:

- допустимая абсолютная погрешность измерения плотности по результатам основной и контрольной записи не должна превышать 0,05 г/см³;

- разница значений плотности ПКУ до и после измерений по усредненным показаниям должна быть не более 0,03 г/см³;

- пористость, полученная по данным ГГКп должна биться с данными других методов (ННКт, АК). Пористость по данным ГГКп можно с достаточной точностью рассчитать по формуле:

 

где -σ объемная плотность породы, кг/куб.м;

Методические приемы, повышающие эффективность ГГКп, следующие:

• диаграммы должны быть только высокого качества;
• параметры регистрации диаграмм ГГКп (скорость записи, стабильность работы каналов ГГКп, масштабы регистрации, метрологические поверки и др.) должны обеспечивать высокое качество записей по всему диапазону значений плотности, который определяется техническими возможностями аппаратуры ГГКп;
• измерения следует проводить при минимальных толщинах глинистой корки;
• исключать влияния промывочной жидкости качественным прижатием прибора к стенке скважины;
• пористость определять с учетом возможных изменений минералогической плотности скелета породы, плотности флюида в порах того слоя пласта, который захватывается измерением радиальной характеристики аппаратуры ГГКп;
• во всех случаях определения Кп предпочтительнее проводить по комплексу методов (ГГКп, АК, НКТ, ГК и др.);
• при отсутствии проникновения в пласт, высоким газонасыщении ближней зоны по ГГКп с привлечением НКТ возможны выделения интервалов газонасыщения, которое занижает Кп по НКТ, завышает Кп по ГГКп и этот развал значений Кп должен использоваться как значащий признак газонасыщения.

Плотностной гамма-гамма-каротаж проводится аппаратурой СГП2

 

СГП2.

Назначение.

 

Аппаратура СГП2 предназначена для измерения объемной плотности горных в скважинах диаметром от 160 до 320 мм.

 

Данные по аппаратуре.

 

Аппаратура эксплуатируется в комплекте со следующими изделиями:

- трехжильным кабелем типа КГ3-67-180 длиной до 7500 м;

- источником гамма-излучения Cs¹³⁷ активностью (1.28±0.33)x10¹⁰ Бк, создающим на расстоянии 1 м мощность экспозиционной дозы (5.95 ±1.55)x10^-9 А/кг.

Диапазон измерения объемной плотности горных пород от 1.7x10³ до 3.0x10³ кг/м³

Количество каналов -2: канал большого зонда (ГГКп бз) и канал малого зонда (ГГКп мз).

Диапазон рабочих температур скважинного прибора от - 10 до 200 ^оС, рабочее гидростатическое давление - до 120 МПа.

В качестве детекторов используются кристаллы NaI(Tl) размерами 25x30 мм в канале малого и 25 x 40 мм в канале большого зондов ГГКп в комплекте с ФЭУ-74А. Коллимационные окна заполнены капролоном. Для регулировки спектральной чувствительности измерительной установки в коллиматоре большого зонда установлен экран из свинца.

 

 

Рис.23. Схема прибора для ГГК-П  

 

Плотность рассчитывается по формуле:  

 

где Iмз.эт, Iбз.эт. - значения средних частот следования импульсов по каналам малого и большого зондов, зарегистрированные на образце плотности с ρ = 2,59 г/см³;

Iмз, Iбз- текущие значения средних частот следования импульсов по каналам малого и большого зондов, соответственно;

Сопротивление между 1 жилой и корпусом должно быть равно 3,3 кОм плюс сопротивление кабеля и при смене подключения щупов омметра - 4,3 кОм плюс сопротивление кабеля. Сопротивление между 2 жилой и корпусом и между 3 жилой и корпусом должно равняться сопротивлению кабеля плюс 60 Ом.

Ток питания электронного блока скважинного прибора постоянный, 140±10 мА, при напряжении на входе скважинного прибора не более 20 В.

Ток, потребляемый электродвигателем прижимного устройства, должен быть 0.6±0.05 А.

Импульсы на выходе скважинного прибора имеют амплитуду не менее 3 В и длительность 45±5 мкс, причем импульсы ГГКп  имеют положительную полярность, а ГГКп бз - отрицательную.

Габаритные размеры аппаратуры:

- длина не более 3560 мм;

- максимальный диаметр не более 125 мм.

Масса скважинного прибора - не более 128 кг.

13. Микробоковой каротаж (МБК). Микрокавернометрия (МКВ).

 

Микробоковой каротаж (МБК).

 

МБК и МКВ относятся к основным исследованиям, проводятся во всех поисковых и разведочных скважинах, в открытом стволе, в интервалах детальных исследований, совместно с комплексом БКЗ.

МБК и МКВ самостоятельно решают следующие геофизические задачи:

• определение УЭС ближней зоны пласта (промытой зоны) при толщине глинистой корки менее 10-15 мм с пропорциональным снижением УЭС по мере роста толщины глинистой корки;
• данные о диаметре ствола скважины с разрешением по вертикали 20-30 см.

МБК и МКВ необходимы при решении следующих геологических задач:

• ориентировочные сведения о Кп  по УЭС промытой зоны неглинистых терригенных коллекторов;
• ориентировочные данные о коэффициенте остаточного нефтенасыщения по УЭС промытой зоны (с подтверждением по лабораторным анализам керна);
• получение прямых качественных признаков на выделение коллекторов по МКВ (наличие или отсутствие глинистой корки);
• получение прямых качественных признаков на выделение коллекторов по МБК с разрешением по вертикали 20-30 см (совместно с БК); определение эффективной мощности коллектора по разнице значений УЭС нормированных диаграмм БК и МБК с разрешением по вертикали от 0,4-0,6 м и выше;
• выделение плотных непроницаемых прослоев, в том числе в среде коллекторов;
• выделение размываемых глин-покрышек, дающих значительные каверны;
• выделение зон частого чередования участков разреза тонкослоистого строения с ухудшенными коллекторными свойствами, зонами глинизации или представленные неколлекторами.

 

Физические основы метода.

 

Сущность МБК заключается в измерении удельного сопротивления прискважинной части пласта (промытой зоны) при помощи трехэлектродной установки, состоящей из центрального электрода А₀, окружающего его измерительного электрода N и экранного электрода А_Э (см. рис.24).

Рис.24. Схема установки МБК

 

Электроды А₀ и А_Э имеют одинаковые потенциалы, благодаря чему ток электрода А₀ распространяется перпендикулярно к поверхности зонда и стенке скважины, расходящегося в породах на расстояние 8-10 см (радиус исследования) от поверхности “башмака” (рис.25)