Характеристики об’єктів дослідження в свердловинах. Поняття про зону кольматації, промиту зону, зону проникнення, незатронуту зону

В геофізиці головним об’єктом вивчення є гірські породи та корисні копалини, які з ними пов’язані. Відомості про склад порід, глибину та форму їх залягання, потужності та наявність в них корисних копалин отримують шляхом вивчення фізичних і фізико-хімічних полів різної природи, інтенсивність яких залежить від петрофізичних характеристик об’єкту, його геологічної будови та потужності штучного джерела поля.

При геофізичних дослідженнях гірські породи та корисні копалини вивчаються безпосередньо в розрізі свердловин.

Свердловина – це складна та дорогоцінна споруда, тому отримання найбільш повної та якісної інформації про її технічний стан, про розкриті гірські породи, процес розробки нафтових і газових, вугільних та рудних пластів є важливою задачею. Геофізичні методи дослідження свердловин при цьому відіграють важливу роль, так як тільки вони дають найбільший об’єм безперервної інформації, яка дозволяє виявляти родовища корисних копалин, обґрунтовано вести їх розробку.

Розкриваючи товщі гірських порід, свердловина порушує їх природне залягання. У результаті цього, частково змінюються фізико-хімічні умови навколишнього середовища та петрофізична характеристика порід, які прилягають до стінки свердловини, а також змінюються початкові геостатичні тиск і температура.

Гірські породи володіють різними механічними властивостями. Щільні зцементовані породи при розбурюванні поблизу стінки свердловини не руйнуються. Рихлі, крихкі, тріщинуваті породи – навпаки, розмиваються промивною рідиною, внаслідок чого утворюються каверни, тобто збільшується діаметр стовбура свердловини.

Розкриття порід при бурінні здійснюється, як правило, при тиску в свердловині, який перевищує пластовий, тому в пористі, проникні породи проникає промивна рідина. Пори порід-колекторів переважно мають найбільші розміри і в такі породи проникає тільки фільтрат промивної рідини, а глинисті частини осідають на стінці свердловини, утворюючи при цьому глинисту кірку. Глиниста кірка запобігає руйнуванню породи та понижає подальше поступлення фільтрату рідини в пласт.

У результаті дії промивної рідини на проникний пласт під тиском, який перевищує пластовий, утворюється зона проникнення фільтрату промивної рідини (Рис.1.1). В зоні проникнення фізичні властивості породи змінені. Насамперед змінюється фізико-хімічний склад флюїду в поровому просторі. При взаємодії фільтрату промивної рідини з породою можуть відбутися різні фізико-хімічні процеси: набухання глинистих частин, реакції окислення та відновлення, утворення потенціалів фільтрації.

Розміри зони проникнення в радіальному напрямку можуть змінюватися в достатньо широких межах – від одиниць сантиметрів до десятків метрів. Поблизу стінки свердловини, фільтрат промивної рідини в значній мірі витісняє першопочатковий флюїд. Найбільш змінена частина пласта поблизу стінки свердловини називається промитою зоною.

У деяких випадках при проникненні бурового розчинну в пласт утворюється так звана зона кольматації. Це зона де в пори породи проникають мілко дисперсні глинисті частинки бурового розчину, які заповнюють поровий простір на невеликій глибині.

При вивченні фізичних характеристик незміненої частини пласта геофізичними методами сама свердловина, промита зона і зона проникнення фільтрату промивної рідини є перешкодами для встановлення дійсних параметрів породи – її пористості, проникності, глинистості, нафтогазонасичення та інших. Для усунення впливу зміненої частини пласта на покази геофізичних методів створені спеціальні апаратурні пристрої, які дозволяють збільшити глибинність методу в радіальному напрямку, а також розроблені способи інтерпретації, які дозволяють виключити вплив діаметру свердловини та промивної рідини, діаметрів промитої зони і зони проникнення та їх фізичних властивостей.

При бурінні свердловини в якості промивних рідин, які використовуються для виносу на поверхню розбурених частинок гірської породи, а також для укріплення стінок свердловини та обертання долота при турбінному бурінні, застосовується спеціально приготований глинистий розчин із добавками різних реагентів і обважнювачів, технічна вода, яка збагачена глинистими частинками із глинистих товщ, що розбурюються, і так звані нефільтруючі розчини на нафтовій або інших основах. Промислові рідини характеризуються певною густиною, в’язкістю, вмістом піску, концентрацією розчинених солей та іншим.

Після закінчення буріння та проведення геофізичних досліджень у відкритому стовбурі свердловини її зміцнюють обсадними металічними колонами. Простір між опущеною колоною та стовбуром свердловини заповнюють цементним розчином. Дослідження розрізів свердловин, які закріплені металічними трубами можна проводити тільки методами радіометрії, термометрії, сейсмометрії.

При вимірюванні радіоактивних, теплових, акустичних полів на покази методів у закритому стовбурі свердловин здійснює вплив не тільки свердловина, промита зона і зона проникнення, а і товщина обсадних колон і їх матеріал, товщина цементного каменю в затрубному просторі та якість його зчеплення з колоною та породами (Рис. 1.1).

 

Лекція №3

Фізичні основи методів електричного каротажу. Класифікація Градієнт- і потенціал-зондів. Форми кривих для різних умов. Стандартний каротаж. Мікрокаротажне зондування. Фізичні основи, області застосування, апаратура. Резистивіметрія, області застосування. Визначення коефіцієнтів мікрозондів. Нахилометрія свердловин