Використання даних інклінометричних досліджень при геологічних побудовах

 

МЕТА І ЗАВДАННЯ РОБОТИ

 

Метою роботи є навчити студентів методики використання даних викривлення свердловин при побудові структурних карт та профілів.

 

ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

У результаті замірів кривизни встановлюють просторове положення осі свердловини і окремих точок відкритого свердловиною розрізу, цікавих в тому чи іншому відношенні (покрівля пласта, глибина залягання опорного репера та ін.), що необхідно для різних геологічних побудов (профілів, карт і т.д.).

При замірах і побудовах весь стовбур свердловини уявно розбивають на рівні прямолінійні частини довжиною 25 або 10 м для сильно викривлених свердловин направленого буріння.

Глибини замірів приурочуються до глибин, кратним 25 або 10 (0, 25, 50 і т.д. або 0, 10. 20 і т.д.).

Розбиваючи стовбур свердловини по його довжині на рівні інтервали і заміряючи в точках, що розмежовують ці інтервали, кут кривизни q і направлення кривизни (кут a), отримують всі дані, необхідні для зображення стовбуру свердловини в просторі у вигляді ламаної лінії. Чим частіше виконані заміри, тим ближче зображення стовбуру свердловини до просторової кривої, яка відповідає дійсному положенні стовбуру свердловини.

Результати замірів кута і направлення кривизни обраховують і записують в формі даних горизонтальних зміщень вибою, “скорочених” або вертикальних проекцій стовбуру свердловини, а також інклінограм, тобто зображення проекції стовбуру свердловини в плані. Точніше положення стовбуру свердловини в просторі може бути виявлено шляхом визначення просторових координат окремих точок.

Визначення координат стовбуру свердловини за результатами замірів елементів кривизни.

Точнішою методикою визначення просторових положень стовбуру свердловини є знаходження просторових прямокутних координат (х, у, z) кутових точок стовбуру.

Прямокутні осі в цьому випадку вибирають так само, як і в геодезії (маркшейдерії): осі х розташовуються в горизонтальній площині і іде паралельно направленню меридіана; осі у – у тій же площині, перпендикулярно до осі х (в напрямку широти), і осі z вертикально.

За початок координат в цьому випадку приймають устя свердловини, через яке проводять горизонтальну площину проекції.

На основі рис. 11.1 можна записати ряд залежностей. По горизонтальній проекції встановлюємо, що

 

 

 

По вертикальній проекції встановлюємо, що

 

 

Додатні значення D х беруть для інтервалів l_і коли їх проекції розміщуються в І і IV четвертях, тобто коли кривизна має північний напрямок (0°-90° і 270°-360°).

Від’ємні значення D х беруть для інтервалів горизонтальних проекцій, які розташовуються в II і III четвертях, тобто кривизна має південний напрямок (90°-180° і 180°-270°).

D y має знак плюс при азимутах кривизни 0°-90° і 90°-180° і знак мінус – при азимутах кривизни 180°-270° і 270°-360°.

D z має у всіх випадках від’ємний знак (за винятком буріння із штольні в стелю виробки).

У результаті обчислень за допомогою такої методики кожна характерна точка стовбура свердловини може бути зафіксована трьома точними координатами (х, у, z).

Величини l₁sinq₁ і l₁cosq₁ знаходяться за таблицями поінтервальних приростів.

 

Рисунок 11.1 – Система просторових координат і значення приросту координат залежності

від заміру елементів кривизни

а – просторове зображення; б – горизонтальна проекція.

І – основна площина проекції; II – допоміжна площина проекції

Побудова профільних розрізів за даними викривлених свердловин

Геологічні профільні розрізи і насамперед поперечні профілі дають можливість в наочній формі і достатньо повно показати будову тої чи іншої ділянки.

На геологічному профілі показано товщину світ, горизонтів і окремих пластів, форма і крутизна залягання порід на різних глибинах, умови залягання окремих залягань (форма і співвідношення їх з виповнюючими породами).

Геологічний профіль також зручний для проектування нових свердловин, так як тільки на ньому можна зобразити свердловину (пряму або плоско викривлену) без викривлення по всій її довжині – від устя до кінцевої глибини.

Профільні розрізи використовують, крім того, як основу для побудови різних карт (структурних карт, ізопахіт, фацій і т.д.).

У нафтопромислових умовах профілі прийнято будувати в масштабах 1:2500, 1:5000 і 1: 10 000, Для промислових площ профільні розрізи зазвичай викреслюють без викривлень, тобто горизонтальні і вертикальні масштаби беруть однакові. Для складчастих областей цього правила необхідно притримуватися завжди. В умовах платформних структур з дуже пологими кутами падіння (до 1-2°) необхідно будувати профільні розрізи з викривленнями, що дещо ускладнює побудову.

Степінь точності побудови геологічних профільних розрізів залежить від кількості пробурених свердловин і достатньо детального вивчення геологічної будови по ліній профілю на поверхні, а також від достовірності даних, які характеризуються товщиною світ і умовами їх залягання (елементи залягання на глибині).

В умовах складчастої області наявність даних детального вивчення геологічної будови площі на поверхні забезпечують можливість побудови достовірної картини глибинної будови за обмеженою кількістю добре документованих свердловин.

Вибір напрямку профільного розрізу відіграє важливу роль у питаннях правильного і наглядного зображення будови надр.

Побудову профільного розрізу починають з викреслювання його основи, під якою розуміють зображення на вибраній вертикальній площині наступних даних: лінії рівня моря, вертикалей, які обмежують профіль з шкалами глибин, рельєфу земної поверхні, проекцій устя і стовбура свердловини з вказуванням фактичного матеріалу про глибину залягання реперних горизонтів, пластів і кутів падіння.

 

Використання даних викривлених свердловин при побудові структурних карт

На першій стадії вивчення бурінням геологічної будови площі структурні карти будують за даними поперечних профілів, складених відповідно сказаному вище. Але такий спосіб побудови завжди необхідно перевіряти і доповнювати проведенням ізогіпс по окремих точках.

У цьому випадку важливим є виявлення відміток перетину свердловин з маркуючими горизонтами.

Гіпсометричну відмітку вибраного репера, пересіченого вертикальною свердловиною, визначають за одною з приведених нижче схем (рис. 11.2: а, б і в).

 

 

 

Рисунок 11.2 – Різні випадки визначення гіпсометричної відмітки репера

 

 

Альтитуда устя додатна (земний рельєф вище умовного нульового рівня).

У випадку положення репера R нижче рівня моря
(рис. 11.2 а) ВR (відмітка) = АВ – АR, знак беруть відповідно за правилами алгебраїчного сумування. У цьому випадку знак гіпсометричної відмітки репера буде мінус.

У випадку положення репера вище рівня моря (рис. 11.2 б) ВR = АВ – АR (знак гіпсометричної відмітки репера плюс).

Альтитуда устя від’ємна (рис. 11.2 в). У цьому випадку вихідні величини мають від’ємні значення (ВR = АВ – АR) і знак відмітки репера мінус.

При викривленні стовбура свердловини в приведені формули вводять поправки, які при більшому викривленні свердловини сягають значної величини.

У всі наведені формули поправку вводять зі знаком плюс, оскільки при викривленні свердловини вертикальна відстань від устя до репера завжди менша ніж відстань між тими ж точками, які заміряні по стовбуру свердловини. Величину поправки знаходять із діаграми «скорочення» для даної свердловини або як різницю між глибинами залягання вибраного репера у вертикальній відстані від устя свердловини до репера.

Перед викреслюванням структурної карти слід попередньо скласти таблиці відміток фіксуючого репера (зазвичай покрівлі того чи іншого горизонту (табл. 11.1) і підготувати планшет в масштабі побудованої карти. На планшеті вказують горизонтальні проекції стовбурів свердловини з позначенням точок, які відповідають зустрічі стовбура свердловини з опорним горизонтом (репером).

 

Таблиця 11.1 – Відмітки репера ……………… у свердловинах

……………………………………..району

 

№ свердловини	Глибина залягання репера, м	Вертикальна відстань від устя свердловини до репера, м	Альтитуди, м
устя	репера

 

 

Точки кожної викривленої свердловини наносять на планшет шляхом відповідної обробки інклінограм цих свердловин.

На інклінограмі знаходять точку, кратну прийнятому інтервалу заміру кривизни, яка розміщена вище глибини залягання репера. Наприклад, глибина залягання репера 1230 м. Інтервал заміру кривизни 25 м. У цьому випадку шуканою точкою являється глибина 1225 м. Неоднакові глибини залягання репера і зафіксована точка стовбуру свердловини 5 м. Знаючи величину горизонтального зміщення для інтервалу стовбуру свердловини 1225-1250 м і користуючись методом інтерполяції, знаходять положення на інклінограмі точки, яка відповідає глибині залягання репера.

Отриману на інклінограмі точку з’єднують з устям і заміряють азимут лінії горизонтального зміщення репера від устя. Потім переносять по азимутах точки, які відповідають горизонтальним проекціями глибин зустрічі стовбура свердловини вибраного репера, на планшет, на якому попередньо нанесені устя всіх свердловин. У точках, які відповідають зустрічі репера, підписують відмітки їх відносно рівня моря і знак цієї відмітки.

Ізогіпси між точками проводять у відповідності з методичними вказівками побудови структурних карт методами трикутників та сходження.

Якщо в якійсь свердловині відібраний орієнтований керн або визначений кут падіння порід, то ізогіпси у таких точках (їх частоту і напрямок) викреслюють з врахуванням відповідних елементів залягання порід.

При проведенні ізогіпс поряд з рекомендованими способами доцільно користуються масштабом закладання, який дозволяє легко знайти густоту ізогіпс за величиною кута дійсного падіння порід.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1 Як при геологічних побудовах розбивають увесь стовбур свердловини?

2 Як визначаються координати стовбуру свердловини за результатами замірів елементів кривизни?

3 Які особливості побудови геологічних профілів та уточнень до них за результатами вимірів кривизни свердловини?

4 Як використовують дані викривлення свердловини при побудові структурних карт?

5 Які є рекомендовані способи при проведенні ізогіпс на структурній карті при врахуванні даних інклінометричних досліджень?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 12