32
181 Глава 7 ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН (ГИС) Для детальных геологических исследований, решения вопроса о наличии полез- ных ископаемых, а также для подсчетов их запасов бурят скважины, которые изучают с помощью геофизических методов исследования скважин (ГИС). ГИС необходимы так- же для надежной интерпретации результатов исследований полевыми геофизическими методами. 7.1 Роль и место ГИС в комплексе геолого-геофизических работ 7.1.1 Задачи ГИС ГИС применяют для решения геологических и технических задач. К геологиче- ским задачам, в первую очередь, относят литологическое расчленение разрезов, их корреляцию, выявление полезных ископаемых и определение параметров, необходи- мых для подсчета запасов. К техническим задачам относят изучение инженерно- геологических и гидрогеологических особенностей разрезов, изучение технического состояния скважин, контроль разработки месторождений нефти, газа и угля, проведе- ние прострелочно-взрывных работ. В данном учебнике основное внимание уделено изучению задач геологического характера. Решение стоящих перед ГИС задач в сложных условиях скважинной геометрии требует всестороннего изучения физических свойств среды. В связи с этим существует большое число методов ГИС, которые объединяют в несколько групп. Основные из них электрические, электромагнитные, ядерно-физические и акустические. Существуют также термические, магнитные, гравиметрические, механические и геохимические ме- тоды. Таким образом, ГИС понятие собирательное, характеризующее не тот или иной физический метод, а объект исследования, каким являются скважина и около- скважинная среда. 7.1.2 Скважина как объект геофизических исследований Скважины бурят с целью изучения геологии, поисков и разведки месторождений нефти, газа, угля, руд, пресных и термальных вод, строительных материалов, решения задач гидрогеологии и инженерной геологии. Основное число скважин бурят при поис- ках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений, где методы ГИС имеют особенно большое значение. В процессе бурения горные породы претерпевают изменения. Плотные прочные породы изменяются мало. Диаметр скважины в них близок к номинальному (т.е. при- близительно равен диаметру долота). В породах рыхлых, трещиноватых, склонных к гидратированию и размыву, образуются каверны. Существенные изменения происхо- дят при разбуривании коллекторов, содержащих те или иные пластовые флюиды (нефть, газ, воду), так как во избежание неконтролируемых выбросов при бурении осуществляют репрессию на пласт, т.е. гидростатическое давление промывочной жид- кости поддерживают выше пластового давления. В результате возникает фильтрация скважинной жидкости в проницаемые пласты. Исходный флюид нефть, газ, пласто- вая вода оттесняется, образуется зона проникновения, диаметр которой может пре- вышать номинальный диаметр скважины на несколько сантиметров, десятков санти- метров и даже метров. Наличие этой зоны существенно усложняет определение харак- тера насыщения пласта. Подвергшуюся наибольшему воздействию часть зоны проник- новения называют промытой зоной. Размеры пор пород-коллекторов обычно не превышают сотен микрометров, что меньше размера глинистых частиц промывочной жидкости. Поэтому в пласт проникает лишь фильтрат жидкости, глинистые же частицы осаждаются на стенке скважины,

Геофизические исследования скважин

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Геофизические исследования скважин

Citation preview

  • 181

    7 ()

    , - , , (). - .

    7.1 -

    7.1.1 . -

    , , , , , - . - , , , , - - . .

    . , . , , - . , , , -. , , , , - .

    7.1.2 ,

    , , , , , , . -, , .

    . . (.. - ). , , , . - , (, , ), , .. - . . , , - , , - , - . - . - .

    - , . , ,

  • 182

    , , - , , . - .

    . - - . . -, , , , .

    , ( , ), . - - . , - () .

    . : ; - , ; - ; ; -, . , . - , .

    - . , - : , - , . -, , . , - . , . , , .

    7.2

    7.2.1 ()

    . - -, --, .

    - . , . - . - , , , . , . - , . - , - -.

    = - 11,6 lg C / C

  • 183

    , NaCI -.

    - . -. . 7.1. - : - - , . . , , , ( ) - , .. . - , . -, - -, , - , . , -, - -. -

    ,lglg21

    kA

    s

    sks

    s =

    += (7.1)

    s ; s1, s2 -; k ; - ; k - . NaCI k = - 11,6; = 58. - , - , , . s1 / s , as2 / s 1.

    CCA lg58lg

    max==

    (, ) s1/s l,a s2 / s 0.

    C lg6,11min =

    k , , . , k -11,6 58 , , - , , .

    , - , , - , ,

    .7.1 .

    1 ; 2

  • - .

    lg / , - , -

    , ,

    , 184

    . , - , .

    . , - , , . - , - , -. , - , . - , . , ,, , .

    . , - ( , , ), - , . -, . -. .

    . - - , , , . 7.2, . , ,

    U = UM - UN UM UN N . N

    , . U = UM const, .. U - UM . -

    . 7.3 - () ().

    1 ;2 ; 3

    . 7.2. - () () .

  • 185

    , (.7.3). (. . 7.2, ). - , (. 7.2, ). , .

    , - ( -), , - - N (.7.4). , - , UMN.

    - (). - , - - - . - - . - , , , , - . , , , .

    . - -, , . , - . . 7.3. , , - , . . , .

    . , , . , - ( , , ), . - ( 2 ) , . - .

    . - - . () - ().

    7.4

  • 186

    . 7.5

    7.2.2 () . -

    . , , , .. kn , kn,

    / = Pn = n / knm 1 / kn2 , Pn ; n , m

    , , (7.2), , ( 30 ).

    , ,

    Pn = / ,

    Pn k (k =1 kn) kn. Pn = 1 / k

    . 2 . U , (. .4)

    , . - :

    (7.2) , . -,

    - .

    . kn , , ,2.

    (, , ), -..4 - . - , - , MN

    . 7.6 . -; -

  • I 2 , -

    , - (3.4), 2 4:

    .

    IU

    MN

    (7.3)

    AMN, , . (. 7.5).

    k=4 AMAN / MN . MN >> AM, -, MN

  • 188

    , . - ( h>>L) , , .

    . , -, , L, z, h, d, D, . - , . -, , , . . L ( L/dc), - (. 7.9).

    L1, -, h>>L = (- 1 . 7.9). . - , , - L2 (2). , L ( lg / lg L/dc), . / = . >20 , , , . - , . - lg lg L

    lg / lg L/dc , . , : = . ().

    , - , . , - . - ( kn k). .

    . : , -, .

    - , . .

    - -. . - , --, , - . -, , , , -, , -. .

    .7.9 - / L/d.

  • 189

    , , , . - . . , - , . - - . -.

    (). - . - . -, . - , , . , , , - , .

    7.2.3 / (/ > 200) -

    , . , ( / >20).

    : , (. 7.10). - . . - ().

    (1 2) , (. 7.11). , - , - , , -

    . 7.10 ( >> )

    . 7.11 - -

  • 190

    M1N1 M2N2 (UM1N1 = 0, UM2N2 = 0). , A1 A2, . , .

    L = O1 O2. - kU / I, U M1N1 M2N2; k . >> , .. , k L. - , , -, , -

    . -

    - / -, . - , , - , , , - . - -.

    - - - . . - - (.7.12), 0 . - - . -

    ( ) -, -.

    / - . , - ( -, ). /. , .

    , . - , , - , - .

    7.2.4 ,

    . () . , -

    .7.12 -

  • 191

    , / (, - , -).

    (2060 ) (140 ) - . , . , (. 7.13). , ( ). , - . i- - Ei, , - R , . - ,

    i

    iis

    lEREI == /

    l, s ; - .

    , 2. . 2 Ii , , -, . , , - , - . (/) , - (-). (). , ( 50 -)

    .7.13 - .

    1 ; 2 -; 3 i-e ; 4 - ; 5

    .7.14 .1 ; 2

  • 192

    . , - . , , - , (.7.14). - , , - , , , - . - - .

    7.3 - - -

    . -, , , (. .5).

    7.3.1 - - ()

    (-) , . - , , 238U - , Ra, Th 40. - . . 5, - . , -, 40. . (, , ), , , . , - , , . -() . - , ( ).

    , . , , , - , , , - . - -, . - - (-), - , . , , -. , , , .

    - ( ) , - (. 7.15). - , - . , , - - . , -

  • 193

    . , -

    50 . - , , . . . - , , . .

    : ; (,, , , -, . .); - , , ; , - . - - ,

    , - .

    7.3.2 - () -,

    (. . 5). - - , 20 1,33 . , - : -

    , 0,5 . - I , -, , - Z .

    - - . 7.16. - 6 7 2 1, - , , -. (6) - - 3. 0,5 -, , , - - . - - 8.

    - - -. - - -. -

    .7.15 . ; -

    .7.16 - - .1 ; 2 ; 3 -; 4 ; 5 ; 67 -; 8

  • 194

    - - ( ). - (-) -, -, , , .. . - , , , - 52 84 , , - -. - - - -.

    , .. - (Z) - - ().

    , . - . - . - . -, , , , , - .

    - . k -

    kk += )1( , -. - , , , .

    - . - - - , . , , - .

    7.3.3 - () , -

    , - - . (1,666 ) (2,226 ). - . - , , 1,5 , . .

    7.3.4 -

    ( 0,5 ) , --, (- ). - . - -

  • 195

    , , - . 2,7 .

    0,0250,01 . - . - , . . - . ( ).

    -. , , -, , , . - , -. - . - . , , - -. -. - , - .

    , - . - , , - - - , .

    , - , -: - -

    (-); - (-); - () - (-). , -, , , , --. . , .

    - (.7.17). 1 2. , - ( ) . - , , - 3. 4 , -.

    .7.17 - () - / - ().

    1 ; 2 - ; 3 ; 4- ; 5 -; 6 ; 7 - L -. k

  • 196

    5 -. - 5 , .. - (). , , -. 6. , - , - ( ) - ().

    , , - - (. . 7.17). , , , , (. . 5). - . U, , .

    , 4 . - , , , , - . , - , .

    , , , , - . - . = 1, = 1. -, , () (), = k = k , .. . < , ( ), . ( -) . , - = k+k , k -. .

    , - . .7.18 - .

    , - . - - - , - (.7.19). 100 / - , - , . ( ), , -, .

  • . - - ( , ) , -, - . , - , -, - .

    : - ; ; - . - - , - . - - ( 12 % ) - .

    . 7.18 I = f() - : , , .

    58 - . , - ,

    - , , .

    7.3.5

    . . 7.19 I = f(). ( ), /197

    , , , , , , -. , , -

    , -, -. -

    % . - , - - . (-) - , , -. - -

    () -, . Al, Si, Mn, Cl, Na, , V, u, Cd. , Mg, Al, Si, Cl, Cr, Mn, F. - - , ,

  • 198

    . , , , .

    7.3.6 () -

    ( = 1200 ) , . - - . - () - - (). .

    - , . , - , 14,1 . 6070 , , - . , - , , . .

    . ( 102) , (102104) . , - , , , -, , . , - ( 800 ), , . - 30 /, 100 /. , , , . .

    7.3.7 () - -

    . - - (, ). . - - . , - , . ( ), -, . , , - , - L-. , - L- .

    - . , -,

  • 199

    , , , -, -. - , - - (. . 7.17). , , . (, , - ). . . Z=4060 - 5 . , , - Z=60 1020 .

    , , , ,, , , . -.

    7.4 (AM)

    (3 20 ) (20 2 ) -. ,.. , AM ( ) , , , . . - .

    - , , - . , - , , , . AM , , - ,

    7.4.1 , -

    S.

    ,,

    2

    =

    += SP vv (7.4)

    , ; . , -, -. vP/vS = l,73.

    , - , : , , G kc. vP vS - TP TS , (, ) , :

    E = 9kc /(3kc+), v = (3kc E)/6 kc ,G = 3 kc(1 2v)/2(1+v) , kc = E/3(1 + 2v).

    (7.4), , , , - , , , -

  • 200

    . , - , . .

    . - : = 0,23 vP0,25.

    , , - S- - k k. k v vS , - TP TS P S. . - :

    ,

    TTk

    = (7.5)

    TCK , T - . vS k . - k .

    . - S- , - . - . - . , -, , , , -, , , S-. - S- - . , - .

    v , vS , P S . , - , , , v , vS P S . - , (). , , - . - v .

    7.4.2 AM -

    (.7.20), 1 1 2 ( - ). , , . , . - , - 350 . 0 , -, . -

  • 201

    , 0 01, 1 0 S1, - 1S. - 00 .

    ( O ) , 01 , - - . 1 = /2, - v0P/v1P = sin O . O == arcsin v0 /v1P. OS , - P0S1, :OS = arcsin v0 /v1S . 01 0S1 l1 l2: - , - , - 01 , 0S1.

    , - 01 0S1 010 0S10. -

    ( ), , ( - S). - v1P v1S . , - .

    T1P T1S T2P T2S . TP TS. . 7.20 , T1P, T1S, T2P T2S , - . , , - , .

    , vP > vS , -, 010 0S10 , (. 7.21) - .

    . - , , L, . - . , - . , -

    .7.20 - .

    1 : 2 ;3 ; 46 P0P1P0, P0SP0

  • 202

    , , , O . , , 010, 0S10 .

    , , - . - , , - , - . , , - , . .

    - T1P, T2P, TP, T1S, T2S, TS . 1P, 2P, 1S, 2S, 1L, 2L , . , , - , .

    . ,, (), - (. . 7.21). -. -. . -, (), (. 7.22). . , , - , ( -) , , .

    , -

    .7.21

  • 203

    , . - h L, . - - , - .

    - (7.5). T , -, , .

    .7.22 AM

  • 204

    , k -, - . AM - , , , . 7.23.

    . , , S, , , , AM.

    -, , , - -. , AM , - , .

    , - - AM - -- .

    AM , . - , -

    . AM - . - .

    7.4.3 (0,42 )

    , . - , ( ), - , , ( CAT). - , -. 0,5, CAT 1,52 . , . .

    . 7.23 AM - .

    1 ; 24 -, - -

  • 205

    . , - .

    , CAT. , - , , .

    CAT (, ), .

    7.5

    , , , . - , , , , ; ( -) . , . - , (). - , - . - , - .

    7.5.1

    () . . , ( - 200 300 ) . - , .

    () , - . , , - , , ,, , , .

    7.5.2 - ()

    , , . , - , - . , , - , . -

  • 206

    , , ( ).

    , - , , , , , - MS. - , . ( 100 ) .

    MS . -, -. - , , . - (U1, U2, U3), 35, 50 70 -. - U0, .

    U0 , () S, . , , (-), () , , , , .

    , , - , . U0 , , - , .

    U0 , U1, U2, U3 (). , - . - , 100 %, , - .

    . , -. , - .

    , . , - , , --. U0 , - -.

    (, , ), . . - , , .

  • 207

    7.5.3

    . . , - , , , . . - . . - , . - - . . , - , -. - . , . - , , - .

    - , . - - , . - - , , - . - -.

    7.6 -

    , - , . - , , .

    , - -. - , .

    - . , , . - , , , , -.

    - , -

  • 208

    , . - . - - .

    - , ( ) - , -.

    , , - , -, -- .

    7.7

    , (, , . .). - - , - . , . - . . - , .

    , -, . -, , (-), , - . . , , . - , - , .

    , . - , , , - , . , - , - , , - , , . .

    , , , . , - , -

  • 209

    , - , .

    - -. , : - ( -, , ); ( --). - --.

    -, - - . , -, , - , . , -- (-) (-) -.

    -, - . : - -, - -, -, -.

    , , , - , , . , - (, , , , ,, , ), - . (), -, . - (). . , -.

    ( , , , , ) , : -, -, -, - -, . , , , . - .

    , - .

    7.8 ,

    , . - , - -. - . -

  • 210

    , , .

    - - - . - , . - , . - . , , - , .

    () , , , , - . . , - . - ,, , : ,, , . - - .

    , - , , , , . , - . - . , , 100 120 . , 200 , .

    , ( ), - ( ) . , , - , - ( , , , , ).

    , , - - , , , . , , . - , - .

    , , - . . , . , , 7000 200. - , - .

    -

  • 211

    , - . , - . - , , .

    -, , - . , - .

    , - (, , ). - - . - , . - . - , - , : - ; , - - ; - ; - . .

  • 212