8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:

Геолого технический разрез скважины


Геолого-технический разрез и конструкция скважины

На рисунке внизу показан геолого-технический разрез, где схематично изображена конструкция артезианской скважины и пройденные в процессе бурения скважины грунты. Выполняя работы по бурению скважин в Ленинградской области, специалисты дополняют проекты на бурение подобными схемами. Дополнительно проектировщики указывают на геолого-техническом разрезе, подготавливаемом в ходе геологической разведки, возраст пород, предварительные технические характеристики насосного оборудования, требуемый инструмент. А мы сегодня, рассмотрим на представленной схеме конструкцию артезианской скважины и разберем технологию бурения.

Технология бурения

Определив на участке место будущего расположения скважины, специалисты производят монтаж буровой установки и начинают процесс бурения. Чтобы исключить обрушение стенок скважины (2), применяется раствор бентонитовой глины, вязкость которого определяется исходя из свойств грунтов в данной местности.

Буровой снаряд проходит слои грунта до известняка или песчаника. Известняковый слой пробуривается до рыхлого грунта, после чего бур поднимается, а пробуренное отверстие закрепляется обсадной колонной трубой (1). Обсадная труба погружена в известняк на глубину от одного до двух метров. В пространство между трубой и стенками скважины – затрубное пространство (3) – закачивается цементный (бетонный) раствор, предотвращающий попадание грунтовых вод из верхних водоносных слоев.

После застывания цемента (бетона) в ход опять идет буровой инструмент. Скважина заглубляется до уровня, определенного расчетными данными. Расстояние, пройденное буром в известняке, называется вскрытой мощностью водоносного горизонта.

Следующий этап – спуск фильтровой колонны (4), нижняя часть которой имеет перфорацию (7). Через отверстия в фильтровой колонне (7) в скважину начинают поступать подземные воды, и устанавливается статический уровень (5).

Конструкция скважины

Устьем скважины называется верхняя часть, забоем или башмаком скважины – нижняя часть. В башмаке помещается отстойник (8), отсеивающий частицы ила, мелкие обломки известняка и других пород, частички грунта, песок.

Герметичность скважины между фильтровой и обсадной колоннами обеспечивается уплотнительным сальником (6).

Бывают скважины с открытым стволом, то есть без фильтровой колонны, но срок эксплуатации таких гидротехнических сооружений не слишком долгий.

spb-burenie.ru

Геологический разрез - что это такое, основы построения

 

Добыча полезных ископаемых – это тяжелый процесс, который требует большого количества информации. Для осуществления бурения скважин, разработки карьера и шахты, необходимо изучить строение местности, расположение подземных вод и их интенсивность, пласты пород, сейсмическую активность. Чтобы быстро и удобно интерпретировать все данные, строится геологический разрез. Это наглядная двухмерная модель, в заданном масштабе. Она отображает геологическое строение участка земной коры, его особенности и хронологическую характеристику.

Методы изучения геологического разреза

Чтобы правильно построить схему расположения пластов земной коры, нужно провести предварительные исследования. Проводятся специальные замеры, интерпретируют параметры породы, ее состав, плотность и мощность.

Самые распространенные методы исследования геологического разреза:

  • механические;
  • электрические;
  • радиологические;
  • магнитные;
  • эхометрия.

Есть еще и дополнительные способы, которыми пользуются, чтобы полученные данные были максимально точными. Их записывают в виде схем, диаграмм и таблиц.

При отсутствии аппаратов для изучения геологических свойств земной коры, сделать точные замеры невозможно. Делают предположительную оценку, на основании похожих примеров уже проведенных исследований на другой местности, с такими же характеристиками.


По каким данным строится геологический разрез

Для оценки местности, выбранной для изучения строения, бурится скважина, которая и станет основой для выполнения схематического геологического разреза. Также необходима геологическая  карта, чтобы на основании ее данных делать необходимые заметки. Карта строится во время геологической разведки, где в масштабе наносятся места выхода пластов породы на поверхность, разломы, возвышения, низменности.

Для общей характеристики геологи используют журнал буровых скважин, который состоит из таких данных:

1. Отметка границ и мощности слоев;

2. Нумерация проб образцов грунта и пород;

3. Глубина залегания;

4. Литологическое описание пластов:

  • номер;
  • цвет;
  • включения;
  • структура.

5. Подземные воды:

  • уровень;
  • прогноз его изменения;
  • интенсивность потока;
  • направление движения воды.

Для нанесения информации в графическом виде, используются условные обозначения – точечные, линейные, геометрические. Пользуясь геологической картой по заданному вертикальному срезу (линии местности), отчету в журнале документации бурения скважин, и будет строиться разрез горных пород. Данные наносятся на масштабную бумагу, чтобы исключить погрешности до минимума.


Зачем строить разрез

Геологи используют этот способ для интерпретации данных по полезным ископаемым. Благодаря схеме они могут оценить предположительные размеры месторождений, рентабельность их разработки.

Подобные двухмерные макеты используются и при строительстве крупных зданий, чтобы получить разрешение от государства на проведение работ. Это делается и для оценки стойкости фундамента, наличия подземных вод, которые могут стать причиной подтопления постройки. Специалисты могут оценить движение тектонических плит, провести сейсмологический анализ местности, выбранной для строительства.

Одну из основных ролей геологический разрез играет и в истории Земли. На основании схематического изображения слоев участка земной коры, ученые могут сделать предположения о его формировании, ответить на вопросы, почему он образуется именно так. Также изучается и наплыв одного пласта на другой, строение земной коры, минеральный и химический состав пород. Обязательно нужно определить закономерности соседства полезных ископаемых и пустых пород, чтобы облегчить поиск месторождений.

По мере практического изучения местности, в срезе делаются правки, уточняются вертикальные и горизонтальные пласты породы, делаются специальные отметки. Если возникают вопросы, бурятся дополнительные скважины, чтобы информация была более правильной.

Принцип построения геологического разреза

Чтобы построить геологический разрез, потребуется линейка, лист миллиметровой бумаги заданного размера, калькулятор, транспортир (при необходимости обозначения градуса падения угла). Построение осуществляется на основании двух документов – журнала бурения скважин и геологической карты местности.

Начало работы

Прежде чем начать построение геологического среза, необходимо получить все возможные данные, чтобы проделанная работа была точной и информативной. Для этого используются геофизические и химические методы, позволяющие оценить толщину породы, ее тип и состав, и уже на основе полученных данных строить разрез.

Предварительным этапом является бурение скважины, добыча керна (образца породы), изучение его состава и построение диаграммы. С ней можно сверяться, чтобы точно отобразить толщину залегания пластов и их тип. Геолог при этом процессе может и не присутствовать, а данные доставляют ему уже после проделанной работы.

Этапы оценки местности для составления геологического разреза:

  • геодезическая съемка рельефа;
  • бурение скважин;
  • отбор образцов на каждые 0,2 – 1,0 м;
  • передача пробников в лабораторию;
  • составление технического отчета;
  • заполнения журнала бурения скважины.

Геологические карты строят на основе данных геологической разведки. Во время  которой отбираются образцы породы для исследования состава и физико–химических особенностей. Также для нее используется и стандартная топографическая карта.

 

Алгоритм построения геологического разреза

Перед началом работы проводится разведка, во время которой специалисты определяют тип залегающих пород. Оценивается и тектоническая структура местности, нужно выяснить, нет ли здесь разломов, оценить тип складчатости или низменности. Опытный геолог уже на этой стадии работы может сделать предположения о возможных полезных ископаемых, которые находятся в толще земли.

Потом на бумаге чертят границы будущего геологического разреза, рядом строится шкала абсолютных отметок. Ее ширина составляет не больше 2мм, а продолжительность немного выше и ниже граничных вертикалей и горизонталей среза. На нижней оси построенной системы необходимо нанести отметки скважин в выбранном масштабе.

Для более удобного использования, эту шкалу нужно окрасить черно–белыми полосами, в расстояние 1 см. Эта своеобразная линейка облегчает восприятие и нанесение информации.

Далее отстраивается рельеф, наносится его вертикальный срез, с учетом колебаний высоты. Если поверхность ровная, а амплитуда составляет не больше 1,25 мм (в масштабе), эти данные можно не уточнять, изображая его прямой. В других случаях, нужно точно нарисовать все колебания. Этот процесс называется – отрисовка топографического профиля.

Изначально он наносится точками, которые отображают колебания рельефа. Они располагаются относительно выбранной оси, что имеет вид диаграммы. После нанесения точек, их нужно соединить в виде сплошных тонких линий. Таким же образом наносятся и вертикальные срезы. На этом этапе геологического разреза необходимо указывать возраст породы, которая была изображена на схеме.

Если в этой местности есть разломы, их тоже нужно помечать с особой точностью. Там же указываются разрывные нарушения, отмечают приподнятые и опущенные края этого слоя знаками + и – соответственно.

После этого намечаются оси складок. Это нужно для того, чтобы определить осевое отклонение от заданных вертикалей и горизонталей. Угол падения рассчитывается по специальной формуле, уточняются линии перегибов рельефа. На следующем этапе нужно отметить границы слоев, начиная с молодых.

Верхний слой постоянно подвергается денудации – разрушению по естественным причинам (воздействие ветра и воды), поэтому иногда информация о его состоянии и плотности может быть не полной.

В первую очередь нужно пометить мощность слоев на краях складчатости, в этом месте она может значительно отличаться от плотности всего пласта породы из–за деформации рельефа. Последний слой рисуется без нижней границы, просто на всю плоскость штрихуется соответствующим условным обозначением. Это только часть среза, ведь на всю длину построить схему очень сложно. Чаще всего такая подробная схема требуется только в крайних случаях. После этого делается косметическая часть. Все слои должны соответствовать стандартной стратиграфической шкале, утвержденной международным ГОСТом.

Также проставляются индексы возраста породы. Их вписывают внутрь слоя, но если он настолько маленький, что сделать это невозможно, пользуются сносками. Последним этапом будет оформление зарамочного пространства. Нужно указать масштаб, который был использован при построении схемы. Записываются и буквенные обозначение – ориентированность сторон света, точки окончания линий разреза.

Если на местности, выбранной для построения геологического разреза, находится река, ее обозначают, как выгнутое корытообразное углубление в коре. Там тоже оценивают толщину пластов, уровень давления воды на поверхность, скорость вымывания берега.

Стратиграфическая колонка

При рассмотрении геологического разреза, можно заметить, что рядом с ним есть таблица, с дополнительными указаниями по карте. Она строится во время нанесения на срез границ слоев. В первой колонке будет вписываться геологический возраст, определяется стратиграфическое несоответствие слоев. Чтобы нормально изучить кору, в которой бурились скважины, нужно узнать ее хронологию, отнести каждый слой к определенной эре. В правой части таблицы записывают условные обозначения и краткую характеристику слоя. Нужно наносить их в хронологическом порядке, в строке отдельной эпохи, чтобы не запутаться в их возрасте и периоде формирования.

Объяснительная записка

К каждому геологическому разрезу нужно добавить и письменное обоснование некоторых моментов, которые были указаны на схеме. Изначально пишется введение, где записываются общие данные по срезу. Нужно уточнить протяженность графика по направлению относительно сторон света. Пишется причина построения разреза: строительство, разработка месторождения полезных ископаемых, геологическое исследование местности.

В первом пункте записывается стратиграфическое описание. Здесь будет расширенная характеристика пластов, описание их мощности и плотности. Отдельное внимание нужно уделить их составу, периоду и типу формирования. Дополнительно указывают минимальную и максимальную толщину слоя.

Вторым пунктом записывается обоснование стратиграфического несоответствия участков среза геологии земной коры, какими процессами это могло быть вызвано. После этого фиксируют характеристику грунтовых вод, какими слоями они ограничены сверху и снизу. Они могут залегать близко к поверхности, вызывая заболачивание местности, или находится строго между пластами земной коры. Например, в водоносном слое, который находится между водоупорными слоями, проходит артезианская вода.

Может потребоваться информация, имеет ли она выход на поверхность или глухо заканчивается в грунте. При необходимости, можно дописать химический анализ воды, которая была добыта из скважины, но это делается только в особых случаях. Определяется источник формирования водного слоя – питание из озера или реки, накопление дождевых осадков.

Следующим пунктом будет характеристика рельефа участка. Здесь нужно отобразить проведенные расчеты, вычисление абсолютной отметки. После сопоставления рельефа с точкой высоты океана или моря, делается вывод о типе местности:

  • равнинная – перепад высот до 100 м;
  • холмистая – до 200 м;
  • низкие горы – до 450 м;
  • средние – до 2000 м;
  • высокие – от 2000м.

При составлении отчета необходимо указать места, на которых строительство будет неблагоприятным, обосновать причины. Это может быть близость подземных вод, что станет причиной подтапливания. В потенциально опасных районах указывается сейсмологическая активность.

В следующей части пояснительной записки к разрезу нужно описать пласты в хронологическом порядке. Каждая скважина описывается отдельно. Последним пунктом будет геологическая история этого участка земной коры: когда сформировались слои, какие процессы образования породы преобладали, опускалась ли она под воду, были ли здесь участки магматической активности.

На основании всех этих данных ученые делают вывод – стоит ли начинать в этой местности постройку, будет ли рентабельно разрабатывать месторождения в этой области.


Инженерно–геологический разрез

Это подтип схематического построения среза земной коры, в котором отображается не только состав пород, указывается предположительный размер пластов, но и физико–химические качества. Строится подобная схема для более точного отображения данных. При поиске месторождений он практически не используется. Эта информация нужна больше при строительстве, прокладке шахт, скважин, сооружении транспортных коммуникаций.

Также там записывается скорость движения воды, пористость породы, пластичность, влажность, сыпучесть. При наличии нескольких пластов, которые одинаковы по механическим характеристикам, их объединяют в один. А если один слой породы имеет различные данные – например, песок выше и ниже уровня вод, его наоборот делят на два.

Это самый простой способ рассчитать возможность строительства шахт или зданий, который позволяет предотвратить катастрофы. Ошибки в расчетах могут привести к обрушениям сооружений, и даже к фатальным последствиям.

На инженерно–геологическом разрезе отмечают и скважины, их нумерацию. Необходимо обозначить абсолютную высоту или отметку – это расстояние от поверхности по уровню моря. Она проводится вверх и вниз, а разница помечается отметками + и –. Это нужно для того, чтобы оценить, на какой поверхности находится скважина, близость залегания грунтовых вод, особенности состава и плотность, в зависимости от типа рельефа.

Использование программного обеспечения для построения схемы

Разрез можно построить не только на миллиметровой бумаге вручную, но и выполнить его с помощью специального программного обеспечения. Это значительно облегчает работу геолога, ведь не нужно вручную откладывать масштаб, подсчитывать точки. Все инструменты, необходимые для работы, находятся под рукой. Система может самостоятельно составить предварительные расчеты на основании геологической карты и вывести пример разреза на экран.

Программа автоматически генерирует стратиграфическую таблицу, что значительно сокращает время работы над проектом. Остается только подправить все данные, составить отчет и сделать окончательный вывод по поводу данной местности.

Также построение геологического разреза осуществляется в программе GEOMIX, при помощи специализированных инструментов.


Заключение

Геологический разрез – это очень важный этап исследования местности. Благодаря схематическому изображению пластов породы, обзору их характеристик, можно сделать вывод по поводу исторического формирования этого участка земной коры. Построение данной схемы важно и в строительстве. На основе этих данных делается вывод о целесообразности строительства крупных сооружений, прокладки транспортных коммуникаций.

Строится эта схема на основе геологической карты местности и журнала бурения скважин. Дополнительно записываются данные о возникновении каждого пласта, указываются его физико–химические характеристики. Сейчас построить схематический геологический разрез можно не только на миллиметровой бумаге, но и в специализированных компьютерных программах. Их использование значительно упрощает этот процесс и сокращает время на расчеты и отложение расстояния по масштабу.

geomix.ru

Геолого-технологические исследования скважин в процессе бурения: виды, задачи, методы

Перед тем, как начинать промышленную эксплуатацию нефтяного месторождения, обязательно проводятся геолого-технологические исследования пластов. Это необходимо для того, чтобы точно определить интервалы, на которых будут проводится испытания. Извлекается пластовый флюид, на его основе рассчитываются необходимые гидродинамические характеристики. Результаты получаются в виде геолого-физических параметров горных пород, которые пересекаются скважиной.

К сожалению, геолого-технологические исследования в процессе бурения скважин не позволяют составить характеристику пласта с точностью до метра, однако становится возможным динамическое испытание некоторых интервалов в условиях, максимально приближенных к эксплутационным. Геолого-технологические исследования проводятся не только для повышения эффективности разработки месторождения, но и для обеспечения безопасности технологического процесса, его безаварийного характера.

Что такое геолого-технологические исследования?

Эффективность и безопасность бурения нефтяной скважины во многом определяется качеством геолого-технологических исследований. В процессе бурения информация должна поступать оперативно, что особенно важно при проведении боковых горизонтальных ответвлений. Информация подразделяется на три основные категории:

  • геологическая;
  • геохимическая;
  • технологическая.

На основании сведений по каждой из указанных категорий можно выполнить следующие действия:

  • Провести литологическое и стратиграфическое расчленение разреза.
  • Подготовить прогноз по глубине нахождения нефтеносного пласта.
  • Разработать подходящую для вскрытия нефтяного пласта траекторию стволов скважины.
  • Проводить быстрые корректировки направления горизонтального ствола в ситуациях, если долото выйдет за коллектор.
  • Снизить расходы на бурение скважины и свести к минимуму риски аварийности.

В зависимости от того, насколько точно получена и обработана информация, будет зависеть порядок вскрытия нефтеносных пластов, а это, в свою очередь, влияет на эффективность отбора сырья и всю дальнейшую эксплуатацию месторождения. В сравнении с классическими геофизическими методиками, геолого-технологические исследования в процессе бурения позволяют получать более оперативную информацию (время между вскрытием пласта и проведением исследований - минимальное).

Быстрое получение информации и предпринимаемые на ее основании корректировки помогают своевременно исключить неблагоприятные факторы, способные повлиять на дельнейшую разработку. Если режим вскрытия нефтеносного пласта выбран правильно, при бурении удастся сохранить естественные свойства коллектора в районе скважины. Соответственно, сама скважина будет более продуктивной на всех этапах эксплуатации. Правильный режим бурения можно выбрать только с помощью оперативных геолого-технологических исследований.

Основные задачи, решаемые с помощью ГТИ

Главная задача при проведении геолого-технологических исследований – обеспечить оперативный контроль состояния нефтяной скважины. Такие исследовательские работы проводятся на протяжении всего времени строительства и подготовки к эксплуатации. В ходе бурения нужна максимально достоверная информация о геологическом разрезе, чтобы корректировки проводились своевременно. Также правильный подход к организации исследований способствует достижению ожидаемых технических и экономических показателей, помогает соблюдать требования по охране окружающей среды.

Для любой нефтедобывающей компании геолого-технологические исследования – основной источник информации в ходе бурения новых скважин. Обрабатываются не только геологические данные, напрямую связанные с пластом, но и технические параметры бурения. К геолого-технологическим исследованиям относятся следующие виды работ:
  • Отслеживание параметров бурения в режиме максимальной оперативности.
  • Контроль операций бурения, а также цементажных, ловильных и спуско-подъемных процедур (то есть, контролируются все сопутствующие работы).
  • Исследование полученных в ходе бурения горных пород, определение нефтеносных и газоносных пластов.
  • Химический анализ бурового раствора.
  • Исследование керна и шлама по нескольким направлениям.

Применительно к строительству горизонтальных скважин и ответвлений, можно выделить несколько дополнительных задач геолого-технологических исследований:

  • Определение реперных пластов и расчет времени вскрытия коллектора.
  • Корректирование направления движения ствола на горизонтальном участке.
  • Оперативная диагностика процесса бурения, немедленное оповещение по всем возникающим сложностям и аварийным ситуациям.
Получив информацию по реперам и опорным пластам при вертикальном бурении, специалисты могут корректно ориентироваться в разрезе и нужный момент начинать искривление основного ствола нефтяной скважины. От этого искривления в дальнейшем будут прокладываться дополнительные наклонные и горизонтальные ответвления.

Методы геолого-технологических исследований скважин

Используемые геолого-технологические методики зависят от того, какая задача решается при бурении в данный момент времени. Например, если необходимо определить момент начала искривления вертикального ствола скважины, на каждом пройденном метре берутся пробы шлама и керна, проводится их анализ. В технологии для анализа предусмотрен так называемый «обязательный комплекс», в состав которого входят следующие виды работ:

  • Изучение состава керна и шлама с помощью микроскопа.
  • Анализ горных пород на содержащиеся в них минеральные компоненты.
  • Проведение люминесцентного и битуминологического анализа.
  • Установление точной плотности и коэффициента пористости горной породы.

После проведения всех указанных выше геолого-технологических исследований можно построить литологический разрез, с высокой точностью определить границы, на которых соприкасаются различные по составу пласты. Располагая информацией о фактической структуре разреза, можно провести ее сравнение с прогнозируемыми параметрами. Если есть значительные расхождения в результатах, процесс бурения нужно быстро корректировать, так как искривление скважины придется начинать уже на другой глубине.

Благодаря геолого-технологическим исследованиям очень часто обнаруживаются расхождения фактических и прогнозируемых параметров, так как на основе предварительного анализа очень сложно определить точную глубину залегания различных горных пород. Если момент искривления скважины будет выбран неправильно, это сделает невозможным подведение горизонтального бокового ствола к коллектору.

Еще один обязательный метод – это геолого-технологический анализ, направленный на получение сведений по корректировке траектории ответвлений скважины. Здесь также предусматривается изучение шлама и керна, плотности пород, газового состава. Если происходит вход ствола скважины в коллектор, это немедленно приводит к изменению отслеживаемых параметров. Одновременно меняются и технические характеристики бурения.

Видео: Исследование горизонтальных скважин


Читайте также:

snkoil.com

Бурение инженерно-геологических скважин на строительной площадке и их опробование

%PDF-1.6 % 1 0 obj > > > ] /ON [ 5 0 R ] /Order [ ] /RBGroups [ ] >> /OCGs [ 5 0 R ] >> /Outlines 7 0 R /Pages 10 0 R /StructTreeRoot 13 0 R /Type /Catalog >> endobj 2 0 obj /CreationDate (D:20180116155937+03'00') /Creator (PScript5.dll Version 5.2.2) /Keywords /ModDate (D:20180315160846+03'00') /Producer (Acrobat Distiller 11.0 \(Windows\)) /Title >> endobj 3 0 obj > /Font > >> /Fields [ ] >> endobj 4 0 obj > stream application/pdf

  • Бурение инженерно-геологических скважин на строительной площадке и их опробование
  • Колпашников Г. А.
  • Бурение
  • Инженерно-геологическая разведка
  • Буровые скважины
  • Инженерно-геологические исследования
  • Зондирование
  • Техника безопасности
  • Охрана окружающей среды
  • 2018-01-16T15:59:37+03:00PScript5.dll Version 5.2.22018-03-15T16:08:46+03:002018-03-15T16:08:46+03:00Acrobat Distiller 11.0 (Windows)Бурение, Инженерно-геологическая разведка, Буровые скважины, Инженерно-геологические исследования, Зондирование, Техника безопасности, Охрана окружающей средыuuid:725c72d7-1040-4dec-8d8f-ec448c4f9dc9uuid:5208a709-e252-41a4-9f0d-c614d4d3dd00 endstream endobj 5 0 obj > /PageElement > /Print > /View > >> >> endobj 6 0 obj > stream x3W0PP05㲱Qw/+Q0Tw,*.()$"! %9y vv`} [email protected]̡3KrRlRL

    www.geokniga.org

    Фациальный анализ шлама и керна в процессе геолого-технологических исследований скважин Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

    УДК 622.143.1.:551.7.022

    ФАЦИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ШЛАМА И КЕРНА В ПРОЦЕССЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

    В.Н. Староверов1, В.П. Белобородов2, С.В. Кожевников3

    1 - ФГУП "НВНИИГГ" 2 - ООО "Фация" 3 - ООО "Газпромгеофизика"

    Введение

    Геолого-технологические исследования (ГТИ) широко распространены при бурении как поисковых, так и эксплуатационных скважин. Они заключаются в определении геохимических и технологических показателей (свойств) разреза, таких, как коэффициенты битуминизации и люминесценции (в %), скорость проходки скважин и некоторые другие. Основным источником информации является шлам и керн, получаемый в процессе бурения. Для решения геологических задач рекомендуется [1] использовать целый ряд методов, которые объединяются в две группы. К числу обязательных относятся макро- и микроскопия каменного материала, фракционный анализ шлама, карбонато-метрия, люминисцентный анализ, оценка пористости и плотности пород, газовый каротаж и газовый анализ пластового флюида, механическая скорость бурения. Предлагается традиционные методы ГТИ дополнить фациальным моделированием, основанным на изучении комплекса фациальных признаков и не требующим использования технически сложного лабораторного оборудования.

    Основной целью моделирования геологического строения изучаемого объекта является обеспечение эффективного решения целого ряда задач. Все эти задачи могут быть разделены на две большие группы: геологические и технологические. К числу первых относятся: литолого-стратиграфиче-ское расчленение разреза; визуализация разреза; детализация геологического строения; выявление в разрезе зон размывов и переры-

    вов осадконакопления, участков выклинивания пластов; решение некоторых геологических задач в приразломных зонах; выделение реперов разного ранга и типа, а также фациальное районирование; корректировка геологического строения разреза в точке бурения и предсказание отметок вскрытия потенциально-перспективных пластов; прогнозирование геологического строения разрезов для составления ГТН.

    К разряду технологических задач принадлежат: определение момента вскрытия кровли потенциально-перспективного пласта; оценка сплошности и толщин покрышек над продуктивными пластами; геологическая навигация в продуктивной части пластов при бурении горизонтальных скважин; уточнение геометрии продуктивных пластов при бурении горизонтальных скважин; определение зон ВНК и установление их внутреннего строения; выявление зон возможных поглощений в трещиноватых и кавернозных коллекторах; выделение зон вероятных осложнений (прилипание и прихваты) в мелкозернистых сыпучих породах; оценка степени продуктивности коллекторов по индексу продуктивности.

    Важно, что большинство указанных задач решается оперативно в режиме он-лайн, непосредственно в процессе бурения. Однако некоторые из них требуют дополнительных графических построений и аналитических заключений. Например, выявление в разрезе зон размывов и перерывов в осадкона-коплении, а также интервалов выклинивания или фациального замещения определяется после построения корреляционных схем.

    Решение перечисленных задач реализуется в виде эталонно-прогнозных моделей, которые представляют собой макет с изображением геологического разреза в точке бурения, совмещенный с петрошламограм-мой и таблицей фациальных признаков. Основным методом, который позволяет решить перечисленные задачи и построить эталонно-прогнозную модель, является метод фа-циального анализа разбуриваемых пород (ФЛИШ), заключающийся в изучении целого ряда их генетических признаков. Предлагаемый метод выходит за рамки традиционных геолого-технологических исследований, и потому требует специально подготовленных геологов для его реализации.

    1. Характеристика основных признаков. Суть метода состоит в описании комплекса фациально-литологических признаков разбуриваемых пород и выделении фациаль-ных зон. Среди фациальных признаков выделяются две большие группы: группа традиционных признаков и группа специфических признаков, используемых только при геолого-технологических исследованиях скважин. Первая группа включает цвет породы (и оттенки), минеральный состав, структуру, текстуру, наличие включений, внутриформационные перерывы, биономи-ческие признаки. Вторая группа объединяет такие характеристики пород, как размеры и форма шламинок, скорость разбуривания, степень карбонатности пород, наличие и цвет битуминозности, тип коллектора и некоторые другие. В настоящее время службой ГТИ изучается только часть указанных признаков, мы предлагаем существенно расширить их спектр.

    Цвет породы может меняться в очень широких пределах, а причины изменений обычно обусловлены особенностями происхождения осадков, а также условиями диагенеза и катагенеза. Цветовая гамма разбуриваемых пород тесно зависит от их минерального состава (особенно наличия аути-генных минералов), степени глинистости и карбонатности, наличия углеводородов. По

    своему происхождению окраска может быть первичной или вторичной. В результате вторичных изменений горной породы часто возникают бурые (за счет углеводородов), голубовато-серые (за счет включений ангидрита), желтовато-серые (результат сульфати-зации) или зеленовато-серые (при хлорити-зации) оттенки. Нередко вторичные окраски распознаются по пятнистому облику, который создают, например, битумизация в кавернах карбонатных пород.

    Прозрачность. Это свойство минералов и горных пород пропускать свет зависит от их химического состава, наличия примесей, в том числе и биогенных. В шламе наряду с цветом можно выделять прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие (шламинки пропускают свет на тонких сколах или в краевых участках) и непрозрачные разности.

    Минеральный состав характеризуется наличием аллотигенных и аутигенных минералов. Среди аллотигенных в составе осадочного чехла наиболее распространенными являются кварц и полевые шпаты. Соотношение между двумя этими минералами и типоморфные особенности полевых шпатов позволяют выделить в разрезах фациальные реперы и трассировать их от одной разведочной площади к другой.

    Аутигенные минералы более разнообразны, наибольший палеогеографический интерес среди них представляют железистые минералы и карбонаты. Наиболее распространенными являются кальцит и доломит, слагающие мощные толщи карбонатов. Указанные минералы характеризуются различными размерами, степенью кристалличности и корродированности. Среди железистых минералов наибольший фациальный интерес представляют глауконит, сидерит, пирит и минералы группы лимонита. Их изучение позволяет выявить дополнительные фациальные реперы, обосновать геохимические параметры среды осадконакопле-ния и диагенеза (величины pH и Е^). Основным методом, способствующим решению этой задачи, является магнито-минералоги-

    ческое изучение шлама и керна. Среди сульфатов наиболее распространенным минералом является ангидрит, для которого отмечаются две главные формы встречаемости: в виде хорошо окристаллизованных щесто-ватых и призматических кристаллов, а также в виде плотного голубоватого тонкозернистого агрегата.

    Интересная информация может быть получена при изучении аутигенного кварца, который способен образовывать регенера-ционные каемки вокруг терригенных зерен в песчано-алевритовых породах. Для палеозойских разрезов Волго-Уральской нефтегазоносной провинции многократно отмечалась закономерность увеличения аутигенно-го кварца в водоносных частях залежи по сравнению с продуктивной. Следовательно, при разбуривании пластов-коллекторов можно использовать количество регенераци-онного кварца в качестве дополнительного косвенного критерия приближения к ВНК, как в разрезе, так и по площади. В отличие от кварцевых зерен, регенерационный цемент полевых шпатов обычно формируется в результате кальцитизации.

    Признаками аутигенности минералов являются их форма, идиоморфные очертания, соотношения с аллотигенными минерами, приуроченность к кавернам и крупным порам, в том числе возможность замещения или образования регенерационных нарастаний.

    Структура горных пород. Изучение этого признака имеет важное значение при разбуривании как терригенных, так и карбонатных литотипов. В первом случае все сводится к стандартным операциям гранулометрического анализа и интерпретации этих данных. Кроме того, огромное значение имеет форма обломочных зерен, степень их кор-родированности, окатанности или регенери-рованности. В таблице фациальных признаков рекомендуется выделять 4-5 разновидностей поверхности обломочных частиц (окатанные, полуокатанные, не окатанные, корродированные и регенерированные). При исследованиях карбонатных пород ус-

    танавливается пелитоморфная, зернистая или порфиробластовая структура. Пелито-морфная структура характерна для тонко-или скрытокристаллических известняков и мергелей. Зернистые (кристаллические) разности в большей степени присущи доломитам и молочно-белым известнякам.

    Текстура горных пород. В полном объеме изучение этого признака возможно только при описании керна. При этом отмечаются различные типы слоистости, стило-литовые швы, текстуры на подошвенной части и кровле слоев. Существенно ограничены возможности текстурного анализа при характеристике шламового материала. Однако в ряде случаев и в шламинках удается выделить накоторые типы микротекстур.

    Включения в горных породах представляют собой небольшие геологические тела (обычно несколько мм) с четкими ограничениями и сложенные аутигенными минерами типа кальцита, лимонита, шамозита. Чаще всего они имеют округлую форму, однородное или концентрическое внутренне строение, образуют скопления в пределах карбонатных пород. Пласты, обогащенные включениями, довольно легко распознаются в разрезе, могут служить надежными реперными горизонтами.

    Внутриформационные перерывы могут быть выявлены только при изучении керна. Это могут быть следы размыва, горизонты конденсации, участки с биотурбирован-ной текстурой. В скв.1 Березовского месторождения в бобриковских отложениях нам удалось выявить два интервала с внутрифор-мационными перерывами по фациальным реперам, выделенным по шламу. В скв.2 эти перерывы отсутствуют.

    Ритмичность - это один из результирующих фациальных признаков, так как он может выявляться на основании одной или нескольких характеристик горных пород. Ритмичность может быть установлена на основании изменений породного и минерального состава, структурных особенностей, степени окатанности и отсортирован-

    ности зерен в терригенных коллекторах, геохимических показателей и скорости проходки. Выявление ритмичности способствует решению таких задач, как выявление реперов различного ранга и корреляция разрезов, установление тенденции развития палеогеографических обстановок (по смене про-циклитов и рециклитов), обнаружение эффекта скольжения реперов (в том числе пластов-коллекторов). Наиболее уверенно ритмичность выявляется в терригенных разрезах, причем имеет различную масштабность от годичных микроритмов, составляющих доли или первые мм, до георитмов мощностью в несколько десятков метров. Несколько типов ритмичности легко выделяется при чтении таблиц фациальных признаков терригенных разрезов, в карбонатных разрезах ритмичность легко считывает-ся при визуализации фактического каменного материала петрошламограмм.

    Ритмически построенные известняко-во-доломитистые и карбонатно-глинистые толщи широко распространены в палеозойских разрезах Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. В стратиграфическом отношении они приурочены к верхнему девону, турнейскому ярусу нижнего карбона, башкирскому ярусу, каширскому и подольскому горизонтам среднего и верхнего карбона. Примечательно, что ритмичность в строении разрезов выявляется даже в случае раз-буривания макроскопически однородных карбонатных толщ. Средства ГТИ (кальци-метрия, скорость бурения) и ГИС (кривая ПС и гаммакаротаж) помогают улавливать ритмическое строение в казалось бы абсолютно монотонных карбонатных разрезах. С другой стороны, при разбуривании мощных карбонатных толщ служба ГТИ сталкивается с проблемой вертикальной привязки в точке бурения и выделением надежных ре-перных горизонтов при построении эталонно-прогнозных моделей различных уровней. Одним из возможных способов решения проблемы является анализ ритмичности, которая может оперативно выявляться не-

    посредственно в процессе бурения скважин. Изучение мощной карбонатной толщи средне-, верхнекаменноугольного возраста в скважинах на юго-западе Бузулукской впадины позволило выделить ритмичность двух типов. В верхней части разреза, мощностью около 700 м, установлено несколько фрагментов, которые отличаются мощностью и строением ритмов. Вблизи кровли залегает монотонная толща известняков, разбурива-ние которых происходило практически с неизменной нагрузкой на долото. Время раз-буривания (величина ДМК) обычно составляло 4-8 мин/м. Интервалы средней мощностью 5-8 м разделены пластами (1-2 м), проходка которых требовала 18-23 мин/м. Вероятно, они сложены более глинистыми разностями, так как в большинстве случаев такие пласты не четко проявляются на гамма-каротаже и находят отражение на кривой кавернометрии. У наиболее заглинизиро-ванных пластов наблюдаются очень четкие контакты. А самые мощные пропластки разбуриваются с несколько более высокими скоростями, а их подошва на кривой ДМК выглядит более расплывчатой. Затем характер ритмичности меняется, и в нижней половине наблюдается ритмичность двух порядков. Отмеченная смена характера ритмичности зафиксирована в некоторых соседних скважинах. Следовательно, имеется возможность корреляции с помощью новых видов реперных горизонтов, выявляемых средствами ГТИ в карбонатных разрезах.

    Явление ритмичности, выявляемое в процессе геолого-технологических исследований скважин, также способствует решению некоторых задач секвентной стратиграфии. В частности, корреляция реперных горизонтов в пределах разведочных площадей или отдельных геоструктурных элементов более эффективно осуществляется не на основе сопоставления отдельных точек-индексов, а на основании крупных фрагментов осадочного разреза.

    Анализ секвентных элементов в настоящее время осуществляется преимуществен-

    но на основании сейсмических данных или каротажных диаграмм. Нами предлагается выделение пакетов секвенций на основе совместной интерпретации графика скорости проходки скважин с кривой гамма-каротажа.

    Биономические признаки могут быть проанализированы как при исследованиях керна, так и при изучении шлама. Особенно эффективно их использовать при разбурива-нии карбонатных пород. Например, в известняках могут быть выделены органогенно-обломочные, штафелловые, фузулиновые, фораминиферовые, остракодовые, коралловые, криноидные, водорослевые и другие разновидности. Особенно важно отмечать интервалы, в которых органические остатки (например, фузулиниды) встречаются в массовых скоплениях. Их диагностика не только способствует выявлению реперных горизонтов, обогащенных указанными комплексами организмов, но и позволяет проводить диагностику рифогенных фаций, уточнять геометрию тел биогермного происхождения.

    Размеры и форма шламинок. После отмучивания, рассева на ситах и отделения обвальных частиц остается шлам, который и подвергается дальнейшему изучению. Каждая проба может отличаться степенью однородности шламовых частиц, изменчивостью их размеров и формы. В зависимости от размеров всю совокупность шла-минок, в соответствии с рекомендациями РД 39-0147716-102-87, следует разбивать на 4 класса (Ф1 с размерами 1-3 мм; Ф2 - 3-5 мм; Ф3 - 5-7 мм; Ф4 - более 7 мм) и подсчитывать процентное содержание в пробах каждого класса. При фациальных исследованиях алевритовых пород такого деления может быть недостаточно, и мы предлагаем выделение двух дополнительных классов (0,51 мм и менее 0,5 мм). В основу использования этого признака положен принцип тесной зависимости размера фракций от твердости пород. При прочих равных условиях (не изменяющийся режим бурения) в момент

    разбуривания мягких пород будут формироваться частицы классов Ф0 и Ф1, частицы фракций Ф2 и Ф3 обычно образуются при проходке пород средней твердости, а фракции Ф3 и Ф4 чаще представлены наиболее твердыми разностями. Шламовые частицы могут обладать удлиненной, пластинчатой, плоско изометричной, остроугольной, таблитчатой или шарообразной формой. Для характеристики этого признака целесообразно использовать круговую диаграмму, в секторах которой будут изображены (в виде зарисовок или приклеенных шламинок) эталоны той или иной формы.

    На первый взгляд, размеры и форма шламовых частиц во многом определяются способом бурения и физико-механическими свойствами пород и со значительной степенью условности могут быть отнесены к числу фациальных. На самом деле, физические свойства пород в основном закладываются на стадии седиментогенеза, то есть зависят от условий осадконакопления.

    Скорость разбуривания является очень чутким фациально-литологическим признаком, в тоже время легко измеряемым. Скорость проходки во многом определяется составом разбуриваемых пород и их коллек-торскими свойствами, хотя тесно зависит от некоторых технологических факторов (режим бурения, тип бурового раствора, нагрузка на долото и частота его вращения). Поэтому, если режим бурения не меняется, то кривая механического каротажа будет полностью отражать степень прочности и особенности коллекторских свойств горных пород. В результате появляется надежный критерий литологического расчленения разреза и выявления пластов с высокими филь-трационно-емкостными свойствами.

    Наиболее принципиальным моментом интерпретации графика механического каротажа является выявление интервалов, в которых происходит резкое увеличение скорости бурения. Так, низкие значения механической скорости характерны для глин и аргиллитов, поэтому информативность ме-

    тода значительно повышается при бурении терригенных разрезов. Более стабильно кривая механического каротажа ведет себя в карбонатных породах. Двух и трехкратное увеличение скорости в небольшом интервале часто означает вхождение в пласт-коллектор.

    Анализ графиков механического каротажа может обеспечить важной информацией о генезисе разбуриваемых толщ. Предлагается выделять технологические разновидности фаций на основании изменения облика кривой скорости проходки. Под технологическими разновидностями фаций понимаются фрагменты кривой ДМК (механического каротажа), отличающиеся от смежных фоновых значений аномально высокими или аномально низкими показателями скорости, и отражающие изменения физико-механических свойств горных пород, которые обусловлены их генезисом. В результате удается оперативно в процессе бурения диагностировать песчаные пласты аллювиально-дель-тового или морского генезиса. Объективность выделения технологических разновидностей фаций подтверждается корреляцией данных механического каротажа с показаниями радиоактивного каротажа.

    2. Способы обработки информации и интерпретации. Конечной целью использования метода фациального моделирования является составление эталонно-прогнозных моделей для каждой разведочной площади. Они должны в себя включать прогнозный геологический разрез, эталонную коллекцию шлама и керна, сводную таблицу фациаль-ных признаков. Опорными звеньями прогнозного геологического разреза являются реперные горизонты четырех порядков, каждый из которых характеризуется индивидуальным набором фациально-технологиче-ских признаков. Репером называют пласт горных пород, который отличается от смежных по вертикали пластов не меньше чем тремя фациальными признаками. Эталонная коллекция горных пород формируется в соответствии с требованиями, перечисленны-

    ми в работах [1, 2]. Что касается таблицы фа-циальных признаков, то она может выглядеть по-разному, в зависимости от количества анализируемых признаков, но общими должны оставаться принципы составления. В левой стороне таблицы приводится информация о глубинах и стратиграфии. В правой - целый ряд индивидуальных фрагментов, каждый из которых характеризует тот или иной фациально-технологический признак. При этом доля каждого признака соотносима со 100 % и заштриховывается определенным цветом. Такой подход позволяет прослеживать изменчивость признаков и на этом основании выделять реперные горизонты. При бурении новых скважин в пределах анализируемой площади создаются новые варианты фациальных таблиц и проводится корреляция разрезов.

    Анализ комплекса фациальных признаков и их изменчивость следует начинать с описательной части этих признаков. Дело в том, что какой бы емкой не была финальная таблица фациальных признаков, она не сможет вместить в себя многообразие нюансов, характеризующих ту или иную породу. Описательная часть фациальных признаков должна быть унифицирована, легко заполняема и читаема. Особенно важно там отмечать факты изменчивости того или иного признака и приводить характеристику реперных горизонтов. Для заполнения граф таблицы не всегда хватает времени в процессе бурения, особенно при очень большой скорости проходки. В таких случаях проще отмечать изменчивость фациальных признаков в виде описания, а позднее учитывать эти данные при составлении эталонно-прогнозной модели. Иногда возникают ситуации, при которых для правильной интерпретации может не хватить описательной части фациаль-ных признаков. Например, когда наблюдается постепенная изменчивость одного или нескольких признаков (изменение окраски за счет хлоритизации разреза при пересечении приразломной зоны, постепенное укрупнение размера зерен при разбуривании аллю-

    виальных отложений или постепенное осветление пород в зоне ВНК). В такой ситуации требуется контроль каменного материала в пределах крупных интервалов.

    Любой фрагмент таблицы, характеризующий тот или иной признак, в свою очередь должен состоять из нескольких столбцов, каждый из которых будет отражать различные вариации изучаемого признака. Чтобы отнести пробу шлама к конкретной вариации какого-либо признака можно использовать эталонные круговые диаграммы (для таких признаков, как структура породы, размер шламовых частиц), условные числовые характеристики (для люминисценции) или эталонные коллекции (шлама и органических остатков).

    Интерпретацию данных фациального анализа лучше проводить комплексно для 1015 наиболее информативных признаков, так как нередко изменения вещественного состава не четко проявляются в индивидуальных показателях породы, но зато уверенно выделяются в их ассоциациях. В алевро-пес-чаных пластах аллювиального генезиса в направлении от кровли к подошве почти синхронные изменения происходят в структуре породы, ее окраске, степени окатаннос-ти зерен, количестве глинистой примеси и углефицированной органики, качественном и количественном составе аутигенных минералов.

    Для подтверждения продуктивности нефтенасыщенных коллекторов целесообразно оперативно использовать график индекса продуктивности, который строится на основании анализа следующих показателей: коэффициентов люминесценции и битуми-нозности, плотности пород, размера зерен в терригенных коллекторах, степени сортировки и окатанности этих зерен. График индекса продуктивности строится как тренд

    основных признаков продуктивности. Особенно это важно при бурении горизонтальных участков и боковых стволов, когда непосредственно производится выбор наиболее продуктивных участков и геологический слалом по этим пластам.

    Заключение. По мере использования метода фациальных признаков и составления эталонно-прогнозных моделей в нефтедобывающих компаниях появляется возможность формирования банка данных с геолого-технологической информацией. Следующим шагом может стать разработка генерализованных моделей, отражающих геологическое строение геоструктурных элементов различного ранга. Например, в Саратовском Заволжье подобные модели могут быть созданы для Пугачевского свода, Иргизского прогиба, Бортовой зоны Прикаспийской впадины или крупных ее фрагментов.

    Еще одна возможность интерпретации результатов фациального моделирования связана с региональными палеогеографическими реконструкциями. Огромный объем информации, получаемый при массовом использовании ГТИ, позволяет реконструировать древние обстановки осадконакопле-ния для геологических интервалов, в течение которых произошло формирование того или иного продуктивного пласта. Особенно важно такие построения проводить для тех регионов, где распространены продуктивные горизонты, изменчивые в фациаль-ном отношении. В частности, в пределах Волго-Уральской НГП полифациальностью отличается бобриковский горизонт нижнего карбона, верейский горизонт среднего карбона и целый ряд стратиграфических подразделений в составе среднего девона. Значительная фациальная изменчивость также характерна для отложений рифогенных построек фаменского яруса.

    Л ит ер ат у ра

    1. Чекалин Л.М. Геолого-технологические исследования скважин /Л.М. Чекалин, А.С. Моисеенко, А.Ф. Шакиров и др. - М.: Недра, 1993.

    2. Лукьянов Э.Е. Геолого-технологические исследования в процессе бурения. - М.: Нефть и газ, 1997.

    cyberleninka.ru

    Основные задачи геолого-технологических исследований скважин в процессе бурения

    

    Геолого-технологические исследования (ГТИ) являются составной частью геофизических исследований бурящихся скважин и предназначены для осуществления контроля процессов, происходящих в скважине на всех этапах ее строительства. ГТИ проводятся непосредственно в процессе бурения скважины, без простоя в работе буровой бригады и бурового оборудования по параметрам, измеряемыми на поверхности.

    ГТИ осуществляются специализированными партиями и отрядами в режиме круглосуточной работы на скважине.

    Ключевые слова: ГТИ, исследования, задачи, бурение, скважина, контроль

    Геолого-технологические исследования (ГТИ) скважин в процессе бурения — являются объединением трех самостоятельных направлений, существовавших до появления ГТИ — газового каротажа, экспрессных петрофизических исследований, информационно-измерительных систем (ИИС) для контроля процесса бурения.

    Геолого-технологические исследования предназначены для осуществления контроля за состоянием скважины на всех этапах её строительства и ввода в эксплуатацию с целью изучения геологического разреза, достижения высоких технико-экономических показателей, а также обеспечения выполнения природоохранных требований.

    ГТИ проводятся непосредственно в процессе бурения скважины, без простоя в работе буровой бригады и бурового оборудования; решают комплекс геологических и технологических задач, направленных на оперативное выделение в разрезе бурящейся скважины перспективных на нефть и газ пластов-коллекторов, изучение их фильтрационно-емкостных свойств и характера насыщения, оптимизацию отбора керна, экспрессное опробование и изучение методами ГИС выделенных объектов, обеспечение безаварийной проводки скважин и оптимизацию режима бурения. ГТИ тесно связывают с газовым каротажем, так как с его развитием и образовались геолого-технологические исследования, так же газовый каротаж входит в комплекс ГТИ и составляет его существенную часть [2].

    По типу задач ГТИ подразделяются на оперативные, решаемые в реальном времени, и статистические, решаемые как правило, после окончания операции долбления скважины. Оперативные задачи имеют в своей основе алгоритмы на базе аналитических выражений (формул), а статистические, как правило, носят вероятный характер.

    По целевому назначению основные задачи ГТИ удобнее всего разбить на несколько классов:

    – Геологические

    – Технологические

    – Диагностические

    – Планово-экономические

    – Научно-исследовательские (экспериментальные) [1].

    Существуют четыре основных способа получения геолого-технологической информации:

    1. Параметры регистрируются автоматически с помощью датчиков, монтируемых непосредственно на территории буровой. В основном это технологические параметры бурения. Измеренные значения передаются по кабелю либо непосредственно в станцию ГТИ на компьютер, либо через специальное устройство — точку сбора. Дискретность регистрации задается программно.
    2. Параметры регистрируются автоматически с помощью аппаратуры, находящейся в станции ГТИ; это параметры газового каротажа.
    3. Параметры измеряются вручную с помощью специальных приборов, находящихся в станции ГТИ. Измеренные значения заносятся вручную или автоматически (для компьютеризированных приборов) в программы для их обработки и визуализации. Это геологические параметры.
    4. Параметры вычисляются с помощью аппаратно-программного комплекса ГТИ, расположенного в станции (вагоне-доме). Вычисляемые параметры могут быть технологическими, геологическими и параметрами газового каротажа [3].
      Основная цель геологических исследований состоит в детальном изучении геологического разреза скважин в процессе бурения и выяснения всех, потенциально перспективных на нефть и газ, интервалов.

    Отличительной особенностью геологических исследований является то, что объекты исследования: керн, буровой шлам и промывочная жидкость являются источником прямой геологической информации об исследуемом разрезе, что придает особую значимость и важность данному виду работ.

    Основными задачами оперативных геологических исследований являются следующие:

    – Построение в процессе бурения фактического литологического разреза скважины;

    – Выделение опорных пластов-реперов;

    – Проведение стратиграфического расчленения разреза;

    – Выделение зон аномально-высоких пластовых и поровых давлений;

    – Выделение пластов-коллекторов;

    – Оценка характера насыщения коллекторов;

    – Оценка фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пластов-коллекторов;

    – Литологические исследования керна и шлама — макро- и микроописание керна и шлама;

    В зависимости от целей бурения, применяемой технологии проводки скважины, технических возможностей применяемой аппаратуры и ряда других причин перечень решаемых задач может изменяться и дополняться.

    Так, при проводке горизонтальных скважин, приоритетной задачей является точное определение литологического состава пород и их нефтегазонасыщенности с целью определения положения долота относительно подошвы и кровли пласта, а при исследовании вертикальных эксплуатационных скважин, с наличием зон аномально-высоких поровых и пластовых давлений, главной является задача определения плотности и пористости горных пород. Перечень подлежащих решению геологических задач указывается в техническом задании на проведение ГТИ.

    Для решения этих задач применяется типовой комплекс исследований, включающий методы изучения шлама, керна, промывочной и пластовой жидкости, параметров бурения.

    К диагностическим задачам ГТИ относят:

    – Раннее обнаружение газоводонефтепроявлений и поглощений при бурении;

    – Определение степени дегазации промывочной жидкости в циркуляционной системе в связи с возможностью продолжения бурения при проявлении — возможно с применением плотномеров и приборов для определения содержания свободного газа в промывочной жидкости;

    – Диагностика предаварийных ситуаций в реальном масштабе времени — прогнозирование прихватов бурового инструмента, его обрыва и т. д.;

    – Диагностика работы бурового оборудования [1];

    Планово-экономические задачи включают в себя определение технико-экономических показателей бурения; определение баланса времени работы вахты, буровой бригады; подготовка и передача на верхний уровень управления сводных форм оперативной отчетности за вахту, долбление, сутки и по скважине в целом; научно обоснованное документированное распространение передового опыта в бурении.

    Рис. 1. Доступ к регистрируемым станцией ГТИ технологическим данным ответственных руководителей на буровой в режиме реального времени

    Проведение планируемых экспериментов с целью построения и уточнения математических моделей отдельных технологических процессов и свойств горных пород — основной аспект научно-исследовательских задач ГТИ. Наряду с этим, к ним можно отнести документирование испытаний новых технико-методических средств и технологий.

    Технологические задачи:

    – Раннее обнаружение газонефтеводопроявлений и поглощений при бурении.

    – Оптимизация процесса углубления скважины в зависимости от геологических задач.

    – Распознавание и определение продолжительности технологических операций.

    – Выбор и поддержание рационального режима бурения с контролем отработки долот.

    – Раннее обнаружение проявлений и поглощений при спуско-подъемных операциях, управление доливом.

    – Оптимизация спуско-подъемных операций (ограничение скорости спуска, оптимизация работы грузоподъемных механизмов).

    – Контроль гидродинамических давлений в скважине.

    – Контроль пластовых и поровых давлений, прогнозирование зон АВПД и АВПоД.

    – Контроль спуска и цементирования обсадной колонны.

    – Диагностика предаварийных ситуаций в реальном масштабе времени.

    – Диагностика работы бурового оборудования [2].

    Литература:

    1. Лукьянов Э. Е., Стрельченко В. В, Геолого-технологические исследования в процессе бурения. — М.: Нефть и газ, 1997, 688 стр.
    2. Техническая документация по проведению геолого-технологических исследований нефтяных и газовых скважин. РД 153–39.0–069–01
    3. Шматченко С. Н. Геофизические исследования и работы в скважинах: в 7 т. Т. 7. Геолого-технологические исследования в скважинах — Уфа: Информреклама, 2010. — 248 стр.

    Основные термины (генерируются автоматически): газовый каротаж, задача, буровое оборудование, скважина, параметр, процесс бурения, промывочная жидкость, буровая бригада, Раннее обнаружение, реальное время.

    moluch.ru

    Комплекс геолого-технологических исследований скважин месторождения Кумколь

    

    Рассмотрены особенности проведения геолого-технологических исследований и газового каротажа при бурении скважин на нефть и газ месторождения Кумколь. Предлагаются пути устранения или уменьшения воздействия негативных факторов, влияющих на информативность проведения исследований. Показана возможность проведения ГТИ для качественной оптимизации процесса бурения.

    Ключевые слова: аппаратура, бурение, геофизика, интерпретация, исследование, каротаж, комплекс, пласт, скважина, станция.

    Геолого-технологические исследования (ГТИ) являются составной частью геофизических исследований бурящихся скважин и предназначены для осуществления контроля процессов, происходящих в скважине на всех этапах ее строительства.

    ГТИ проводятся непосредственно в процессе бурения скважины, без простоя в работе буровой бригады и бурового оборудования по параметрам, измеряемым на поверхности.

    ГТИ осуществляются специализированными партиями и отрядами в режиме круглосуточной работы на скважине.

    Техническое обеспечение геолого-технологических исследований состоит из оборудования, размещенного непосредственно на буровой установке, и регистрирующей аппаратуры, находящейся в станции ГТИ. [1, с. 7]

    Интерпретация результатов ГТИ позволяет получить необходимую пометровую информацию о вскрываемом геологическом разрезе, выделить коллекторы и оценить характер насыщения пластов.

    Задачи исследования

    Целью геолого-технологических исследований является — изучение геологического разреза, вскрываемого скважиной, и достижение высоко технико-экономических показателей бурения.

    Геология

    В разрезе месторождения Кумколь участвуют отложения мезозой-кайнозоя, залегающие на поверхности фундамента раннепротерозойского возраста.

    Нижний протерозой PR1. Образования складчатого фундамента вскрыты большинством разведочных скважин. Верхняя часть фундамента (около 100 м) сложена серо-зелеными массивными гидрослюдисто-каолинитовыми глинами (кора выветривания), постепенно переходящими в выветрелые кварц-биотит-плагиоклазовые гнейсы.

    Породы фундамента сильно дислоцированы и ожелезнены.

    Мезозой-кайнозой Mz-Kz. Отложения мезозой-кайнозоя в пределах месторождения Кумколь расчленяются на два структурных этажа: юрский — тарфогенный и мел-палеогеновый — платформенный.

    Рис. 1. Геологический разрез продуктивной части месторождения Кумколь: 1-песчаники; 2-алевролиты; 3-глины и аргиллиты.

    ГТИ включает следующий комплекс работ:

    1. наблюдение за механической скоростью бурения и проходкой
    2. на долото;
    3. наблюдение за изменением параметров промывочной жидкости и ее объема в циркуляции;
    4. наблюдение и регистрацию газонасыщения промывочной
    5. жидкости с экспресс-анализом состава газа, отбор и анализ шлама,
    6. отбор и анализ керна. [2, с.29]

    На рисунке 2 представлена схема установки станции ГТИ и монтажа датчиков на буровой.

    Рис. 2. Схема установки станции ГТИ и монтажа датчиков на буровой

    Геолого-технологические исследования проводились станцией геолого-технологических исследований типа: «СИРИУС». Состав газа определялся посредством газового хроматографа ХГ-П001.

    Рис. 3. Станция ГТИ «СИРИУС»

    Основными технологическими параметрами вертикальных скважин роторного бурения являются: глубина скважины- 1400м, направление φ 324мм — 20м, кондуктор φ 244,5мм- 750м, тех.колонна φ 168 мм — 1220м, хвостовик φ 127 мм — 1150–1400м.

    Рис. 4. Схема расположения датчиков

    Газовый каротаж

    В процессе бурения основным методом оценки насыщенности его эффективности является газовый каротаж, в сочетании с результатами экспресс — исследования шлама, керна и анализов промывочной жидкости (достигает 80–95 %). Результаты газового каротажа позволяют выявить межскважинные перетоки углеводородов [1, с.92]

    Внедряются новые программные комплексы для визуализации данных ГТИ, как интервального, так и временного архива (в функции глубин или времени), для интерпретации результатов ГТИ+ГИС (геофизические исследования скважин).

    Регистрация и компонентный анализ газов в буровом растворе были обеспечены использованием поплавкового дегазатора, установленного на желобе. Дегазатор освобождает углеводородные газы из раствора, разбивая поток при помощи ряда перегородок.

    Количественная интерпретация газового каротажа проведена в интервале потенциально продуктивных пластов отложений нижнего мела (пласт M-I и M-II), верхней и средней юры.

    Коллекторами указанных горизонтов являются песчаники и алевролиты, иногда гравелитовые песчаники.

    По данным механического каротажа разрез расчленяется в достаточной мере условно на 3 категории: плотная порода, глина, коллектор. Построение литологической модели базируется на предположении о корреляционной зависимости коллекторских свойств пород нижнего мела и юры от их глинистости и отсутствии в разрезе промышленно проницаемых низкопористых (с коэффициентом пористости ниже 10 %) коллекторов.

    Нижнемеловые отложения месторождения Кумколь являются потенциально нефтенасыщенными с низким газовым фактором.

    Примерный состав попутного газа из нижнемеловых отложений нефтяного месторождения, %: Ch5= 87.3, C2H6 = 3.43, C3h4 = 6.9, C4h20 = 2.82.

    В связи с этим основной задачей газового каротажа при интерпретации нижнемеловых отложений является разделение потенциальных коллекторов на продуктивные и водонасыщенные. С этой целью с шагом квантования 0,4м произведен расчет коэффициентов разбавления (Е) газа в буровом растворе, приведенных к объему раствора газопоказаний, коэффициентов остаточной нефте- и газонасыщенности (Фг, Фнг).

    Глубины залегания горизонтов и выделенных пластов уточняются с привлечением данных ГИС. Расхождение в глубинах горизонтов и продуктивных пластов по данным ГИС и ГТИ до 4м.

    Коллекторы пласта М-I и М-II нижнемеловых отложений по газовому каротажу характеризуются как водонасыщенные (состав газа метановый).

    Пласты Ю-I и Ю-II юрских отложений выделяются по механическому каротажу в интервалах 1271–1322м; 1339–1364м. Коллекторы интервала 1271–1306 м пласта Ю-I по газовому каротажу характеризуются как нефтенасыщенные и слабонефтенасыщенные, ниже как водонасыщенные. Однако определение положения ВНК после вскрытия продуктивного пласта без промывки скважины в течение не менее 2 циклов и очистки раствора от нефтепродуктов невозможно.

    Коллекторы пласта Ю-II юрских отложений по газовому каротажу характеризуются как водонасыщенные.

    С глубины 1364м происходит снижение скорости проходки, характерное для отложений коры выветривания и PZ фундамента.

    Выводы

    Для уточнения литологического строения и характера насыщения пластов скважины 104 ВК восточный Кумколь рекомендуется проводить полный комплекс геолого-технологических исследований, включающий геологические исследования (отбор и экспресс-исследование шлама, определение петрофизических свойств пород, отбор и анализ проб промывочной жидкости и т. д.) и комплексную интерпретацию геолого-технологических и промыслово-геофизических исследований. Результаты работы геологической службы даже при низкой эффективности газового каротажа по анализам шлама и проб промывочной жидкости позволяют оценить характер насыщенности коллекторов.

    Результаты для разделения отложений на продуктивные и водонасыщенные получены при использовании датчиков электропроводности раствора.

    Главный смысл рассматриваемой технологии комплексного изучения разреза сводится к реализации двух принципиальных положений:

    Комплексная технология позволяет исключить пропуск продуктивных пластов, сократить срок строительства поисково-разведочных скважин за счет снижения объектов, испытываемых в колонне с неоднозначной и ошибочной геофизической характеристикой; экономить материальные ресурсы за счет сокращения количества скважин, ликвидируемых по геологическим причинам с обсадной колонной и повысить продуктивность геологоразведочных работ.

    Литература:

    1. Геофизические исследования и работы в скважинах: в 7 т. Т. 7. Геолого­ технологические исследования в скважинах. Сост.: С. Н. Шматченко. — Уфа: Информреклама, 2010. -248 с., ил.
    2. Лукьянов Э. Е. Геолого-технологические и геофизические исследования в процессе бурения — Новосибирск: Издательский Дом «Историческое наследие Сибири», 2009–752 с.

    Основные термины (генерируются автоматически): газовый каротаж, Кумколь, промывочная жидкость, скважина, механический каротаж, интерпретация результатов, геологический разрез, анализ шлама, M-II, M-I.

    moluch.ru

    3.2 Лабораторная работа «Построение инженерно-геологического разреза по данным буровых скважин»

    3.2.1 Теоретическая часть

    Основным геологическим документом разведочных работ является журнал документации буровых скважин.

    В журнале, по мере выполнения работ, подробно описывают состав и состояние вскрываемых пород (рисунок 13), указывают глубину отбора проб воды, приводят результаты наблюдений за появлением уровня грунтовых вод, выходом керна, качеством изоляции водоносных горизонтов и т.д. После общей характеристики выработки выполняется послойное описание пород, где учитывается:

    - мощность слоев и отметки их границ;

    - номера взятых проб и глубина их отбора;

    - литологическое описание пород, наименование грунта, его цвет, структура, наличие включений;

    - уровень подземных вод (глубина наблюдаемого уровня грунтовых вод и прогноз возможного его изменения, направление движения и интенсивность притока воды).

    По результатам буровых работ составляют колонки отдельных скважин. Данные нескольких колонок объединяют в инженерно-геологические или гидрогеологические разрезы, имеющие большое значение при общей геологической оценке районов строительства и отдельных их участков, выборе слоев в качестве несущих оснований, изучении водоносных горизонтов и т. д.

    Рисунок 13 – Журнал документации буровых скважин

    Геологический разрез - сечение участка земной коры вертикальной плоскостью с изображением на нем геологических факторов, характеризующих взаимное расположение слоев горных пород и условия их обводнения (рисунок 14).

    Рисунок 14 – Инженерно-геологический разрез в уменьшенном масштабе

    В настоящее время форма геологических, инженерно-геологических разрезов стандартизована, а в проектных и изыскательских организациях различных ведомств и предприятий приняты несколько отличные формы разрезов, которые зависят от целей, для которых они составляются.

    3.2.2 Задание для лабораторной работы

    Задание 16

    Пользуясь геологическими картами и описаниями колонок скважин построить геологический разрез по линии, указанной в соответствующем варианте, с использованием геологической карты масштаба 1:10000 и стратиграфической колонки.

    Охарактеризуйте историю геологического развития района, вытекающую из анализа стратиграфической колонки и разреза. Дайте краткую инженерно-геологическую характеристику горных пород и инженерно-геологических процессов на изучаемой территории.

    Для построения разреза принимают горизонтальный масштаб 1:5000, вертикальный 1:1000.

    Данные бурового журнала и инженерно-геологическая карта выдаются преподавателем.

    Указания по построению инженерно-геологического разреза.

    Работа выполняется на листе миллиметровой бумаги формата А3 в следующем порядке.

    Строится шкала отметок. Просматриваются все буровые колонки скважин из задания. В них анализируются абсолютные отметки устьев скважин и выбирается максимальная отметка. Эта максимальная отметка округляется в большую сторону до целого числа метров (например, 118,3 м округляется до 119 м). Полученная отметка будет максимальной на разрезе, за минимальную отметку принимаем 0.

    Учитывая масштаб построения (1:1000 , т.е. в 1см - 10 м), шкала отметок будет иметь высоту 12 см. Она располагается слева от разреза и окрашивается через 1 см, на ней отмечаются высотные отметки (м – целые значения).

    Строится шкала расстояний. Она представляет собою две горизонтальные строки высотою 1 см. В строке "Расстояния" отмечаются положения скважин на строящемся геологическом разрезе. Над этими точками строятся тонкие вертикальные линии на всю высоту разреза, которые обозначают оси скважин. В строке "Отметки устьев" над осями скважин наносятся значения абсолютных отметок устьев скважин.

    Строится инженерно-геологический разрез. На осях скважин, отмеченных тонкими линиями, наносятся абсолютные отметки устьев скважин. Полученные точки соединяются от руки. При этом линия проводится за крайние скважины на 1 - 2 см. Так будет обозначена дневная поверхность. Затем на осях скважин откладываются отметки подошвы первого от поверхности геологического слоя. Полученные точки также соединятся от руки и линия подошвы проводится за крайние скважины на 1 - 2 см. В слое на разрезе отмечают генезис и возраст породы, наносят цифры отметок подошв слоя у каждой скважины, и условную штриховку породы, слагающей слой. Отметки уровней и напоров в соседних скважинах соединяют.

    Аналогично ведется построение второго, третьего и остальных геологических слоев на разрезе. Если в одной скважине присутствует данная порода, а в соседней отсутствует, это означает, что в интервале между скважинами она выклинивается. Скважины отмечаются жирными линиями. Самый нижний на разрезе геологический слой строиться на 1 м (1 см в масштабе чертежа) ниже забоев скважин и оконтуривается снизу пунктиром. На разрезе наносятся инженерно-геологические процессы и явления и другие, имеющиеся данные, при наличии подземных вод показывают их уровень и напор.

    Оформляется геологический разрез следующим образом. Наносится надпись по центру "Геологический разрез по линии I-I", масштаб 1:1000; слева стратиграфическая колонка для данного разреза, условные обозначения справа от построенного разреза.

    В нижней части листа делают три графы для характеристики скважин и указания расстояний между ними.

    Контрольные вопросы к разделу «Инженерно-геологическая карта»:

    • Какие сведения приводятся в журнале документации буровых скважин?

    • Что такое колонка буровой скважины?

    • Что такое инженерно-геологическая карта?

    • Что называется керном и шламом?

    • Что изображается на инженерно-геологическом разрезе?

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Ананьев В.П., Передельский Л.В. Инженерная геология и гидрогеология. - М.: Высшая школа, 1980. – 271 с.

    2. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования. СНиП 2.01.15.-90. – М.: Стройиздат, 1991. – 32 с.

    3. Инженерные изыскания для строительства. СНиП 11.02.-87. М.: Стройиздат, 1988.

    4. Ланге О.К. Основы геологии. - М.: Изд-во Московского университета. 1958. – 224 с.

    5. Мамина С.Е. и др. Руководство к практическим занятиям по инженерной геологии. - М.: Недра, 1965. – 125 с.

    6. Пешковский А.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. - М.: Высшая школа, 1982. – 341 с.

    7. Сергеев Е.М. Инженерная геология. - М.: Изд-во Московского университета, 1982. – 228 с.

    8. Справочник гидрогеолога под. ред. Альтовского М.Е. - М.: Недра, 1962. – 616 с.

    9. Толстой М.П., Малыгин В.А. Основы геологии и гидрогеологии. - М.: Недра, 1976.

    10. Чернышев С.Н, Ревелис И.Л., Чумаченко А.Н. Задачи и упражнения по инженерной геологии. - М.: Высшая школа, 1984. – 254 с.

    studfile.net


    Смотрите также