Н. А. Перьков

ПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОФИЗИКА

1. Введение

При современном глубоком бурении отбор образцов пород производится в основном в разведочных скважинах, преимуще­ственно в интервалах, где ожидают встретить нефтеносные гори­зонты.

Определение геологического разреза скважин, поиски в нем продуктивных коллекторов, определение их мощности и глу­бины залегания производятся с помощью электрического карот-тажа.

Кроме того, в процессе бурения скважин необходимо кон­тролировать кривизну скважины, ее диаметр, глубину забоя, глубину, до которой скважина обсажена трубами, определять высоту подъема цемента за трубами (при производстве цемен-тажа скважины), место притока пластовых вод в скважину, место поглощения бурового раствора и т. п. Перед сдачей сква­жины в эксплоатацию или перед испытанием разведочных сква­жин необходимо вскрыть некоторые пласты, для чего требуется произвести перфорацию колонны и цементного кольца.

Успех бурения, правильность заключений о разрезе сква­жины и его нефтеносности в очень большой мере зависят от развития методов промысловой геофизики, разработки их теоре­тических основ и методики геофизического и геологического истолкования (интерпретации) результатов кароттажа, а также от состояния технического вооружения службы промысловой геофизики, оснащения ее оборудованием и приборами, необхо­димыми для решения поставленных задач.

Методы промысловой геофизики в соответствии с достиже­ниями физики и телемеханики развиваются крайне быстрыми темпами. Для успешного развития промысловой геофизики большое значение имеет непрерывная работа над усовершен­ствованием существующих и разработкой новых методов, а также наличие мощной производственной и экспериментальной базы геофизического приборостроения.

9* 13!

2. История развития Исследование скважин с помощью геофизических методов

началось в 6CGP с применения в 1929 г. электрического карот-тажа — замера кажущихся сопротивлений пород вдоль ствола скважин. Число кароттажных партий быстро возрастает; карот-таж внедряется в районах Грозного, Баку и Майкопа.

Наряду с измерением кажущихся сопротивлений в комплекс электрического кароттажа вводятся измерение ПС и измере­ние кривизны инклинометром. Одновременно развивались при­менение вспомогательных измерений и работ в скважинах, за­меры термометром при цементаже скважин, определение мест притоков резистивиметром, перфорация и отбор образцов боко­вым грунтоносом. В 1935 г. кароттаж и другие методы промыс­ловой геофизики применялись на всех нефтяных промыслах СССР.

Руководство промысловой и разведочной геофизикой и орга­низация новых партий осуществлялись вначале геофизическим сектором НГРИ, реорганизованным затем во Всесоюзную кон­тору геофизических разведок. За короткий срок на отечествен­ных заводах освоено изготовление приборов, оборудования и специальных материалов, были установлены методика работ и основные принципы интерпретации результатов кароттажа. В этот период были созданы первые руководства по промысло­вой геофизической аппаратуре и оборудованию.

Широкое внедрение кароттажа и других методов геофизиче­ских исследований скважин в СССР и их успехи обусловили внедрение этих методов в нефтяной промышленности и других стран.

В 1941 г. началась централизация службы промысловой гео­физики в системе Государственного союзного геофизического треста.

Несмотря на трудности военного времени, централизация службы промысловой геофизики весьма благотворно сказалась на ее развитии; были повышены качество измерений, интерпре­тации материалов и эффективность использования кадров, тех­нических средств: аппаратуры, оборудования и материалов. Были сконструированы и изготовлены новые виды аппаратуры и широко внедрены методы исследования эксплоатационных сква­жин, эхометрия и динамография. Объем работ и число партий возросли в десятки раз.

Централизованная служба промысловой геофизики в настоя­щий момент производит промысловые геофизические работы во всех скважинах Советского Союза, бурящихся на нефть и газ.

Увеличение числа промысловых геофизических партий и вы­полненного ими объема работ за годы послевоенной сталинской пятилетки показывает неуклонное развитие методов промысло­вой геофизики.

Специализированный Научно-исследовательский институт прикладной геофизики (НИИПГ), а также заводы и произвол-132

ственно-технические лаборатории системы призваны обеспечи­вать развитие службы промысловой геофизики на уровне совре­менного состояния передовой советской науки и техники.

3. Электрический кароттаж Ведущая роль советских геофизиков-нефтяников в разра­

ботке теории электрического кароттажа и применении ее для целей интерпретации является общепризнанной.

С начала применения электрического кароттажа советскими геофизиками предприняты экспериментальные и расчетные ра­боты, имевшие целью обосновать методику кароттажа и геоло­гическое истолкование кароттажных кривых, а также выяснить возможность всестороннего развития электрического исследова­ния скважин.

Электрический кароттаж производится двумя методами: по методу кажущихся сопротивлений — КС и по методу самопроиз­вольной поляризации — ПС.

Теория кароттажа по методу сопротивления была начата разработкой советским ученым В. А. Фоком ' в 1932 г. До этого времени интерпретация электрического кароттажа базирова­лась на сопоставлениях величин кажущихся сопротивлений, за­меренных в скважинах, с результатами геологического опробо­вания. В. А. Фок получил общее решение задачи кароттажа по методу сопротивлений, на основе применения классических приемов математической физики и заложил фундамент разви­тия теории метода.

В дальнейшем на этой основе теория кароттажа по методу сопротивления развита Л. М. Альпиным 2, который дал анализ общего математического решения задачи, разработал способы численного расчета кривых зависимости кажущихся сопротив­лений пород от длины зонда, диаметра скважины и сопротивле­ния бурового раствора и получил палетки боковых кароттажных зондирований (БКЗ).

Параллельно с теоретической разработкой вопроса G. Г. Ко­маровым произведены исследования по БКЗ над моделями пла­стов и определение сопротивления нефтеносных песков.

Работами Л. М. Альпина и С. Г. Комарова были установ­лены важнейшие закономерности в поведении кароттажных кривых и получен обширный палеточный материал, который в настоящее время применяется при истолковании результатов БКЗ.

Метод БКЗ, получивший весьма широкое распространение, особенно при исследовании продуктивных пластов в разведоч­ных и эксплоатационных скважинах, позволяет определять

' В. А. Ф о к, Теория определения сопротивлений горных пород по спо­собу кароттажа, Техтеоретиздат, Л. — М., 1933.

2 Л. М. А л ь п и н , К теории электрического кароттажа буровых сква­жин. ОНТИ, 1938.

133

истинные значения удельного сопротивления пород и выяснить, являются ли пласты нефтеносными или они водоносны.

Вопрос о совместном влиянии бурового раствора и конечной мощности пласта на замеряемые кривые кажущихся сопротив­лений до 1941 г. не был выяснен, и учет этого влияния при интерпретации кривых БКЗ для пластов небольшой мощности производился без достаточно надежного обоснования. Этот про­бел в теории кароттажа заполняется работами, проводимыми в настоящее время Л. М. Альпиным.

Для выяснения природы и возможностей метода Пб коллек­тивом геофизиков (Комаров, Нечай и др.) были произве­дены различные исследования. В частности, было выяснено преобладающее влияние диффузионных э. д. с. над фильтраци­онными. Была также выяснена решающая роль глин (Комаров) при образовании потенциалов ПС.

Важные работы по теории ПС проведены ленинградскими геофизиками в НИФИ (Самарцев, Остроумов и др.).

Связь между отклонениями, наблюдаемыми на кривой ПС, и значением э. д. с. в контуре токов ПС, которая характеризует разрез, установлена при помощи теоретического расчета Альпи­ным.

Исследования по методу ПС, произведенные Нечаем в сква­жинах Грозненского и Дагестанского районов против нефтенос­ных и водоносных песков, привели к весьма интересным выво­дам, позволившим разработать метод более точного определе­ния коэфициентов водо- и нефтенасыщенности пластов.

В большом объеме проводятся экспериментальные работы по исследованию ПС лабораторией Московского нефтяного инсти­тута им. акад. Губкина (В. Н. Дахнов).

Научно обоснованные методы интерпретации данных элек­трического кароттажа послужили базой весьма успешного при­менения этого метода исследования скважин, чему соответ­ствуют наибольшая роль, объем и значение электрического кароттажа в комплексе промысловых геофизических работ.

В свете имеющихся достижений интересно подчеркнуть, что интерпретация электрического кароттажа в США базируется главным образом на экспериментальных данных сопоставления результатов опробования пластов и значений кажущихся со­противлений, отсчитанных по диаграмме. По теории электриче­ского кароттажа американские специалисты удовлетворяются примитивными представлениями, полученными при помощи не­обоснованных аналогий с теорией полевой электрической раз­ведки.

В 1947—1948 гг. Научно-исследовательским институтом при­кладной геофизики разработана и совместно с заводами по­строена кароттажная станция. Она смонтирована на двух авто­мобилях и состоит из подъемника и лаборатории.

Приводом для лебедки подъемника служит двигатель авто­мобиля через коробку отбора мощности. Подъемник может быть 134

быстро подготовлен к работе; передача позволяет осуществить подъем кабеля с требуемой по ходу работ скоростью. На посту управления лебедкой установлены приборы для контроля спуско-подъемных операций.

В лаборатории установлены измерительная аппаратура и панель управления измерительной схемой. Сельсинная синхрон­ная передача связывает ролик блок-баланса со счетчиком глу­бин и с лентопротяжными механизмами регистраторов.

Кароттажная станция является шагом вперед в техническом перевооружении промысловой геофизики. Однако это только первый шаг; необходимо более тщательное изготовление этих -станций, обеспечение надежности их работы и, главное, пере­ход к полной автоматизации записи.

Уже первый небольшой опыт подтверждает необходимость перехода всей промысловой геофизики на работу при помощи станций. В связи с этим возникает задача создания различных типов станций применительно к различным глубинам скважин, различным климатическим условиям и состоянию дорог.

Значительная роль, которую приобрели промысловые геофи­зические исследования вообще и, в частности, электрический кароттаж, необходимость улучшения качества результатов изме­рений и повышения скорости исследований требуют широкого внедрения автоматизации всех процессов измерения.

Автоматическая запись может осуществляться различными способами. Для этой цели в GCGP был разработан и построен еще до войны самопишущий потенциометр (Шаскольский и со­трудники ОЛИЗ) по схеме, предложенной в первоначальном виде Литвиновым, Куликовским и Верпатовым. Этот самопишу­щий потенциометр обладает преимуществами принципиального (нулевая схема компенсации) и практического характера (удоб*-ство контроля в процессе работы). К его недостаткам следует отнести сравнительную сложность устройства и, что весьма существенно, небольшую скорость измерений в сильно диферен-цированных по сопротивлениям разрезах.

Применение фоторегистратора позволило наиболее просто обеспечить автоматическую регистрацию кароттажных кривых при скорости регистрации 3000 м/час и более.

Автоматическую запись кривых сопротивления и ПС с по­мощью осциллографа (фоторегистратора) осуществил впервые Запорожец (1936 г.). Совершенный автоматический регистратор с фотозаписью разработан в НИИПГ. Применение для за­писи величин кажущихся сопротивлений нескольких гальвано­метров с различной чувствительностью позволило произво­дить одновременно регистрацию кривых в различных масшта­бах, в связи с чем отпадает необходимость спуско-подъемов для повторных измерений при перекрытиях записей с различ­ными масштабами.

Создание отечественных автоматических кароттажных стан­ций является весьма сложным делом, так как до настоящего

135

момента в практике мирового приборостроения не имеется ана­логичных агрегатов, удовлетворяющих техническим требова­ниям, предъявленным нами к электрическому кароттажу.

В частности, американские автоматические станции для электрического кароттажа не обеспечивают достаточной точно­сти показаний, а пределы их применения слишком ограничены. С помощью этих станций можно производить измерения сопро­тивлений и ПС лишь в строго ограниченном диапазоне посред­ством малого числа зондов фиксированной длины, смонтиро­ванных на скважинном снаряде. Небольшая чувствительность аппаратуры, применяемой в американских кароттажных стан­циях, не обеспечивает получение результатов кароттажных из­мерений, пригодных для углубленной интерпретации, особенно в районах, где значения кажущихся сопротивлений пород не­большие.

Роль замеров дополнительными зондами и БКЗ очень велика. С их помощью уточняется удельное сопротивление пластов при наличии проникновения раствора (в особенности повышающего) и при неблагоприятном соотношении размеров стандартного зонда и мощности пластов, а боковые кароттажные зондирова­ния во многих случаях являются совершенно необходимыми для надежной интерпретации данных электрического кароттажа.

Таким образом, при строительстве отечественных автомати­ческих кароттажных станций мы не можем ориентироваться на зарубежный опыт, так как наиболее совершенные типы аме­риканских кароттажных станций построены, исходя из пони­женных требований, обусловленных крайне невысокой степенью разработки теории электрического кароттажа и методики интер­претации его результатов.

При переходе на автоматическую запись и новую аппаратуру сохранены все положительные свойства применяемой нами схемы аппаратуры, точность записи и ее универсальность.

Увеличение глубины бурящихся скважин вызывает необхо­димость изготовления соответствующих подъемников кароттаж­ных станций с лебедками большой емкости, для монтажа кото­рых требуются автомашины большой грузоподъемности. Это снижает проходимость и подвижность кароттажных станций и вызывает необходимость наряду с тяжелыми агрегатами, пред­назначенными для обслуживания глубоких скважин, изготов­лять и более легкие подъемники для обслуживания неглубоких скважин.

Возможность создания универсального, предназначенного для обслуживания скважин любой глубины подъемника, смон­тированного на автомашине нормальной грузоподъемности 3,5—4 г, разрешается применением кароттажа на одножильном кабеле.

Установка для производства электрического кароттажа на одножильном кабеле, удовлетворяющая техническим требова­ниям как при стандартном кароттаже, так и при замерах до-130

Зонд М2А0.5В О 10 20

ПС 25гпу

полнительными зондами и БКЗ, изготовлена под руководством и по техническим условиям НИИПГ.

Одновременно разработаны и изготовлены все необходимые сква-жинные приборы, приспособленные для работы на одножильном кабеле.

Усложнение техники бурения — бурение более глубоких скважин и применение растворов с большим удельным весом и с химическими добавками — резко сокращает сро­ки эксплоатации кабеля в оплетке, что вызвало применение в промыс­ловой геофизике кабелей в стальной броне, которые имеют большой удельный вес и обладают большой прочностью на разрыв при сравни­тельно небольшом диаметре. Повы­шенная прочность на истирание значительно увеличивает срок ра­боты кабелей в броне.

4. Интерпретация результатов электрического кароттажа

Интерпретация данных промыс­ловой геофизики является суще­ственным этапом работы.

В начале применения электриче­ского кароттажа в районах с песча-но-глинистым разрезом была разра­ботана методика интерпретации, основанная на том, что нефтенос­ные и плотные пласты на кароттаж-ной диаграмме отмечаются высоки­ми сопротивлениями, а проницаемые пласты — понижениями потенциала ПС (фиг. 1).

Эта классическая методика ин­терпретации в основном применима для всех песчано-глинистых разре­зов, в том числе и для песчано-гли­нистых пачек карбона и девона в районах Второго Баку.

Для большого числа районов: Баку, Туркмения и Южная Эмба, где иногда бурят с раствором, приготовленным на соле­ной воде, эта методика сохранена полностью по крайней мере при кароттаже эксплоатационных скважин.

Оставаясь в принципе правильной, эта методика изменялась и дополнялась по мере применения кароттажа в новых районах,

Фиг. 1. Кароттажные кривые (КС и ПС) против нефтеносных А, водоносных Б и плотных В

пластов. 1 — кривая КС; 2 — кривая ПС; А—нефтеносный песчаник с про­слоем глин; Б — водоносный пес­чаник; В — непроницаемый плот­

ный мергель.

137

накопления результатов сопоставления с данными опробования скважин, развития теории метода и интерпретации. Теперь уже нельзя говорить о единой методике интерпретации; в зависимо­сти от характера разреза меняется и методика интерпретации данных электрического кароттажа. Методика интерпретации данных электрического кароттажа для песчано-глинистых раз­резов обычно не применима к карбонатным разрезам.

Работами различных исследователей (Комаров, Коган и др.) в некоторой мере выяснена связь между электрическими сопро­тивлениями песчаных пластов и их пористостью, а также нефте-насыщенностью; для карбонатных пластов эта связь пока не определена.

Укажем на особенности методики интерпретации результатов электрического кароттажа в песчано-глинистых отложениях.

При интерпретации этого типа разрезов необходимо учиты­вать, что в песчаные пласты при бурении проникает глинистый раствор, который создает зону проникновения, повышающую замеряемые кажущиеся сопротивления в водоносных пластах и понижающую их в нефтеносных пластах. Для исключения или учета влияния зоны проникновения и получения правильного представления об удельном сопротивлении песчаников необхо­димо производить БКЗ (фиг. 2) или замер дополнительными зондами различной длины. Необходимо также часто произво­дить замер как подошвенными (сближенные электроды внизу), так и кровельными (сближенные электроды вверху) градиент-зондами.

За последние годы БКЗ и замеры дополнительными зондами в песчано-глинистых отложениях районов Второго Баку полу­чили широкое применение и служат основным материалом для определения удельного сопротивления пластов и оценки их нефтенасыщённости. Такой способ оценки насыщенности пла­стов позволил намного улучшить результаты интерпретации.

В песчано-глинистых отложениях районов Второго Баку, в особенности в девонских отложениях, отмечена связь между амплитудами аномалий ПС и проницаемостью пласта более тесная, чем для южных районов. Это позволяет отличать по ПС плотные глинистые песчаники от хорошо проницаемых. Нужно, однако, помнить, что дело идет лишь о приближенной, каче­ственной оценке пласта; дальнейшие работы в этой области продолжаются.

Существенным достижением в методике интерпретации дан­ных электрического кароттажа является способ оценки харак­тера пластов, разработанный грозненскими кароттажниками для районов Грозного и Дагестана.

Здесь мы имеем дело с песчано-глинистыми отложениями, в которых минерализация пластовых вод не очень велика. Одно­временно наблюдаются резкие различия в минерализации пла­стовых вод как в разных пластах, так и в одном и том же пласте, особенно при переходе от контурной к сводовой части 138

•залежей. Обычная методика здесь не применима _ вследствие того, что в зависимости от минерализации пластовой воды неф­теносные песчаники имеют весьма различное сопротивление,

часто значительно меньшее, чем сопротивление Пластову насы­щенных слабо минерализованной водой.

Разработанная грозненскими геофизиками методика вкратце «водится к следующему.

1. По БКЗ или замерам с дополнительными зондами опре­деляют удельное сопротивление пласта, так как в пласт часто

139

проникает раствор и' искажает результаты замеров стандартным зондом.

2. По данным минерализации пластовой воды определяют ее удельное сопротивление, а если эти данные отсутствуют или ненадежны, то удельное сопротивление пластовой воды опреде­ляют или уточняют по показаниям ПС.

3. Вычисляют удельное сопротивление пласта в предположе­нии, что нефть и газ в нем отсутствуют.

4. Полученное таким образом удельное сопротивление срав­нивают с фактическим удельным сопротивлением пласта; пласт считают насыщенным нефтью или газом, если его фактическое удельное сопротивление в несколько раз превышает его удель­ное сопротивление, вычисленное в предположении отсутствия нефти и газа.

Существенно новое в указанной методике — определение сопротивления пластовой воды по кривой ПС

Рассмотренная здесь методика в той или иной мере приме­нима для всех песчано-глинистых отложений.

В случае частого чередования тонких пластов, а также для пластов, мощность которых равна или меньше диаметра сква­жины, интерпретация данных электрического кароттажа весьма сильно затрудняется. Результаты БКЗ в этом случае не подда­ются обработке, и определить удельное сопротивление пластов бывает затруднительно, что в свою очередь может привести к неправильной оценке их насыщенности.

Пачки тонких пластов встречаются, например, в глинисто-песчанистой толще сарматских отложений некоторых районов Грозного (Аду-Юрт) и Майкопа. В этих районах были успешно применены поперечный диференциальный зонд Альпина и экран­ный одноэлектродный зонд Дахнова.

Результаты замера зондом Альпина показаны на фиг. 3. Повторный замер показывает хорошую повторяемость и свиде­тельствует о надежности зарегистрированных величин. Как видно, этот зонд отмечает пачки тонких пластов (не выделяе­мых обычными кривыми сопротивления) рядом пик.

Таким образом, методика интерпретации кароттажных дан­ных в песчано-глинистых отложениях в общих чертах раз­работана.

Методика интерпретации результатов электрического карот­тажа для карбонатных разрезов не может считаться разрабо­танной. Это объясняется, с одной стороны, тем, что связь между насыщенностью карбонатных коллекторов и их электри­ческим сопротивлением осложняется дополнительными факто­рами, а с другой стороны, недостаточной характерностью пока­заний кривых ПС против проницаемых пластов.

Для решения задачи выделения коллекторов по результатам электрического кароттажа в карбонатных отложениях и оценки их насыщенности проводятся большие работы, заключающиеся в проведении БКЗ и замеров различными зондами, в обработке 140

этих данных и в сопоставлении данных электрического кароттажа с геологическими данными.

В результате обработки ма­териалов БКЗ по турнейскому продуктивному горизонту саратов­ские геофизики (Эйдман) приходят к выводу о возможности для неко­торых горизонтов с помощью БКЗ выделить проницаемые разности из­вестняков, определить их удельное сопротивление и произвести оценку насыщенности.

Так, по турнейскому ярусу кри­вые БКЗ (кривые зависимости со­противления от длины зонда) раз­деляются на три вида: кривые, на которых не отмечается влияние про­никновения раствора, соответствую­щие плотным известнякам; кривые с заниженной правой ветвью с удельным сопротивлением 15— 40 ом м, соответствующие газонос­ным пластам, и кривые с сильно за­ниженной правой ветвью с удель­ным сопротивлением до 4—5 ом м, соответствующие водоносным пла­стам.

Полученные В. Д. Сухаревой данные (Средняя Волга) показы­вают отсутствие неизменной связи между коллекторскими свойствами пластов и видом кривых БКЗ.

Данные электрического каротта­жа в условиях карбонатных отло­жений используются для целей кор­реляции разрезов различных сква­жин между собой. Следует отметить, что на основании корреляции и со* поставления результатов опробова­ния с видом кривых кажущихся со­противлений на эксплоатационных площадях часто удается определить характер насыщенности пластов.

Применение электрического ка­роттажа для исследования сква­жин эксплоатационного буре­ния в основных промысловых районах щей таблицей.

BO,f5A10M „ , , , d=/fWl-p=2j90MM 3*3 Шпана и 100 О О d=5"i.tSca

Фиг. 3. Сопоставление кри­вых ПС и КС (слева), заме­ренных градиент-зондом, с кри­выми, замеренными зондом

Альпина (справа).

характеризуется следую-

141

Характеристика продуктивных толщ

и качество глинистого раствора

Промысловые районы

Применяемая методика и зада­чи, разрешаемые с помощью-

кароттажа

Чередование пластов песков, песчаников и глин. Буровой раствор приготовлен на соленой воде

То же, но буровой раствор приготовлен на пресной воде

Тонкое чередование пластов песков и глин

Карбонатные коллек­торы

Апшеронский по­луостров, Ю. Эмба, Туркмения

Грозненский, Са­халин, песчано-гли-нистые пачки дево­на районов Второ­го Баку (Туймазы, Ставропольнефть и др.)

Майкопский

Саратовский, Мо-лотовское При­камье, Бугурус-ланский, Ишимбай-ский

Стандартный кароттаж гра­диент-зондом длиной АО = = 2,2 — 2,7-и. Корреляция. Вы­деление водоносных и нефте­носных пластов

Стандартный кароттаж по­тенциал-зондом или градиент-зондом для корреляции, БКЗ для определения водоносных и. нефтеносных коллекторов

Стандартный кароттаж по­тенциал-зондом для целей кор­реляции и замер несколькими градиент-зондами с небольши­ми разносами приемных элек­тродов для определения водо­носных и нефтеносных пластов.

Стандартный кароттаж по­тенциал- и градиент-зондами для целей корреляции.

В некоторых случаях БКЗ для выделения проницаемых пластов по наличию проникно­вения раствора в пласт

В разведочных скважинах наряду со стандартным каротта-жем вне зависимости от характеристики продуктивной толщи,, как правило, применяется БКЗ.

Одной из важнейших задач в области промысловой геофи­зики является усовершенствование методики интерпретации. Необходимо обобщать методику интерпретации для разрезов-различного типа, усилить разработку теории метода сопротивле­ний и использовать все возможности для определения геологи­ческих свойств пластов по данным электрического кароттажа. Для этой цели необходимо усилить изучение связи между дан­ными электрического кароттажа и физическими свойствами пластов.

Для повышения эффективности результатов кароттажа не­обходимо, особенно там, где данные электрического кароттажа недостаточны или трудно интерпретируются, широко применять-другие виды кароттажа и данные геологических наблюдений па проводке скважин.

Необходимо усилить подготовку специалистов-интерпретато­ров, а также повысить квалификацию промысловых геологов и 142

геофизиков по интерпретации кароттажных диаграмм. Значи­тельную роль в этом последнем вопросе сыграет выпуск руко­водств по методике интерпретации диаграмм электрического кароттажа, что является актуальной задачей руководящих научно-исследовательских работников промысловой геофизики.

5. Радиоактивный кароттаж Радиоактивный кароттаж, основанный на измерении вели­

чины естественного гамма-излучения горных пород в скважинах (гамма-кароттаж), разработан советскими геологами (Шпак,

Увелач радиоакт Олг.м.

Фиг. 4. Сопоставление диаграммы гамма-кароттажа (слева) с диаграммой электрического кароттажа

(справа). 143-

Горшков и др.) для целей изучения разреза нефтяных скважин. Его применимость доказана работами, проведенными в 1936 г. в ряде нефтяных районов GCGP.

Однако этот метод не получил широкого развития в нефтя­ной промышленности, так как он менее эффективен для изуче­ния разреза нефтяных скважин, чем электрический кароттаж. В качестве примера на фиг. 4 показана кривая гамма-карот-тажа скважины, сопоставленная по глубинам с диаграммой электрокароттажа.

Наиболее важной задачей в области радиоактивного карот-тажа является завершение работ по применению различных методов нейтронного кароттажа. Теория нейтронного кароттажа скважин, разработанная сотрудниками Академии наук СССР, открывает широкие перспективы применения этих способов исследования для изучения разрезов как в крепленых, так и в некрепленых скважинах.

Методы нейтронного кароттажа совместно с гамма-карот-тажем позволяют давать более уверенную интерпретацию раз­резов скважин, сложенных карбонатными отложениями, и,

"в частности, выделять проницаемые пласты в толще изве­стняков.

6. Измерение температур Замеры температур в скважинах производят главным обра­

зом для определения высоты подъема цемента за трубами после цементажа скважин. В небольшом объеме эти работы проводятся для определения геотермического градиента и для выявления мест притока воды в скважину и затрубной цирку­ляции жидкости.

Термокароттаж, т. е. температурные измерения, применяют, кроме того, с целью изучения геологического разреза по темпе­ратуропроводности пород различного литологического состава, а также для определения положения газоносных пластов по эффекту охлаждения. Кроме того, они дополняют кривые ПС в тех случаях, когда кривая ПС дает мало удовлетворительные результаты.

7. Измерение кривизны Наиболее распространенным прибором для замера кривизны

скважин являлся электромагнитный инклинометр. С помощью этого инклинометра можно производить неогра­

ниченное число измерений кривизны в любых точках скважины Однако обработка показаний инклинометра весьма сложна. Кроме того, он крайне сложен в изготовлении и .в эксплоата-ции и с ним нельзя производить измерения в наклонных сква­жинах, где углы наклонов очень большие.

В наклонных скважинах прежде кривизну измеряли инкли­нометром МЧС, в котором определение угла и азимута произ­водится наколом иглой бумажного диска, установленного на 144

магнитной стрелке. Инклинометром МЧС за один спуско-подъем можно произвести измерение только в трех точках; его произ­водительность, таким образом, весьма небольшая; также неве­лика и точность показаний.

В связи с большим объемом наклонно-направленного буре­ния, при котором необходимо производить частые измерения кривизны, для контроля процесса бурения разработаны новые приборы для измерения кривизны, обладающие большой точно­стью показаний и широкими пределами измерений: ИШ-2, ИЩ-3 (конструкция И. В. Шевченко) и П-1 (конструкция В. Ф. Печер-никова).

Первый в настоящее время является основным прибором для замера кривизны как в вертикальных, так и в наклонных скважинах.

Инклинометр ИШ-2 опускается в скважину на трехжильном кароттажном кабеле; измерение угла отклонения и азимута производится на поверхности с помощью потенциометра в лю­бом количестве точек. Обработка показаний инклинометра не­сложна и производится непосредственно на скважине. Диаметр инклинометра ИШ-2 небольшой, благодаря чему его можно •опускать в скважину через бурильные трубы. С помощью ИШ-2 производят измерения кривизны в скважинах с углом отклонения от вертикали до 50°. Точность показаний прибора достаточно высокая — для угла отклонения +0.3° и для ази­мута +2—3°.

В области замеров искривления скважин необходимо улуч­шить конструкции существующего инклинометра ИШ-2. Необ­ходимо разработать и внедрить инклинометры для измерения в скважинах с небольшими углами отклонения и продолжать разработку новых конструкций инклинометров, в том числе автоматических, с помощью которых буровые бригады сами могут производить по мере надобности замеры в наклонно-на­правленных скважинах. Также следует внедрять инклинометры с объективной записью показаний — фотоинклинометры и уст­ройства для ориентации бурового инструмента в скважинах наклонно-направленного бурения.

Значительный объем разведочного бурения настоятельно требует создания приборов для определения наклона пластов в скважине. Имеется несколько предложений и схем конструк­ции таких приборов, находящихся в разработке и изготовлении.

8. Перфорация колонн

Указанный вид работ играет важную роль в комплексе ра­бот по промысловой геофизике. В основном перфорация колонн производилась с целью вскрытия нефтяных пластов в экспло-атационных скважинах и их опробования в разведочных сква­жинах. Небольшой объем работ по перфорации был произведен в открытых интервалах скважин с целью улучшения условий

10 Прикладная rei физика, в. 7. 145

дренирования пласта; в этих случаях работы производились преимущественно снарядными перфораторами.

Для прострела колонн диаметром 5" и больше применялись главным образом перфораторы типа СП-5. Перфорация колонн диаметром 4" производилась в небольшом объеме с помощью перфораторов СП-4.

В настоящее время применяются и внедряются более совер­шенные перфораторы: перфоратор-пулемет, многокамерный перфоратор одновременного действия, секционный многовы-стрельный перфоратор селективного действия.

- Внедрение усовершенствованных перфораторов позволяет значительно ускорить работы на скважинах и дает возможность производить прострелочные работы в разнообразных условиях: перфораторы одновременного действия применяются в скважи­нах, где требуется большое число отверстий на 1 пог. м, а се­лективные перфораторы — в скважинах с любой заданной плотностью прострелки.

Прострелочные работы в районах, где объем перфорации большой, обычно производятся перфораторными партиями,, имеющими специально оборудованные перфораторные станции, которые включают в себя механическую лебедку с одножиль­ным перфораторным кабелем в стальной броне, пульт управле­ния оператора, содержащий необходимые приборы и устройства для производства и контроля спуско-подъемных операций, а также для производства выстрела.

Применение специальных перфораторных станций облег­чает работу перфораторщиков и увеличивает производитель­ность их труда.

Наряду с пулевой перфорацией все большее значение при­обретает снарядная перфорация.

Снарядный перфоратор системы Колодяжного производит выстрел снарядом диаметром 37 мм, начиненным бризантным взрывчатым веществом и снабженным взрывателем; снаряд проникает в пласт на некоторую глубину и взрывается. Снаряд­ные перфораторы обладают большей пробивной способностью, чем обычные пулевые перфораторы. Прострел снарядным пер­форатором плотных нефтяных пластов в необсаженных интер­валах скважины с целью увеличения нефтеотдачи находит воз­растающее применение.

Широкое применение снарядной перфорации как мощного средства увеличения нефтедобычи из нефтяных пластов, пред­ставленных плотными породами, требует ускорения разработки многовыстрельных перфораторов, пригодных для прострела колонны небольшого диаметра.

9. Торпедирование Торпедирование применяется при ликвидации аварий при

бурении (освобождение или обрыв прихваченного бурильного инструмента, устранение с забоя железа и пр.) для- вскрытия 140

пластов, когда по каким-либо причинам это не удается сделать при помощи пулевых или снарядных перфораторов, и с целью интенсификации добычи нефти в скважинах, эксплоатирую-щихся с открытым забоем (главным образом перед соляно-кислотной обработкой).

В зависимости от сорта взрывчатых веществ и задачи тор­педирования применяются открытые или герметические тор­педы с зарядами весом от 0,3 до 50 кг.

10. Отбор грунтов

Отбор грунтов производится боковым стреляющим грунто­носом типа ГБС-4. Этот вид работ, выполняемый также промы­словыми геофизическими партиями, имеет весьма важное зна­чение, так как сильно облегчает интерпретацию кароттажных диаграмм, особенно в разведочных скважинах.

Недостатком применяемых грунтоносов является небольшой объем отобранных образцов (неполное заполнение бойка), сравнительно большое число неудачных случаев отбора, невоз­можность отбора керна в крепких породах (в плотных изве­стняках и крепких песчаниках) и небольшая их производитель­ность.

Работы, произведенные Грозненской конторой и Краснокам-ской кароттажной базой по улучшению грунтоносов, сократили неудачные случаи отбора кернов до 15%.

Необходимы дальнейшее улучшение конструкции стреляю­щих грунтоносов, быстрейший ввод в эксплоатацию нового типа многовыстрельного грунтоноса и грунтоносов, пригодных для отбора образцов в плотных породах. Это значительно сократит время, необходимое для отбора грунтов в скважине, и увеличит их применение.

11. Измерение диаметра скважин

Диаметр скважин, как правило, отличается от диаметра до­лота, которым скважина была пробурена. Знание диаметра скважины крайне важно при цементажс скважины и при опро­бовании пластов, а также для интерпретации кароттажных диаграмм.

Группа грозненских геофизиков (Строцкий, Нечай и др.) сконструировала и изготовила оригинальную конструкцию ин­дукционного каверномера для измерения диаметров скважин от 10 до 80 см.

На фиг. 5 показаны результаты измерения диаметра сква­жины грозненским каверномером в районе Горская (Грозный). Диаграмма каверномера сопоставлена по глубинам с диаграм­мой электрического кароттажа (фиг. 5 справа). Как видно из •фиг. 5, диаметр скважин значительно превышает отмеченный пунктиром диаметр долота, которым пробурен этот интервал.

10* 147

Этот прибор обладает высокими эксшюатационными каче­ствами: большой точностью и устойчивостью показаний, просто-12" 20"2ff т о и изготовления, прочностью и надежно-

стью конструкции, и его можно приме­нять с помощью стандартной аппаратуры и оборудования, используемых для элек-

р-121шм. трического кароттажа скважин.

—$ ом» 12. Прочие виды исследований

1. Большое значение, особенно при исследовании разведочных скважин* имеют методы прямых поисков в разрезе бурящихся скважин нефтеносных и газо­носных пластов. Таковыми являются лю­минесцентный и газовый кароттаж (при­менен впервые М. М. Бальзамовым в 1934 г.). Путем изучения образцов бу­рового раствора, выходящего из сква-' жины в процессе бурения, обнаруживают в нем горючие газы и примеси нефти с помощью газоанализатора и ультрафио­летового света. В настоящее время эти работы проводит Нефтегазосъемка.

Прямые способы поисков нефтеносных и газоносных пластов в разрезе сква­жин — люминесцентный и газовый мето­ды каротта,жа —• являются основными при исследовании разведочных и части эксплоатационных скважин, особенно в районах, где косвенные методы карот­тажа недостаточны. Техническое усовер­шенствование и широкое применение этих методов крайне важны; необходимо соз­дать соответствующую аппаратуру для непрерывной автоматической регистрации величин газопроявлений и нефтепроявле-ний в буровом растворе и устройства для корреляции их показаний с глубиной. Одновременно требуется создание упро­щенных установок для выборочных или визуальных наблюдений за нефте- и га­зопроявлениями в процессе бурения, ко­торыми могли бы пользоваться геологи, наблюдающие за проводкой скважин, и бурильщики.

2. Крайне нужный нефтяной промышленности метод иссле­дования бурящихся скважин по скорости бурения задержи-

I \

h

Фиг. 5. Сопоставление диаграммы электрическо­го кароттажа скважины (справа) с кавернограм-

мой (слева).

148

вается из-за сложности приборов, а главное, из-за отсутствия организации, занимающейся производством этого вида работ. Естественно, что обслуживание и наблюдение за эксплоатацией таких приборов должны быть возложены на буровые бригады, однако успешная организация производства, ремонт и инструк­тирование обслуживающего персонала должны быть возло­жены на службу. КИП, имеющей на промыслах базы для ре­монта точной аппаратуры и квалифицированный персонал ме­хаников-наладчиков.

Конструкции таких приборов уже давно разработаны и опро­бованы (например, РПП В. Н. Дахнова) и для внедрения их требуется лишь организационная работа.

Более широкое применение механических способов карот-тажа по скорости бурения и подверженности размыву пород в скважине позволит иметь дополнительные данные для корре­ляции разрезов скважин и облегчит интерпретацию кароттаж-ных диаграмм.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ

Роль и значение промысловой геофизики в росте и развитии нефтяной промышленности огромны, и задача, поставленная перед нефтяной промышленностью вождем и учителем совет­ского народа товарищем И. В. Сталиным,—довести в течение ближайших трех пятилеток добычу нефти до 60 млн. т в год — должна определить темпы и пути развития промысловой гео­физики.

Прогрессивное увеличение планируемого объема бурения потребует соответствующего увеличения числа партий промы­словой геофизики, выпуска необходимых для них аппаратуры и оборудования в достаточном количестве и хорошего ка­чества.

Необходимость более детального изучения геологического разреза скважин, исчерпывающего определения нефтенасыщен-ности пластов и их физических свойств, а также быстрая и тех­нически правильная проводка скважин требуют более широкого применения новых видов кароттажа и других видов исследо­ваний.

Значительное увеличение объема промыслово-геофизических работ соответственно увеличивает время бурения скважин, что требует создания высокопроизводительных приборов и агрега­тов, с помощью которых это время можно довести до мини­мума.

Задачи, стоящие перед службой промысловой геофизики, заключающиеся в увеличении роста числа кароттажно-перфо-раторных партий на промыслах и в обеспечении их современ­ной аппаратурой и внедрении новых методов исследования, успешно разрешаются.