Краткий обзор развития нефтепромысловой геофизики. Задачи, решаемые геофизическими исследованиями в нефтяных и газовых скважинах.

Геофизические исследования скважин. Классификация методов ГИС. Физические поля, на которых основаны методы ГИС. Радиальные глубинности исследования основных методов.

 

Геофизические исследования скважин (ГИС) являются областью прикладной геофизики, в которой физические методы исследования вещества используются для изучения в скважинах литологического строения геологических разрезов, выявления промышленной оценки содержащихся в них полезных ископаемых, контроля строительства и эксплуатации скважин, мониторинга разрабатываемых месторождений и подземных хранилищ газа.

В зависимости от изучаемых физических свойств горных пород методы ГИС подразделяются на электрические, радиоактивные, акустические, термические, электромагнитные, магнитные и др.

В зависимости от времени проведения исследований и этапа освоения месторождения методы ГИС делятся на: выполняемые в процессе бурения, после процесса бурения, в открытом стволе и обсаженной скважине.

Геофизические исследования в скважинах выполняют с помощью аппаратурного комплекса, включающего скважинный прибор или группу приборов, соединенных линией связи (кабельной или иной) с установленной на поверхности каротажной станцией. Радиальная глубинность методов ГИС варьируется в диапазоне от нескольких сантиметров до нескольких метров и зависит от выбранного метода, технических характеристик скважинного оборудования, а также состояния исследуемого объекта.

 

 

Краткий обзор развития нефтепромысловой геофизики. Задачи, решаемые геофизическими исследованиями в нефтяных и газовых скважинах.

Первые геофизические исследования в скважинах в России были выполнены в 1906 г. в Дагестане Д.В. Голубятниковым, который, регистрируя аномалии теплового поля, выявлял обводняющиеся пласты. В середине 1920-х годов профессор Высшей горной школы в Париже К. Шлюмберже проводил в ящике с песком моделирование электрических полей с помощью четырехэлектродной установки постоянного тока. Позднее, в 1927 г. он предложил заземлять один электрод у устья скважины, а с помощью трех других - измерять сопротивление в скважине. Этот, разработанный им, метод вертикального электрического зондирования стал одним из основных методов электроразведки и электрометрии скважин. В 1930 г. созданная К. Шлюмберже фирма по инициативе И.М. Губкина приглашается в СССР. На нефтяных промыслах в Грозном был успешно опробован метод электрического каротажа. Из рекомендованного геофизиками к испытанию пласта ударил фонтан нефти.

В 1931 г. одновременно с измерениями в скважинах электрического сопротивления начали регистрировать потенциалы самопроизвольной поляризации (СП). Развитию этой новой технологии исследования скважин способствовала активная работа российских геофизиков и геологов Л.М. Альпина, В.Н. Дахнова, И.Г. Дидуры, В.А.,Долицкого, М.А. Жданова, А.И. Заборовского, С.Г. Комарова, С.Я. Литвинова, Г.С. Морозова и других под руководством И.М. Губкина и Д.В. Голубятникова. В результате, начиная с 1933 г., электрометрия скважин получила повсеместное применение на нефтяных месторождениях СССР.

В 1946-1948 гг. в США под руководством Г. Долля были разработаны широко применяющиеся в настоящее время боковой и индукционный методы электрометрии скважин, а также метод микрозондов. Большой вклад в развитие метода индукционного каротажа внесли А.А. Кауфман и М.И. Плюснин, а Д.С. Даевым был разработан метод диэлектрического каротажа.

Параллельно с развитием методов электрического каротажа шло развитие и других методов геофизических исследований скважин.

В 1933 г. российскими учеными-геофизиками Г.В. Горшковым, А.Г. Граммаковым, Л.М. Курбатовым и В.А. Шпаком была начата разработка гамма-метода, основанного на регистрации естественной радиоактивности горных пород, а в 1937 г. проведены первые измерения в скважинах. В 1947 г. Ф. Холленбах предложил гамма-гамма-метод для оценки плотности горных пород. В 1948-1953 гг. Ю.П. Булашевичем, Г.М. Воскобойниковым, А.П. Очкуром и другими учеными разработаны плотностная и селективная модификации гамма-гамма-метода. В 1941 г. академик Б.М. Понтекорво предложил нейтронный гамма-метод. Начиная с 1951 г., в лаборатории ядерной геофизики МНИ им. И.М. Губкина под руководством Б.Б. Лапука, Л.С. Поллака, Д.Ф. Беспалова, Ю.С. Шимилевича и других активно развиваются радиоактивные методы исследования скважин. С 1959 г. под руководством академика Г.Н. Флерова получило развитие новое направление в области радиоактивных методов исследования скважин, основанное на использовании управляемых источников нейтронов (нейтронных генераторов) импульсный нейтрон-нейтронный и импульсный нейтронный гамма-методы. В 1933-1934 гг. М.В. Абрамович и М.И. Бальзаминов провели исследования скважин методом газового каротажа. Промышленное внедрение этого метода исследования скважин в процессе бурения было осуществлено позднее, в 1956 г., под руководством Ю.М. Юровского, Л.М. Померанца и др.

Первые исследования по измерению скорости распространения упругих волн в скважинах были проведены В.С. Воюцким в 1937 г. В 1955-1975 гг. под руководством Е.В. Каруса, О.Л. Кузнецова, Г.В. Дахнова, А.А. Перельмана, И.П. Дзебаня и других была разработана и внедрена аппаратура акустического каротажа для исследования обсаженных и не обсаженных скважин.

К числу геофизических методов исследования скважин, получивших свое развитие в России в 1970-е годы, относятся разработанные Д.С. Даевым и С.Б. Денисовым высокочастотный электромагнитный каротаж, С.М. Аксельродом, В.М. Запорожцем, В.Д. Неретиным и другими - ядерный магнитный каротаж.

Значительный вклад в развитие ядерной геофизики в СССР внесли теоретические исследования Ф.А. Алексеева, Е.Б. Бланкова, Ю.П. Булашевича, Ю.А. Гулина, И.Л. Дворкина, С.А. Кантора, Д.А. Кожевникова, Д.И. Лейпунской, В.В. Ларионова, А.Л. Поляченко, Р.А. Резванова, Ю.С. Шимелевича, К.И. Якубсона и др.

Активному развитию геофизических методов исследования скважин, их внедрению в производство в значительной степени способствовало создание нового научного направления -- петрофизики, науки, изучающей физические свойства горных пород, законы изменения и взаимной связи этих свойств между собой и другими параметрами пород. Значительный вклад в развитие петрофизики внесли Г.В. Авчян, Б.Ю. Вендельштейн, В.Н. Дахнов, В.М. Добрынин, Н.Б. Дортман, В.Н. Кобранова, Н.Д. Лепарская, Л.М. Марморштейн, В.И. Петерсилье, Е.Е. Поляков, Б.И. Тульбович, М.М. Элланский и др.

Наряду с указанными методами, большое развитие в СССР получила термометрия скважин (В.Н. Дахнов, Д.И. Дьяконов, А.С. Моисеенко, Л.3. Позин, Э.Б. Чекалюк), гидродинамический каротаж (П.А. Бродскии, А.И. Фионов), газовый каротаж (М.В. Бальзаминов, Л.И. Померанц, Л.М. Чекалин, О.А. Черемисинов), исследования скважин в процессе бурения (Э.Б. Лукьянов, А.С. Моисеенко, А.А. Молчанов, В.Н. Рукавицын и др.). Среди зарубежных ученых, которые внесли значительный вклад в развитие теории и практики геофизических методов исследования скважин, следует отметить Г. Арчи, Г. Гюйо, Р. Дебранда, Д. Девана, Г. Долля, М. Мартена, В. Рассела, М. Уайли, К. Шлюмберже и др.

Задачи, решаемые в нефтяных и газовых скважинах средства­ми ГИС.

1. Изучение разрезов скважин: расчленение горных пород, слагающих разрезы скважин; определение глубин залегания пластов и их мощностей; выделение коллекторов; оценка насыщенности коллекторов; корреляция разрезов скважин.

2. Оценка коллекторских свойств пород: коэффициентов пористости, проницаемости, глинистости коллекторов; оценка коэффициентов первоначального и о статочного нефтегазонасыщения коллекторов, коэффициентов вытеснения нефти и газа.

3. Подсчет запасов нефти и газа для месторождения:

4. Контроль за эксплуатацией нефтяных и газовых месторождений:

определение положения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов и контуров нефтегазоносности.

5. Контроль технического состояния скважины: определение технического состояния колонны; контроль гидравлического разрыва пласта.

6. Проведение прострелочных и взрывных работ в скважине.

7. Опробование пластов и отбор образцов пород со стенок скважины.