Лекция 8. Кольцевые зонды. Каротаж в процессе бурения

Желание получить неискаженное влиянием проникновения фильтрата бурового раствора в пласт, исключить влияние ПЖ обусловило появление и применение различных модификаций электрического и электромагнитного каротажа.

Однако, поскольку мы имеем дело с продуктивными проницаемыми пластами – коллекторами, характеристики которых мы должны оценить, лучшим способом это сделать является проведение измерений в процессе бурения и вскрытия пластов.

Конечно, принцип использования зондов вытеснения, кольцевых установок большого диаметра могут вызвать повышенную аварийность используемых систем за счет возможных прихватов и сложностей доставки приборов на забой.

Перспективно в этом случае использование кольцевых зондов, встроенных в бурильную колонну. В этом случае каротажные зонды размещаются вблизи (как можно ближе) забоя, измеряют и регистрируют поле окружающих скважину горных пород.

Рисунок 38 Рисунок 39

К сожалению, в процессе проводки скважин при вскрытии продуктивного пласта происходит опережающее проникновение фильтрата бурового раствора. При очередной промывке, наращивании инструмента, глинистая корка срывается и вновь создаются благоприятные условия для очередного проникновения фильтрата ПЖ в пласт.

Если измерять КС при подъеме и спуске инструмента получаем равновременные замеры в идентичных условиях и по изменению параметров определяем проницаемость (динамическую) пласта.

Возможные компоновки измерительных установок, в т.ч. с использованием долота в качестве заземленного электрода.

(ПБК, БК_Б, БК_М, ЭМК и др.).

Лекция 9. Ядерно – магнитный каротаж

Ядерно – магнитный каротаж (ЯМК) основан на измерении ядерной намагниченности горных пород в разрезе скважины. Благодаря наличию механического и магнитного моментов, ядра атомов многих элементов подобно намагниченному волчку ориентированы и вращаются (прецессируют) вокруг направления магнитного поля Земли.

Частота w прецессии определяется напряженностью H_З магнитного поля и магнитного поля и коэффициентом y, характеризующим ядерно – магнитные свойства элемента w=yН_З

Коэффициент y называется гидромагнитным отношением, явление – ядерно – магнитный резонанс (ЯМР).

Величина ЯМР у ядер атомов разных элементов, образующих горные породы, различна.

Небольшая величина y и ЯМР свойственна водороду и в несколько раз превышает y других элементов, слагающих горные породы.

Поэтому, изучая явление магнитного резонанса, в разрезе скважин можно выявить скопления ядер водорода, входящих в состав воды, нефти и газа.

Если на среду действовать постоянным магнитным полем Н, направление которого отличается от направления магнитного поля Земли, ядра атомов изменяют свою ориентацию и в новом равновесном состоянии прецессируют вокруг направления суммарного магнитного поля Н+Н_З. После устранения поляризующего магнитного поля Н ядра атомов под действием постоянного магнитного поля Земли возвращаются в исходное положение равновесия.

Возвращение ядер атомов в положение равновесия происходит в течение промежутка времени называемым временем релаксации. Если в исследуемую среду или вблизи ее поместить катушку, в ней индуцируется э. д.с. синусоидальной формы, затухающая во времени (ССП). Амплитуда сигнала свободной процессии зависит от количества ядер водорода, участвующих в свободной процессии.

Отношение при наблюдаемой при ЯМК начальной амплитуды сигнала свободной процессии к начальной амплитуде сигнала в дистиллированной воде – индекс свободного флюида (ИСФ).

Общая пористость коллектора складывается из объема, занятого водой, и объема, занятого жидкостью, способной перемещаться в коллекторе под действием перепада давления. Этот последний объем составляет эффективную пористость коллектора k_эф и численно равен величине ИСФ ИСФ=k_эф.

ЯМК является методом, позволяющим выделять глинистые коллекторы. Содержание глинистого материала в породе и связанное с этим увеличение остаточной водонасыщенности не влияют на показания ЯМК.

Ядерно-магнитные свойства флюидов и насыщенных ими горных пород при 20°С

Порода, флюиды	ИСФ, %	Т₂, мс	Т₁, мс
Сильное поле (300 Гс)	Слабое поле (0,5 Гс)
Вода дистиллированная, содержащая растворённый воздух		500-1500
Вода, содержащая в 1 л: 200 г NaCl 0,4 г CuSO₄		500-1500 50-100
Нефть	5-100	250-1200	250-1200	250-1200
Конденсат		500-1500	до 3500	До 3500
Песчаник водонасыщенный Песчаник нефтенасыщенный	0-40 0-40	30-100 30-200	100-1500 250-1200	150-1500 250-1200
Известняк водонасыщенный Известняк нефтенасыщенный	0-40 0-40	30-200 30-200	до 2000 250-1200	до 2000 250-1200
Глина		<20	-	-

Область применения ЯМК.

Возможность оценивать характер флюидов в пластах, определять остаточную нефтенасыщенность.

Ограничения. Повышенная магнитная восприимчивость горных пород и промывочной жидкости, снижающая при æ>200×10^-5 СИ сигнал ССП до уровня помех.