Геофизическое исследование скважин: справочник мастера по промысловой геофизике

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
СКВАЖИН

Инфра-Инженерия
Мосва
2009

справочнимастера
попромысловойеофизие

БИБЛИОТЕКАНЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКА
ИЕГОПОДРЯДЧИКОВ(SERVICE)

УДК550.83
ББК26.2
Г36

Рецензенты:
д-ртехн.на,член-орр.МежднароднойАадемииИнформатизации,
лареатпремийСМСССР,им.Н.К.Байбаова,ОАО«Газпром»,заслженный
работнинефтянойиазовойпромышленности,почетныйработниазовой
промышленности,председательСоветадиреторовОАО«Тверьеофизиа»
Ш.К.ГЕРГЕДАВА;анд.техн.на,вице-президент,лавныйеолоеофизичесойсервиснойомпании«ПетроАльянсСервисисКомпаниЛимитед»
В.П.СТЕНИН.

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕИССЛЕДОВАНИЯСКВАЖИН:справочнимастерапопромысловойеофизие/подобщ.ред.В.Г.МАРТЫНОВА,Н.Е.ЛАЗУТКИНОЙ,М.С.ХОХЛОВОЙ..-М.:Инфраинженерия,2009.-960С.

ISBN978-5-9729-0022-0

Описаныфизичесиеосновы,областипримененияиаппаратра
дляэлетричесих,радиометричесих,астичесих,идродинамичесих,еолоо-технолоичесихидрихметодовисследованиянефтяныхиазовыхсважин.Рассмотреныспособыиправилавыполненияизмерений,основыметролоичесоо,петрофизичесооиинтерпретационноообеспеченияеофизичесихметодовисследованиясважин.Поазанавысоаяинформативностьеофизичесихисследованийвотрытомстволеиобсаженныхсважинахприрешенииеолоичесихитехнолоичесихзадач,онтролеразработинефтяных,азовыхместорожденийиподземныххранилищаза.Впервыерассмотренывопросытехнио-эономичесихрасчетовнапроведениеГИС.
Способствястранениюдефицитапрофессиональнойлитератры,справочниявляетсяптеводителемпосовременнойметодолоиииприменениямсважинныхеофизичесихиидродинамичесихметодовдляспециалистовнефтеазовоопрофилясмежных
специальностейизаазчиовеофизичесихсл.
Изданиепредназначенотажеспециалистам,повышающимсвою
валифиацию,истдентам,обчающимсяпонаправлениям
553600«Нефтеазовоедело»,130300«Приладнаяеолоия»,130200
«Технолоииеолоичесойразведи».

©Коллетивавторов,2009
©Издательство«Инфра-Инженерия»,2009

ISBN978-5-9729-0022-0

Коллетивавторов

Н.Н.Боданович,..-м.н.доц.(омпания«ПетроАльянсСервисисКомпаниЛимитед»);
А.С.Десятин,.т.н.(ООО«Газпромеофизиа»);
В.М.Добрынин,д..-м.н.проф.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
Г.М.Золоева,д..-м.н.проф.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
А.И.Ипатов,д.т.н.проф.(ООО«ГАЗПРОМНЕФТЬ-НТЦ»);
К.В.Ковалено,.т.н.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
Д.А.Кожевниов,д.ф.-м.н.проф.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
М.И.Кременеций,д.т.н.проф.(ООО«ГАЗПРОМНЕФТЬ-НТЦ»);
В.И.Кристя,..-м.н.доц.(омпания«ПетроАльянсСервисис
КомпаниЛимитед»);
В.В.Кльчиций,д.т.н.проф.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
Н.Е.Лазтина,.т.н.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
В.Г.Мартынов,д.т.н.проф.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
А.Н.Малев,.т.н.(ООО«Газпромеофизиа»);
В.Д.Неретин,д.т.н.проф.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
В.В.Стрельчено,д.т.н.проф.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
М.С.Хохлова,..-м.н.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина);
В.Г.Цейтлин,.ф.-м.н.(ЦентрметролоииисертифиацииООО
«Газпромеофизиа»);
В.Н.Чернолазов,..-м.н.доц.(РГУнефтииазаим.И.М.Гбина).

БИБЛИОТЕКАНЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКАИЕГОПОДРЯДЧИКОВ(SERVICE)

Отредации

НачныеотрытияХХвеавизчениистртрыисостава
материиявилисьосновойеофизичесихметодовдистанционноо(телеметричесоо)изченияорныхпородвсважинахприпоисах,разведеиразработеминерально-сырьевыхиэнеретичесихресрсов.Применительноизчению
разрезовнефтяныхиазовыхсважинэтиисследованияназываютпромысловойеофизиой.Дляобозначенияпроцедрыеофизичесихисследованийвсважинах(ГИС)использетсятермин«аротаж»(франц.саоttagеотlaсаrоtte—бровойернилибвально–«моровь»).
СщностьлюбоометодаГИСсостоитвизмерениивдоль
стволасважинынеоторойвеличины,харатеризющейодно
илисовопностьфизичесихсвойстворныхпород.Геофизиаиспользетвсе,известныечеловечеств,физичесиеполя
(элетричесое,элетроманитное,ядерныхизлчений,равитационное,механичесихнапряжений,тепловое),достижения
фндаментальныхна(физии,химии,математии),элетронии,миропроцессорнойтехнии,атажеомпьютерныеи
еоинформационныетехнолоии.Геофизичесиеметодывзависимостиотфизичесихсвойствпород,наоторыхониосновываются,делятсянаэлетричесие,ядерно-физичесие,термичесие,астичесие,идродинамичесие,еохимичесие,
механичесие,манитныеидр.Соответствющиезаоныотражаютфизичесюприродиспольземыхметодовиоличественновыражаютсядифференциальнымииинтеро-дифференциальнымиравнениямиматематичесойфизии.Этообсловливаетвысоюнаоемостьеофизичесойинформации.
Количественнаяинформацияосоставеисвойствахорных
пород,пересеченныхсважинами,воспринимаетсяипередаетсявпроцессеаротажаизсважиннооприборанаповерхностьпоаналсвязинавходвычислительнойинтерпретирющейсистемыидоментиретсяспомощьюеофизичесих
информационно-измерительныхсистемввидеаротажных
диараммсоответствющихмассивцифровыхданных.Диарамма–ривая,отображающаяизменениеслбинойподисретнымточамчерезфисированныйпромежтовремени

(«шавантования»)амплитдысинала(поазания).Онаотображаетсявцифровойирафичесойформах.Геофизичесиеинформационно-измерительныесистемы(ИИС)представляютсобойаппаратрно-методичесиеомплесы,влючающиевсебясважинныеприборысдатчиами(сенсорами)
физичесихполей,аналысвязииметодииинтерпретации
данных(лат.Ιnterpretati=o-толование,разъяснение)вместе
ссоответствющимтехничесим,метролоичесимипрораммно-алоритмичесимобеспечением.
Геолоо-технолоичесиесловияпроведениясважинных
еофизичесихизмеренийнесоответствютоднороднойибезраничнойсреде.Измерениявыполняютсявсистемесважина-пласт,отораяпредставляетсобойнесольозон,различныхпоразмерамврадиальномнаправлении(длявертиальнойсважины),образющихсяприбренииипоследющей
обсадесважины.Прибрениифильтратбровоораствора
оттесняетпластовыйфлюидвлбьпласта-оллетораиобразетзонпрониновенияфильтратабровоорастворавпласт.
Зона,соответствющаясостояниюпластавестественномзалеании(даленнаяотстенисважины),называется«неизмененнойчастьюпласта».Зонапрониновенияфильтратабровоорастворавпластотличаетсяпофизичесимхаратеристиамотнеизмененнойчастипласта.Тажеразличаютсяпо
своимсвойствамобсаднаяолоннаицементныйамень.Ниже
представленаобщаясхемаинформационныхзонврадиальномнаправленииотосиобсаженнойсважинывлбьпласта.

ОТРЕДАКЦИИ

БИБЛИОТЕКАНЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКАИЕГОПОДРЯДЧИКОВ(SERVICE)

ЗоныI-IV,называемые«промежточными»,всовопностиснеизмененнойчастьюпласта(зонаV)составляютсистемсважина-пласт.ОнивлияютнапоазанияметодовГИС,исажаяихпосравнениюсрезльтатамиизмеренийвмоделях
однородныхсред.Этиисажениянеобходимочитыватьпри
интерпретацииданныхГИС.
МетодыГИСобладаютразличнойразрешающейспособностьюаповертиали,таиврадиальномнаправлениии,
соответственно,различнойчвствительностью(лбинностью
исследованияврадиальномнаправлении)свойствампромежточныхзонсистемысважина-пласт,инеизмененной
частипласта.Этообстоятельствоотраженовлассифиации
методовГИС.Представленнаялассифиация,разделяяметодыГИСпофизичесимосновам,одновременноотражает
лбинностьисследованияаждоометодаврадиальномнаправленииотосисважины.Глбинностьисследованиявсовопностисфизичесимиосновамиметодаопределяетизвлеаемюинформацию,асоответственно,иобластьприменения,решаемыезадачииораниченияметода.

Таблица1
КлассифиацияметодовГИС

Информационные зоны 

Методы ГИС 

I 
II III 
IV 
V 

Методы электрического сопротивления 

- зонды кажущегося сопротивления (КС)
*
*

- боковое электрическое зондирование (БЭЗ)
*
*

- метод экранированного заземления (СЭЗ) 
* 

Электромагнитные методы 

- индукционный (ИМ) 
* 
* 

- волновой диэлектрический (ВДМ)
*
*

- высокочастотное изопараметрическое каротажное
индукционное зондирование (ВИКИЗ)
*
*
- ядерно-магнитный (ЯММ) 
* 
* 

Электрохимические методы 

- собственных потенциалов (СП)
* 

- вызванных потенциалов (ВП) 
* 

Гамма методы 

- естественной радиоактивности интегральный (ГМ)
*
*

- естественной радиоактивности спектрометрический (ГМ-С)
*
*

- гамма-гамма плотностной (ГГМ-п)
*
- гамма-гамма селективный (ГГМ-с)
*
- гамма-гамма цементометрия (ГГМ-ц)
*

- гамма-гамма дефектометрия 
*
- гамма-гамма толщинометрия обсадных колонн 
*

Информационные зоны 

Методы ГИС 

I 
II 
III 
IV 
V 

Стационарные нейтронные методы 

- нейтронный гамма (НГМ) 
* 

- нейтрон-нейтронный по тепловым нейтронам (ННМт)
*

- нейтрон-нейтронный по надтепловым нейтронам (ННМнт)
*

- нейтронный гамма-спектрометрический (НГМ-С) 
* 

Импульсные нейтронные методы 

- импульсный нейтронный гамма (ИНГМ) 
* 

- импульсный нейтрон-нейтронный по тепловым нейтронам 
*

- импульсный нейтронный гамма-спектрометрический 
* 

(ИНГМ-С, С/О каротаж) 

Акустические методы 

- на преломленных волнах: 

ультразвуковой акустический (АК)
*

волновой акустический (ВАК)
*
*
*

акустический цементомер (АК-ц)
* 

- на отраженных волнах: 

вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП)
* 

акустический телевизор (АК-сканер)
*

акустический каверномер
* 

- пассивные акустические: 

акустическая шумометрия 
*
виброакустический каротаж 
* 

Термические методы 

- естественного теплового поля (геотермия) 
- искусственного теплового поля (термометрия) 
* 
* 
* 

Прямые методы изучения свойств горных пород 

- испытание пластов (ИПТ) 
* 

- отбор образцов пород керноотборником 
* 

- гидродинамический каротаж 
* 

Методы изучения технического состояния скважин 

- кавернометрия (ДС)
* 

- профилеметрия 
* 

- инклинометрия 
*

- пластовая наклонометрия 
* 

- трубная профилеметрия 
* 

- гамма-гамма цементометрия (ГГМ-ц)
*

- акустический цементомер (АК-ц)
*

- гамма-гамма дефектометрия 
*
- гамма-гамма толщинометрия обсадных колонн 
*

- электромагнитная локация муфт 
* 

- электромагнитный прихватоопределитель 
* 

Геолого-технологические исследования (ГТИ) 

- бурового раствора: 
плотностиметрия 
*

резистивиметрия 
*

- газометрия в процессе бурения 
*

- люминесцентный анализ шлама 
*

- ИК-спектрометрия 
* 

- характеристик режима бурения: 
детальный механический каротаж (ДМК)
*

виброакустический каротаж 
* 

Продолжениетабл.1

ОТРЕДАКЦИИ

БИБЛИОТЕКАНЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКАИЕГОПОДРЯДЧИКОВ(SERVICE)

Оончаниетабл.1

Иформационные зоны 

Методы ГИС 

I 
II 
III IV 
V 

Геохимические методы 
- газометрия: 

   в процессе бурения 
*

   после бурения 
*

- люминесцентный анализ шлама 
* 

Прострелочно-взрывные работы в скважинах (ПВР) 
- перфорация 
* 
* 

- торпедирование 
*
*

- установка пакеров 
* 
* 

Геофизические исследования в эксплуатационных 
скважинах 
- расходометрия: 

механическая
*
    термокондуктивная 
* 

- влагометрия
*
- барометрия 
*

- гидродинамические исследования 
* 
* 

Прогноз продуктивности разреза в 
* 

невскрытом бурением пространстве (ПГР) 
Радиоиндикаторные методы 
* 

Специсследования ГИС 
* 
* 

- ГИС-воздействие-ГИС 
* 

©Проф.Д.А.Кожевниов,проф.В.Г.Мартынов,проф.В.Д.Неретин,проф.В.В.Стрельчено.
РГУнефтииазаим.И.М.Гбина,афедраГеофизичесихинформационныхсистем,2005.

МетодыГИСиспользютсядлярешенияеолоичесих,еотехнолоичесихиеоэолоичесихзадач.
Интенсивноеразвитиепромысловойеофизии
способствовалосозданиюновооначноонаправленияв
наахоЗемле–наиофизичесихсвойствахорных
пород,заономерностяхихизмененийполбинеипростиранию,исвязяхмеждними–петрофизии.Петрофизиаявиласьначнойосновойдляоличественнойеолоичесойинтерпретацииеофизичесихданных.Решаемые
методамиГИСеолоичесиезадачиотличаютсябольшим
разнообразием:
-литолоо-стратирафичесоерасчленениеразрезаивыделениеоллеторов;
-оличественнаяоценафильтрационно-емостныхсвойств
(ФЕС)иомпонентноо(минералоичесоо)составапород;
-выявлениепродтивныхоллеторов,оценаеолоичесихиизвлеаемыхзапасов(определениеэффетивных

толщин,азожидостныхиводонефтяныхонтатовипрослеживаниеихдинамии;оценавеличиннасыщения;выделениезаводненныхинтервалов,втомчислесоспецифичесимивытесняющимиаентами);
-еохроннаяилитолоичесаяорреляцияразрезов,динамичесоемоделированиезалежииместорождений;
-составлениепроетовразработиместорождений;
-промыслово-еофизичесийонтрольразработиместорожденийнефтииаза;
-составлениепроетовсоорженияиэсплатацииподземныххранилищаза(ПХГ)иихмониторин.
Назавершающейстадииразработианализоллеторсих
свойствнеобходимдля:
-разрпненияобъетов(разделениянеоднородныхпластовпоразрез);
-определенияоптимальноодавлениянанетания;
-оптимизациирасстояниймежднанетательнымиидобывающимисважинами.
КеотехнолоичесимзадачамГИС,впервюочередь,относятсязадачионтроляразработинефтяныхиазовыхместорождений(«ГИС-онтроль»).ЗадачиГИС-онтроляможно
разделитьнарппы:
-онтрольвыработииобводненияпродтивныхоллеторов;
-идродинамичесиеисследованияэсплатационныххаратеристипродтивныхоллеторов;
-определениемежпластовыхперетооваза;
-изчениетехничесоосостояниясважин.
Прионтролевыработииобводненияоллетороврешаютсяследющиеосновныезадачи:
-определениетещеоположениямежфлюидальныхи
азожидостныхонтатов(водонефтяноо–ВНК,азонефтяноо–ГНК,азоводяноо-ГВК);
-определениеинтерваловобводнениянефтяныхпластов
солеными(пластовыми)илипресными(нанетаемыми)водами;
-определениетещейнефтеазонасыщенностиистепенивыработиоллеторов.
КеоэолоичесимзадачамГИСотносятся:
-определениетехничесоосостоянияразведочных,эсплатационных,наблюдательных,пьезометричесихинанетательныхсважин;

ОТРЕДАКЦИИ

БИБЛИОТЕКАНЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКАИЕГОПОДРЯДЧИКОВ(SERVICE)

-выявлениептейподземноймирациирнтовыхисточныхвод;
-мониторинзарязненияподземныхвод;
-мониторинтечеазаизподземныххранилищ;
-выявлениеипронозместпрорывазахороненныхстоов
иминерализованныхводвпресныеводоносныеоризонты;
-поиспластов-эрановдлязахоронениятосичныхпромышленныхотходов;
-оонтриваниеиревизияблоовпород,приодныхдля
созданияподземныхрезерваров;
-онтрольрадиоативноозарязненияобсадныхолонн,
бровооиэсплатационноообордованияидр.
Втабл.2приведенпереченьзадач,решаемыхпосредством
промыслово-еофизичесихиидродинамичесихисследованийвнефтеазовыхсважинах.Задачиразбитыполючевым
этапамжизниместорождения(разведа,разработа)исоответствющимтехнолоичесимритериям(отрытыйиобсаженныйстволсважины).Вотдельнюрппвыделеныметодыизчениятехничесоосостояниясважин.Следетиметь
ввид,чтонеоторыезадачиразведиместорожденийсохраняютсятажеинаэтапеонтроляразработи,ноприэтом
дляихрешенияпривлеаютсядриеметодыГИС(табл.1).
Нарядсэтим,сходныепофизичесойприродееофизичесиеметоды,мотпривлеатьсядлярешенияразнородных
задач.
Впоследниеодывеличилисьлбинысважин,значительносложнилисьсловияихпроходи,возниланеобходимостьизмененияориентациисважинвпространстве.Это
потребовалосозданияновыхвысоопроизводительныхприборовиаппаратры.Разработаныомплесныесистемыеофизичесихсважинныхприборов,рассчитанныенавысоие
давленияитемператры,цифровыеомпьютеризированные
станции,автономныесважинныеприборыдляисследования
впроцессебренияиприонтролеразработиместорождений.Однимизновыхнаправленийвпромысловойеофизие
явилосьсозданиеинформационно-измерительныхсистемдля
исследованияналоннонаправленныхсважин.
Значительнорасшириласьсферапромыслово-еофизичесихсл.Внастоящеевремяонавлючаетнетольоизчениееолоичесооразрезасважин,ноионтрольпроцессовстроительстваиэсплатациисважин,втомчислепри