Экспрессные методы исследования керна и шлама в процессе проводки сквадины

При изучении шлама получают информацию о составе и плот­ности горных пород, их прочности, абразивных, емкостных и фильтрационных свойствах, о характере насыщающего поры флюида. Чтобы снизить трудоемкость работ по исследованию шлама, разработаны автоматические шламоотборники, позво­ляющие отбирать пробы шлама с разделением их на несколько фракций с различным размером частиц. При привязке отобран­ного шлама к глубинам необходимо (в отличие от газометрии) учитывать не только время движения бурового раствора от за­боя до устья, но и более медленный подъем шлама по сравне­нию с буровым раствором. Чем крупнее размер частиц шлама, тем больше запаздывание шлама по отношению к движению бурового раствора.

Характер насыщения пород выявляют по данным люминес­центного анализа и инфракрасной спектрометрии шлама. Для экспрессного определения плотности горных по­род рекомендуют способ, основанный на изучении всплывания шлама в жидкостях различной плотности.

Для установления пористости, карбонатности шлама и его гранулометрического состава используют стандартные методы, применяемые при изучении керна. Для повышения экспрессности изучения элементного состава шлама разрабатывают различные физические и физико-химические методы, в первую очередь ядерно-физические, не требующие предварительной подготовки шлама к исследо­ваниям.

Экспрессные методы определения твердости и абразивности пород по шламу дают информацию, необходимую для правиль­ного выбора нагрузок на долото, а также типа долота, наиболее эффективных при бурении данных пород. По ним можно также прогнозировать время работы долота на забое.

Изучение распределения размеров шлама позволяет судить об эффективности работы долота на забое. Максимальная тол­щина частиц шлама характеризует глубину внедрения долота в породу; но она зависит также от осевой нагрузки на долото. При постоянной нагрузке износ зубьев сопровождается умень­шением максимальной толщины частиц.

Методы изучения технического состояния скважин с помощью инклинометрии, наклонометрии и кавернометрии.

Инклинометрия

Это метод изучения искривления скважин в геологическом разрезе. Замеры искривления нефтяных и газовых скважин осуществляются инклинометрами. Это аппаратура ГИС, состоящая из скважинного прибора и наземного пульта.

На определенном интервале глубин положение ствола скважины характеризуется углом отклонения скважины от вертикали d и азимутом φ. Эти углы определяются при поочередном измерении разности потенциалов, возникающих на реохордах R_аз и R_уг. Для этого используется мостовая компенсационная схема, которая уравновешивается переменным резистором.

Инклинометрические измерения производятся поточечно и записываются в журнал наблюдений. В таблице замеров указываются значения углов d и φ и дирекционного угла α.

α = φ + γ + Д, 

где γ – угол сближения между осевым меридианом и меридианом в данной точке (может быть положительным или отрицательным). Д – магнитное отклонение (восточное со знаком плюс, западное – минус). Значение γ ± Д указывается на географических картах. По значениям d и α строится проекция ствола скважины на горизонтальную плоскость. Эта проекция называется инклинограммой.

Если породы разреза немагнитны или слабомагнитны, то применяются магнитометры, использующие принцип отвеса и магнитной стрелки.

φ – азимутальный угол, d – вертикальный угол, Г₁ – отвес азимутального реохорда, Г₂ – отвес вертикального реохорда.

Наклонометрия скважины

Определение элементов залегания пластов по данным геофизических измерений, проведенных в одной скважине.

Для этой цели применяется специальный прибор — пластовый наклономер.

Он состоит из трех идентичных установок бокового микрокаротажа (БМК), которые расположены в плоскости, перпендикулярной к оси прибора, и смещены друг относительно друга на 120°, инклинометрического устройства и каверномера.

При негоризонтальном напластовании каждая из установок БМК пересекает границу между пластами с различными физическими свойствами на разной глубине, что отражается на кривых БМК смещением характерных точек.

Одновременно (в виде кривых) регистрируются: зенитный угол и азимут наклона скважины, азимут основной установки БМК и ср. диаметр скважины. По этим данным с помощью номограмм или ЭВМ рассчитывают угол и азимут падения пласта.

Кавернометрия

Это метод определения диаметра скважины. Измерения выполняются специальным прибором – каверномером. Он конструктивно состоит из 3-х или 4-х шарнирных рычагов, которые упираются в стенки скважины. Изменение положения рычагов с помощью механического устройства (в простейшем случае – стальной тросик) передается на измерительное устройство (реохорд) и далее по каротажному кабелю на регистратор.

Диаметр скважины вычисляется по формуле:

d _c = d ₀ + C Δ U / J, где

d _c – диаметр скважины

d ₀ – начальный диаметр

C – постоянная каверномера

Δ U – разность потенциалов

J – сила тока

Коэффициент С определяют посредством эталонированных колец.

С помощью каверномеров определяется средний диаметр скважины, являющийся диаметром круга, эквивалентного по площади сечению скважины плоскостью, перпендикулярной к ее оси. Но в общем случае, сечение скважины не является круговым.