Лекція 1 Вступ
1 Геофізика при вивченні надр Землі
2. Суть промислової геофізики
3. Геофізичні методи досліджень. Історичний розвиток геофізики.
4.Геолого-геофізичні умови проведення каротажу.
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
Основна:
1. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю, Резванов Р.А., Африкян А.Н. Промысловая геофизика. М.: Недра.-1986.- С. 341.
2. Итерберг С.С. Интерпретация результатов геофизических исследований скважин. М.: Недра. – 1987.- С. 375.
3. Латышова М.Г. Практическое руководство по интерпретации диаграмм геофизических методов исследования скважин. М.: Недра. - 1981. – С. 182.
4. Кузнецов Г.С., Леонтьев Е.И., Резванов Р.А. Геофизические методы контроля разработки нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра. - 1991.- 224 с.
Додаткова:
1Рассохин Г.В., Леонтьев И.А., Коноплев Ю.В. Контроль за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений. М. Недра, 1978.
2 Гавура В.Е. Геология и разработка нефтяных и газонефтяных месторождений. Москва, ВНИОЭНГ, 1995.
3.Коноплев Ю.В., Кузнецов Г.С., Леонтьев Е.И. и др. Геофизические методы контроля разработки нефтяных месторождений. М.Недра, 1986.
4. Орлинский Б.М. Контроль за разработкой залежей нефти геофизическими методами, М.Недра, 1977
5. Коноплев Ю.В. Геофизические методы контроля за разработкой нефтяных и газовых месторождений. Учеб. Пособие. Краснодар: Кубанский гос. ун-т. 1999.
1. Геофізика при вивченні надр Землі.
Під геофізикою розуміють науку, яка вивчає фізичні властивості планетного тіла Землі, а також фізичні процеси, що проходять в її твердих оболонках (літосфері, проміжних оболонках, ядрі), гідросфері (рідка оболонка) і атмосфері (газова оболонка). Тобто фізика Землі, фізика морів і океанів, фізика атмосфери. Кожна з цих наук виділилася у самостійну галузь. Далі ми будемо розглядати лише фізику Землі – безпосередньо геофізику.
Геофізика є комплексною наукою, яка включає сейсмо-, граві-, магніто-, термо-, електро, і нуклеометрію (ядерну геофізику). Кожна з них має свою історію: одні беруть початок з античних часів, інші – з епохи Відродження, треті – з ХХ століття. У минулому перелічені науки вивчалися ізольовано одна від іншої. Зараз вони об’єднуються для вирішення задач, які стоять перед геологією.
Розвідувальна геофізика вивчає літосферу (земну кору), у її задачі входить розвідка родовищ корисних копалин. Інженерна геофізика спрямована на інженерно-геологічні дослідження для будівництва. Промислову геофізику спрямовано на дослідження нафтових і газових свердловин.
Земля як космічне тіло володіє певними фізичними властивостями. При вивченні її сейсмічного і електромагнітного полів геофізики отримали інформацію про внутрішню будову землі. Ці дані було розширено на основі вивчення гравітаційного та магнітного полів планети, а також поля теплових потоків. За даними радіоактивного розпаду визначено вік Землі та інших космічних тіл.
При подальшому розвитку геофізики були використані штучні сейсмічні, електричні і магнітні поля, які створювалися у процесі досліджень. Методи, які засновані на опромінюванні гірських порід потоками ядерних променів, дозволили отримувати оперативну інформацію про їх хімічний склад, щільність, пористість і вологість.
Геофізика тісно пов’язана з фізико-математичним комплексом дисциплін, технічними науками (електроніка, автоматика, кібернетика), геологією.
2. Суть промислової геофізики.
Промислові геофізичні дослідження нафтових і газових свердловин включають комплекс робіт, які проводяться для вивчення геологічного розрізу, визначення положення нафтових і газових пластів, контролю за технічним станом свердловин, а також прострільно-вибухові роботи.
У кожній свердловині, де ведуться бурові роботи проводять ретельне дослідження розрізу, який нею розкривається. Для кожного пласта оцінюють глибину і послідовність залягання, літологічні властивості, нафто-, газо-, водоносність. Ці дані необхідні для визначення нафтових і газових пластів, будови родовища, оцінки ступеня нафтогазонасичення і колекторських властивостей порід, а також для підрахунку запасів і визначення раціонального методу розробки родовища.
Таке вивчення розрізу можливе також шляхом відбирання керну, однак це призводить до значного здорожчання робіт і уповільнення буріння. Крім того керн не завжди можливо вилучити із свердловини і не завжди таким шляхом можуть бути отримані повні дані. Це стосується такого поняття у геології, як масштабний фактор. Полягає він у тому, що оцінка властивостей пласту проводиться лише за невеличким об’ємом керну, а у додаток цей керн вилучено зі загального об’єму пласта. Звичайно, що перевагу у таких випадках слід віддавати методам, які вивчають породи безпосередньо у пласті. Такі дослідження свердловин називають каротажем. Результати каротажу відображають у вигляді діаграм зміни властивостей порід з глибиною свердловини – каротажних діаграм.
Карота́ж — геофізичне дослідження свердловин електричними, магнітними, радіоактивними, акустичними та іншими методами з метою вивчення геологічної будови місцевості та виявлення корисних копалин.
Паралельно з розвитком геофізичних методів досліджень розрізів свердловин розвивалися і геофізичні методи контролю їх технічного стану. Без цих методів зараз є неможливою сучасні технологія буріння і експлуатація свердловин. До геофізичних методів контролю технічного стану свердловин відносять температурні виміри для визначення висоти піднімання цементного розчину за колоною труб після їх цементування; визначення притоку води до свердловини резистивиметром шляхом виміру питомого опору рідини вздовж стовбура свердловини; визначення контакту пластів у затрубному просторі, місць притоку води до свердловини, висоти підйому цементу з використанням радіоактивних ізотопів; інклинометричні виміри (пластовий нахиломір), які визначають кут і азимут відхилення свердловини від вертикалі; виміри діаметра свердловини каверноміром.
До циклу промислових геофізичних робіт входять також відбирання керну боковим ґрунтоносом і перфорацію колони при розкриванні пластів. Зв’язок цих робіт з промислово-геофізичними дослідженнями викликаний загальністю обладнання, яке використовується для проведення каротажу, перфорації і відбирання керну.
3. Геофізичні методи досліджень. Історичний розвиток геофізики.
Геофізичні дослідження у свердловинах – група методів, основаних на вивченні природних і штучно створюваних фізичних полів (електричних, акустичних і ін.), фізичних властивостей гірських порід, пластових флюїдів, вмісту і складу різних газів у буровому розчині. Застосовуються для вивчення геологічного розрізу свердловин і масиву гірських порід у навколосвердловинному і міжсвердловинному просторах, контролю технічного стану свердловин і розробки нафтових та газових родовищ.
Одержані дані забезпечують розчленування розрізу свердловин на пласти, визначення їх літології і глибини залягання, виявлення корисних копалин (нафти, газу, вугілля і інш.), кореляцію розрізів свердловин, оцінку параметрів пластів для підрахунку запасів (ефективну товщину, вміст корисних копалин), визначення об’єму покладу нафти, газу, вугілля або рудного тіла і ін.
Геофізичні методи діляться на дві категорії: І – методи вимірювання природних земних полів ( гравітаційного, магнітного і електричного), ІІ – штучно створюваних полів.
Геофізичні дослідження, що виконуються в свердловинах, діляться на наступні дві групи:
1. Об'ємні геофізичні дослідження з використанням свердловин, які відносяться до так званої свердловинної геофізики, цілі і завдання якої схожі з польовою розвідувальною геофізикою і направлені на збільшення дальності досліджень. У свердловинній геофізиці виділяють відповідно свердловинну електророзвідку зі всім різноманіттям її методів, свердловинну магніторозвідку і ін.
2. Геофізичні вимірювання, що виконуються з метою вивчення геологічних розрізів свердловин і дають інформацію про ближню зону, тобто про породи, що безпосередньо примикають до стінки свердловини, називають геофізичним дослідженням свердловин (ГДС) (каротаж).
Геофізичні методи дають якнайкращі результати, коли фізичні властивості досліджуваних порід, що картографуються, істотно відрізняються від властивостей порід, що граничать з ними. Геофізичні дослідження всіх типів включають збір первинного матеріалу в польових умовах, обробку і геологічну інтерпретацію отриманих даних.
Зародження геофізичних методів розвідки пов'язане з початком використання магнітних компасів для пошуку залізняку і електричних вимірювань для виявлення сульфідних руд. Застосування геофізичних методів розширилося в 1920-х роках, коли гравіметричні і сейсмічні дослідження довели свою ефективність у виявленні соляних куполів і пов'язаних з ними нафтових покладів на узбережжі Мексиканської затоки в США і Мексиці.
Геофізичні дослідження свердловин (ГДС) дозволяють поліпшити геологічну вивченість розрізів свердловин, прискорити і здешевити процес буріння.
Відомі такі різновиди каротажу: електричний каротаж (бічне каротажне зондування, мікрокаротаж, бічний мікрокаротаж тощо), електромагнітний каротаж (індукційний каротаж, діелектричний та інші види), радіоактивний каротаж (нейтронний каротаж, гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж тощо), акустичний каротаж та газовий каротаж, а також випробовування пластів, відбирання зразків порід зі стінок свердловини (свердлильними та стріляючими ґрунтоносами), вимірювання діаметру свердловини, метод тривалості проходження тощо.
Історичний розвиток геофізики.
У 1906 році для вирішення геологічних задач Д.В. Голуб’ятників уперше використав геотермічні дослідження свердловин на родовищах Апшеронського півострова. Цими роботами було започатковане використання промислової геофізики у нафтовій промисловості. Особливо швидко стала розвиватися геофізика після розробки методу електричного каротажу. Його було запропоновано у 1928 році французьким вченим Шлумберже і полягав він у вимірі позірного (уявного) опору вздовж стовбура свердловини. У радянські часи електрокаротаж було впроваджено в 1929 році у м. Грозному І.М. Губкіним. У 1931 році одночасно з виміром (ПО) почали виміряти природний самочинний потенціал (СП). У 1935 році електрокаротаж отримав розповсюдження й кількість промислово-геофізичних партій почало стрімко зростати.
Теоретичне обґрунтування метод електрокаротажу отримав у роботах академіка В.А. Фока. Він вирішив задачу для пласту необмеженої потужності, який перетнутий свердловиною. Пізніше роботи В.А. Фока були розвинуті роботами Л.М. Альбіна і С.Г. Комарова.
У 1934 році були розроблені основи теорії природних потенціалів свердловини (СП).
Розробка гамма-каротажу була розпочата у 1933 році радянськими геофізиками під керівництвом В.А. Шпака. У 1937 році вони отримали перші гамма-каротажні діаграми. У 1941 році радіоактивний каротаж було вдосконалено новою модифікацією – нейтронним гамма-каротажем. Широке розповсюдження радіоактивний каротаж отримав з 1951 року у зв’язку з освоєнням апаратури і методики, розробленої московськими нафтохіміками разом з українськими фахівцями.
Теоретична основа методу термічного каротажу була закладена А.І. Заборівським у 1932 році.
У 1933 році було розроблено електричний прилад для записування подавання бурильного інструменту при буріння.
Газовий каротаж було впроваджено у 1934 році.
У 1933 році у Баку, а в 1934 році у Грозному почали проводити геофізичні дослідження для оцінювання технічного стану нафтогазових свердловин.
Перший кульовий перфоратор з електричним запалом було впроваджено у 1933 році в Баку. Кумулятивні (безкульові) перфоратори були впроваджені у 1943 році.
З 1950 року записування каротажних діаграм проводиться автоматичними станціями, що підвищило якість і швидкість вимірів. Вдосконалення станцій пішло по комплексному шляху, коли за одне опускання зонду до свердловини виміряються кілька параметрів.