Электрометрические методы исследования скважин

1.  ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН

Практически все скважины бурятся с применением глинистого бурового раствора. Он представляет собой воду с взвешенными в ней частичками глины с добавлением других веществ. Обычно давление столба глинистого раствора превышает пластовое давление, в результате чего промывочная жидкость, отфильтровываясь, проникает в пласт, образуя зону проникновения (рис.1.1). Глинистые частицы раствора, задерживаясь в порах породы, накапливаются на стенках скважины и образуют глинистую корку, которая приостанавливает дальнейшее проникновение фильтрата (поэтому диаметр скважины против проницаемых пластов меньше номинального - d_c ).

Изменение мощности глинистой корки против сходных пластов-коллекторов от скважины к скважине обуславливается изменением свойств бурового раствора. Часть зоны проникновения глубиной 10—12 см, непосредственно примыкающая к стенке скважины, называется промытой зоной (2), в ней промывочная жидкость и ее фильтрат составляют 80—90% общего содержания флюида в пласте. За промытой зоной следует зона проникновения (3) диаметром D, в которой содержится 50% фильтрата, и, наконец, за ней следует незатронутая часть пласта (4). Таким образом, имеется несколько составляющих, оказывающих влияние на результаты ГИС: буровой раствор, глинистая корка, промытая зона, зона проникновения и незатронутая часть пласта. В результате проникновения промывочной жидкости в пласт его физические свойства в прискважинной зоне изменяются. Но все же в ней остается от 10 до 30% пластовых флюидов, которые обнаруживаются методами ГИС.

Промывочная жидкость на нефтяной основе препятствует обвалу стенок скважины и растворению солей и гипса. Зона проникновения меньше, чем при бурении на глинистом растворе, в интервалах проницаемых пластов образуется тонкая битумная корочка.

После обсадки скважины эксплуатационной колонной, в проницаемых пластах за счет диффузии и перераспределения давлений начинается расформирование зоны проникновения, но полностью условия естественного залегания горных пород не восстанавливаются.

Электрометрические методы исследований в скважинах представлены двумя модификациями: методами сопротивлений и методом самопроизвольно возникающего электрического поля. При электрометрических исследованиях проводят измерения искусственно создаваемых или естественных  потенциалов электрического поля. Если скважина обсажена металлической колонной труб, то методы электрометрии неприменимы. Обсадная металлическая колонна проводит электрический ток и поэтому является экраном для исследования распределения электрических потенциалов в горных породах.

Для исключения этого негативного фактора применяют обсадку скважины трубами, не проводящими электрический ток (стеклопластиковыми или керамическими). В настоящее время найдена методика проведения электрометрических измерений в горных породах через проводящие обсадные трубы. Научились учитывать часть электрического тока замыкающегося на электропроводящие трубы и вводить в измерения необходимые поправки.

Применение для бурения высокоминерализованного бурового раствора в осадочных бассейнах имеющих соленосные толщи так же осложняет возможности электрометрии скважин и требует усложнения методики исследований и усложнения аппаратурного комплекса. В электрометрические исследования скважин вносят поправки за изменения диаметра скважины, проникновения фильтрата бурового раствора в проницаемые горные породы, отложения глинистой корки на стенках скважины.

1.1 Электромагнитные параметры горных пород и горизонтов

Горные породы отличаются своими электрическими и магнитными свойствами. Совокупность электрических и электромагнитных характеристик породы соответствует ее геологической природе. В основе методов электрометрии скважин лежит тесная связь между геологическими  и геоэлектрическими разрезами. Практический интерес представляет измерение следующих параметров:

-  r  –  удельное сопротивление,

-  e   –  диэлектрическая проницаемость,

-  m –  магнитная проницаемость,

-  c   – магнитная восприимчивость,

-  h –  поляризуемость,

-     a–  электрохимическая активность.

Горные породы – многофазные системы. Они состоят из твердой, жидкой и газообразной фаз, каждая из которых имеет различные электрические и магнитные свойства.

Горные породы, геологические пласты, имеющие различие электрических и электромагнитных параметров, измеренных в двух взаимно перпендикулярных направлениях, называются анизотропными. Такое свойство пород получило название анизотропии. Оно связано с наличием преимущественного направления трещиноватости пород, наличием слоистости, ориентировки частиц или зерен породы. Среда, в которой нет различия величин параметров при измерении в разных направлениях, называется однородной. Подавляющее большинство изучаемых пород обладает анизотропией. Однако при небольших значениях анизотропии, ею можно пренебречь и считать среду однородной, что уменьшает время необходимое для ее изучения.