Каротаж скважин
Прерогативой геофизического исследования скважины является обнаружение неисправностей и браков, которые могли появиться во время проходки ствола или монтажа обсадных колонн. Каротаж проводится на предмет соблюдения технологии бурения новых скважин. Метод позволяет определить герметичность обсадной трубы, ее местоположение относительно известняка и забоя.
В противном случае, грунтовые и поверхностные стоки непременно попадут в скважину. А это и ухудшение качества воды, и сокращение срока эксплуатации, и загрязнение водоносного горизонта, в целом.
Необходимость в каротаже скважин
По сути своей, это технология, с помощью которой обсадная колонна исследуется на наличие или отсутствие трещин и сварных разрывов. Кроме этого определяется глубина ствола, интервал до основного водопритока и его уровень.
Проведение таких работ гарантирует длительную и безотказную работу скважины. Проводятся они при инженерных и гидрогеологических изысканиях, для изучения разрезов и увязки с геологическим строением местности. При этом изучаются вопросы состава и свойств породы, в состоянии естественного залегания. По количеству задач, которые решаются методом каротажа, эту технологию можно отнести к самостоятельной области инженерных изысканий.
Итак, каротаж — это геофизическое исследование вскрытого геологического разреза (скважины). Работы ведутся на базе серийной разборной каротажной аппаратуры или геофизической станции наземного измерения. В составе электроразведочных и сейсморазведочных станций методика выявляет:
— трещиноватость, каверность, ослабленность интервалов и тектонические нарушения разреза;
— места просачивания воды в ствол;
— механические свойства грунтов, включая их влажность и объемный вес;
— фильтрационные свойства пород, минерализованность и дебит водоносного горизонта ;
— искривления ствола и изменения диаметра скважины;
— естественную температуру горной породы.
Таким образом, геофизический каротаж скважины можно отнести к элементу страховки, от нарушения технологии бурения, допускаемым во время проходки ствола.
Методы проведения каротажа скважины на воду
Из большого перечня способов геофизических исследований скважин на воду, наиболее часто используемыми считаются:
— кавернометрия — выявляются образовавшиеся пустоты вдоль ствола;
— инклинометрия — определяются углы отклонения оси относительно вертикали как обсаженной, так и не обсаженной скважины;
— видеокаротаж — контролирует состояние скважины при аварийных и ремонтных работах;
— гамма-каротаж, ориентирована на выявление естественной радиоактивности по разрезам.
Методика определения пустот, размерами до метра и более, которые образуются во время бурения в осадочных породах. В результате исследования вырисовывается кавернограмма — кривая изменения сечения скважины по мере ее углубления.
Дело в том, что по технической причине или геологической ситуации, диаметр пробуренного отверстия не соответствует номинальному сечению. Особенно это имеет место при пересечении интервалов глинистых пород. При подобных обстоятельствах, кавернометрия позволяет точно определить геологический разрез и установить образовавшиеся пласты — коллекторы. Метод применяется и для определения объема цемента, необходимого при заполнении затрубной пустоты, то есть заполнения каверны.
Ориентирована на определение угла отклонения по вертикали, то есть метод контролирует пространственное положение оси скважины. По способу исследования, используются электрические, фотографические и, реже, гироскопические.
Методика является своеобразным путеводителем при бурении ствола в заданном направлении и установлении фактической глубины залегания того или иного разреза. По глубине ствола, углу наклона и азимуту, строится проекция скважины, то есть инклинограмма. Имея соответствующие координаты, можно точно определить качество бурения и места подсечения геологических разрезов. Этому способствует инклинометр — датчик, измеряющий наклон различных строений по отношению к гравитационному полю, то есть инклинометрии. В набор прибора входит зонд, специальный измерительный кабель и считывающее устройство.
Технология предусматривает изучение скважинного пространства. Принцип заключается в спуске видеокамеры, который передает обзор на монитор. При этом на экране детально просматриваются изъяны, трещины обсадной колонны.
Оценивается техническое состояние фильтра и возможное наличие внутри трубы посторонних предметов или положение заклиненного насоса. Метод дает полную оценку и решение о скважине, то есть, суждено ей работать или она подлежит закрытию.
Метод осуществляется по аналогии радиометрии, с помощью различных типов радиометров. Электрические сигналы по кабелю записываются в виде диаграмм, которая выявляет пласты разного уровня радиоактивности. Часто гамма-каротаж применяется при строительстве скважин, для определения ее глубины. В этом случае обсадная колонна оснащается датчиками радиоизлучений, выполняющими роль реперов.
Так, при заполнении затрубного пространства, в цементный раствор добавляется радиоактивный элемент. Проводя гамму-каротаж, выявляют и объем каверны, на которую поднялась цементная масса затрубного пространства.
Таким образом,своевременные геофизические исследования скважины непременно предотвратят непредвиденные аварийные ситуации и сохранят водозабор исправным длительное время.
Каротаж и геофизические исследования скважин на воду
Для тщательного исследования состояния скважины используется совокупность определенных методик, имеющих название «геофизические исследования скважин». Подобные мероприятия проводятся с целью изучения состояния земных недр в околоскважинном пространстве для того, чтобы досконально просчитать дебет будущей скважины и её физические и геологические возможности. Такие виды исследований позволяют:
- Разработать проект эксплуатации скважины;
- Определить вид и количества газа в недрах;
- Точно определить возможный рабочий режим источника для исключения аварийных ситуаций в процессе его эксплуатации.
Получение максимально подробных данных об источнике в ходе исследования скважин позволяет максимально эффективно рассчитать способы добычи воды
Геофизические методы исследования скважин и изучения их резервов в кругах профессионалов называют каротаж. Каротажем называют тщательное отслеживание состояния горных пород вдоль всего ствола источника при помощи специального прибора, оснащенного определенной аппаратурой, который опускают в шахту скважины на электрокабеле. Подобные разведывательные действия требуют специальной подготовки, определенных глубоких знаний в области геофизики, геологии и других наук. Поэтому каротаж скважин проводится исключительно спецгруппами или подразделениями учёных, работающих в этой отрасли.
Важно: получение максимально подробных данных об источнике в ходе исследования скважин позволяет максимально эффективно рассчитать способы добычи воды и её подъема на поверхность с максимальным КПД работы источника.
Методы, используемые для изучения скважин
Чаще всего для того, чтобы провести тщательное исследование скважин специалисты используют такие виды работ:
- Исследования скважин в разрезе — электрокаротаж. Такая разработка считается одним из самых важных методов, позволяющих оценить степень искусственных и естественных полей всех пород, найденных в разрезе. Для проведения такого исследования скважин используются термические, магнитные, электрические, радиоактивные, акустические и многие другие методы.
- Исследования скважин на предмет их технического состояния.
- Выполнение прострелочно-взрывных работ для определения наличия газа в пространстве около шахты и в ней.
- Осуществления контроля над водоносным горизонтом.
Кроме перечисленного применяются и другие методики изучения.
Электрический каротаж
Электрокаротаж даёт возможность дифференцировать все породы, находящиеся в скважине
Такое исследование позволяет определить качество и уровень, а также частоту электромагнитных полей, возникающих произвольно между горными породами в разрезе колбы источника и жидкостью из скважины. Кроме того, такой метод изучения позволяет определить дно и потолок пластов с пористой структурой, играющих роль коллектора.
Помимо этого электрокаротаж даёт возможность дифференцировать все породы, находящиеся в скважине. Такие работы осуществляются при помощи зондов (фокусированных и нефокусированных). В первом случае используются зонды с 3-х, 7-ми и 9-ти электродные. Каждый из видов такого оборудования позволяет выявить количество и толщину пористых пластов, уклон пласта породы и азимут падения угла.
Во втором случае используются трехэлектродные зонды, а задачей электрокаротажа с нефокусированными зондами является определение данных по скважине на законах постоянного (не переменного) тока.
Акустические изучения
Зонд для акустического исследования скважины
Такой метод направлен на обнаружение исключительно упругих слоев горных пород в разрезе скважины. При помощи специального оборудования, спускаемого шахту, создаются колебательные движения. Отражательная способность пластов пород в тоннеле фиксируется одновременно несколькими приёмниками, смонтированными на том же оборудовании.
Данные расшифровываются по параметрам:
- Скорость движения и распределения колебательных волн;
- Скорость и уровень их затухания.
Важно: полученные данные в результате такого изучения позволяют оценить техническое состояние скважины и её устойчивость к воздействию водного потока в течение эксплуатации.
Радиоактивное исследование
Самым частым и востребованным считается ГК — гамма-каротаж
При таком способе геологического изучения колодца в разрезе является возможным получить представление о наличии тех или иных химических элементах, присутствующих в пластах горных пород. Метод исследования строится на применении естественных или искусственно созданных радиоактивных процессов, которые происходят в ядре атома самой воды или породистых пластов.
Для проведения радиоактивного исследования может применяться большое количество разновидностей методов. Однако самым частым и востребованным считается ГК — гамма-каротаж. При проведении такого мероприятия в шахту опускается специальное оборудование, которое отслеживает уровень естественных радиоактивных показателей вдоль всего ствола.
Еще один метод радиоактивного исследования ствола скважины — ГГК (гамма-гамма-каротаж). Основан на получении вторичного рассеянного гамма-излучения горными породами после умышленного облучения их гамма-квантами. Они спускаются в ствол также на специальном оборудовании.
РК (радиоактивный каротаж) позволяет определить наличие водных пластов в разрезе и пористость горных пород в скважине.
Каверномерия
Оборудование для измерения диаметра ствола скважины по всей высоте
Этот метод изучения буровых тоннелей базируется на изучении их диаметра на всех уровнях вдоль глубины. В совокупности с другими методами исследования скважин такой способ позволяет получить данные о возможной пористости горных пластов и их плотности. Так, существует такая таблица параметров:
- В случае сужения диаметра шахты речь идёт о наличии в ней пластов песчанника и других пористых (проницаемых) пород.
- Если наблюдается расширение тоннеля шахты, то в разрезе обнаружены пласты глины и других глинистых пород.
- Диаметр ствола скважины остаётся равным диаметру бура в тех местах, где есть пласты известняка и прочих крепки плотных пород.
Термоисследование (термокаротаж)
Данный метод строится на изучении изменения температурных показателей вдоль всей шахты на всю её глубину. Кроме того, в ходе исследования используется технология кратковременного нагрева или охлаждения скважины через накачку воды определенной температуры.
Такая метода даёт возможность получить данные о теплоёмкости и теплопроводности породных пластов, определить нахождение водоносного пласта или найти любые дефекты в смонтированной обсадной колонне (когда исследование проводится на обсадной трубе). Подобный каротаж может проводиться как в уже обсаженной шахте, так и в еще не обустроенной колбе.
Все перечисленные методы изучения буровых скважин как по отдельности, так и в совокупности являются максимально эффектными способами понимания природы земных недр на всю глубину колбы.
Каротаж это:
Каротаж (франц. carottage, от carotte — буровой керн, буквально — морковь)
геофизические исследования скважин, выполняемые с целью изучения геологических разрезов и выявления полезных ископаемых. Термин «К.», вошедший в практику горного дела, не вполне соответствует описываемому понятию. Вместо К. в научно-технической литературе также используются термины: геофизические методы исследования скважин, промысловая геофизика, буровая геофизика.
Первые геофизические исследования в скважинах — измерения температуры — были выполнены Д. В. Голубятииковым в 1908 на нефтяных промыслах в Баку. В 1926 братьями Шлюмберже (Франция) был предложен электрический К. скважин (метод кажущегося сопротивления). Высокая эффективность электрического К. обеспечила его быстрое внедрение в нефтяную промышленность и дала толчок для создания др. методов исследования скважин. В Сов. Союзе большой вклад в разработку теории, методики и техники К. внесли Л. М. Альпин, М. И. Бальзамов, Г. В. Горшков, В. Н. Дахнов, А. И. Заборовский, А. А. Коржев, С. Г. Комаров, Б. Понтекорво, А. С. Семенов, М. М. Соколов, В. А. Фок, В. А. Шпак и др. Важные исследования в области теории и методики К. выполнены в США (Г. Арчи, Г. Гюйо, И. Деваном, Г. Доллем, М. Мартеном, В. Расселом, М. Уайли и др.).
Геофизические исследования скважин осуществляются электрическими, магнитными, радиоактивными (ядерными), термическими, акустический (ультразвук) и др. методами. При их проведении вдоль ствола скважины с помощью геофизических датчиков, спускаемых на кабеле, измеряются некоторые величины, зависящие от одного или совокупности физических свойств горных пород, пересеченных скважиной. Сигналы от датчика передаются на поверхность и регистрируются наземной аппаратурой, установленной на автомашине (см. Каротажная станция ) в аналоговой (в виде диаграмм) или цифровой форме (рис. ).
При электрических методах исследования изучаются удельное электрическое сопротивление, диффузионно-адсорбционная и искусственно вызванная электро-химическая активности горных пород. На изучении удельного электрического сопротивления основываются методы кажущегося сопротивления, включая метод микрозондов (см. Микрокаротаж ), сопротивления экранированного заземления (боковой К.) и индукционный. Различие в диффузионно-адсорбционной активности пород используется в методе самопроизвольной поляризации, а способность пород поляризоваться под действием электрического тока — в методе вызванной поляризации. При магнитном методе измеряется магнитная восприимчивость горных пород. Радиоактивные (ядерные) методы основываются на измерении в скважинах естественного или искусственно вызванного радиоактивного излучения пород. В последнем случае применяются методы: нейтронный, гамма-гамма, наведённой активности и радиоактивных изотопов. Ядерно-магнитный метод исследования заключается в наблюдении за изменением эдс, возникающей в породе после её обработки поляризующим магнитным полем. При термических методах изучается температура в скважинах. Акустический (ультразвук) метод основывается на изучении скорости и затухания упругих волн в породах. Газовый каротаж и Люминесцентно-битуминологический каротаж относятся к геохимическим методам исследования. Иногда применяется исследование скважин, основанное на изучении механических свойств (разбуриваемости) пород в процессе бурения (механический К.).
В задачу геофизических исследований скважин входит: корреляция (сопоставление) разрезов скважин; определение литологии и глубины залегания пройденных скважиной пород; выделение и оценка запасов полезных ископаемых (нефти, газа, воды, угля, руд, строительных материалов); контроль за разработкой месторождений нефти и газа. К. — основной способ геологической документации разрезов глубоких скважин.
Лит.: Комаров С. Г. Геофизические методы исследования скважин, М. 1963; Померанц Л. И. и Чукин В. Т. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование, М. 1966; Дахнов В. Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин, М. 1972.
Схема электрического исследования скважины методами кажущегося сопротивления и самопроизвольной поляризации (по В. Н. Дахнову): а — разрез скважины (КС — каротажная станция; К — кабель; А, М, N и В — электроды; 1 — глины; 2 — пористые водоносные пески или песчаники; 3 — пористые нефтеносные пески или песчаники; 4 — плотные песчаники; 5 — гипсы); 6 — диаграммы кажущегося сопротивления (ρk ) и самопроизвольной поляризации (Uсп ).
Большая советская энциклопедия. — М. Советская энциклопедия. 1969—1978 .
Источники: http://byrim.com/remont-skvazhin/karotaj-skvajin.html, http://vodakanazer.ru/vodosnabzhenie/skvazhiny/geofizicheskie-issledovaniya-skvazhin.html, http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/93830/Каротаж
