Разработка и внедрение комплекса геофизической аппаратуры для электрических исследований в глубоких и сверхглубоких скважинах

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
6
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ И АППАРАТУРЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД В ГЛУБОКИХ И СВЕРХГЛУБОКИХ СКВАЖИНАХ.... 15
1.1. Методы исследования геологических разрезов скважин, основанные на изучении удельного электрического сопротивления горных пород........................................... 15
1.2. Геолого-технические условия проведения геофизических исследований в глубоких и сверхглубоких скважинах.................20
1.3. Краткий обзор состояния техники и методики электрического каротажа обычными зондами и бокового каротажа............... 27
1.4. Краткий обзор состояния техники индукционного каротажа
и ее методических возможностей..............................32
1.5. Краткий обзор и анализ методов и аппаратуры для исследования скважин микроустановками с фокусировкой
тока........................................................37
1.6. Основные требования к комплексу аппаратуры электрического каротажа глубоких и сверхглубоких скважин....................41
1.7. Выводы.......................................................50
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА 30ДД0ВЫХ УСТАНОВОК КОМП-
ЛЕКСА АППАРАТУРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА
51
2.1. Математическое моделирование задач теории бокового каротажа зондами с объемными электродами...................
51
2.2. Исследование и совершенствование зондовых устройств
для комплексных приборов индукционного каротажа.........
2.2.1. О причине погрешности измерения высоких значе-
62
ний удельного электрического сопротивления
пластов зондами индукционного каротажа
62
з
2.2.2. Зонд индукционного каротажа повышенной стабильности..................................................... 71
2.2.3. Выбор зондов для комплексных приборов индукционного каротажа.......................................... 75
2.2.4. Исследование характеристик зондов индукционного каротажа................................................... 80
2.2.5. Влияние скважины на результаты измерения зондами индукционного каротажа...................... 87
2.2.6. Зонд бокового каротажа малого радиуса исследования с улучшенными характеристиками по влиянию скважины.............................................. 94
2.3. Исследование и совершенствование зондовых устройств
бокового микрокаротажа.....................................104
2.3.1. Методика комбинированного способа расчета характеристик зондов бокового микрокаротажа 104
2.3.2. Разработка зондов бокового микрокаротажа............108
2.3.3. Характеристики зондов, рекомендуемых для практического применения.......................................113
2.4. Выводы......................................................122
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ АППАРАТУРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА ДЛЯ ГЛУБОКИХ И СВЕРХГЛУБОКИХ СКВАЖИН.............................................125
3.1. Телеизмерительная система на одножильном кабеле для
электрического каротажа глубоких скважин...................125
3.2. Исследование скважинной телеизмерительной системы
с частотной модуляцией и частотным разделением каналов........................................................131
3.2.1. Распределение полосы частот между каналами..... 131
3.2.2. Исследование характеристик телеизмерительной системы....................................................134
26
При проведении геофизических работ в скважинах на больших глубинах встретились с плохой проходимостью приборов по стволу скважины. Это происходит из-за вязких, утяжеленных промывочных жидкостей, которые иногда даже спекаются в условиях высокой температуры. Кроме того в результате длительного процесса бурения глубоких скважин и большого количества спуско-подъемов бурового инструмента в стволах скважин образуются желоба, каверны, уступы. Все это затрудняет спуск геофизических приборов и увеличивает вероятность их прихвата. Бурение глубоких скважин преимущественно заканчивается долотами диаметром 140...190 мм, хотя в отдельных районах по сложившимся технологическим причинам ряд скважин заканчивается долотами меньшего диаметра, например 105 мм. Малые диаметры глубоких и сверхглубоких скважин налагают ограничения на предельные внешние диаметры геофизических приборов.
Следует остановиться на особенностях условий исследования геологических разрезов, вскрывающих солевые отложения. Известны технологические трудности проходки соленосных толщ и исследования их геофизическими методами. При вскрытии соленосных толщ на обычных промывочных жидкостях последние осолоняются практически до насыщенных растворов. В этих условиях из-за высоких значений отношения удельного сопротивления исследуемых пластов к сопротивлению промывочной жидкости резко снижается эффективность широко применяемого геофизической службой комплекса электрических методов исследования скважин. Для преодоления технологических трудностей солевые и подсолевые отложения часто разбуриваются с применением непроводящих промывочных жидкостей, что ограничивает комплекс электрометрических работ. В этих условиях возможно применение индукционного каротажа, при проведении которого не требуется непосредственного контакта зондовой установки с исследуемой средой.
Таким образом, в связи с ростом темпов поисков залежей нефти
27
и газа и увеличивающимся объемом разведочных работ на больших глубинах остро возникла сложная в научно-техническом и инженерном отношении проблема исследования глубоких и сверхглубоких скважин геофизическими методами.
1.3. КРАТКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ТЕХНИКИ И МЕТОДИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА ОБЫЧНЫМИ ЗОНДАМИ И БОКОВОГО КАРОТАЖА
В отечественной практике при исследовании геологических разрезов скважин широко применяется боковое каротажное зондирование. Хорошее теоретическое обоснование метода и наличие методики обработки результатов скважинных измерений позволяют эффективно использовать метод в различных геологических условиях. Однако эффективность бокового каротажного зондирования снижается в случаях высокого удельного электрического сопротивления пород, сильно минерализованных промывочных жидкостях и частого переслаивания различных по удельному сопротивлению пластов. Возможность более точного определения удельного сопротивления пород расширяется при дополнении комплекса бокового каротажного зондирования результатами измерения зондом бокового каротажа [43 ]. Поэтому боковой каротаж находит все более широкое применение в практике промыслово-геофизических исследований.
В нашей стране боковое каротажное зондирование в глубоких скважинах проводится в основном с помощью аппаратуры КСП-1 и КСП-2, которая рассчитана на работу с одножильным бронированным кабелем. Аппаратура обеспечивает проведение стандартного электрического каротажа и бокового каротажного зондирования. Одновременно осуществляется регистрация показаний трех зондовых установок указанного комплекса и потенциала естественной поляризации пород. Высокие метрологические показатели аппаратуры и надежность ее в