Методы геофизических исследований скважины и их особенности

Что это такое, для чего проводятся?

ГИС или геофизическое исследование скважин на воду — это комплекс разведывательных мероприятий в отношении самой скважины или земного пласта, в котором ее планируется пробурить.

ГИС проводят с целью:

1. Определения наличия водоносного пласта в почве, глубину его залегания и дебит.
2. Исследования состава почвы, в котором пробурена скважина. Определяется также наличие вредных веществ, примесей, их концентрация.
3. Выявления дефектов скважинного ствола и причин их возникновения.
4. Проверки причин возникновения обвалов и наслоений песком и илом с целью проведения работ по их устранению и защите скважины.

Также ГИС может помочь:

1. Определить целесообразность ремонта и восстановления старых скважин.
2. Выявить наиболее удачное место для бурения нового источника с учетом дебита, типа почвы и химического состава воды.

Простыми словами, просто взять и пробурить скважину нельзя. Требуется конечное заключение специалистов каротажа о целесообразности бурения в данном месте (на участке).

Как называется совокупность ГИС в скважине?

Геофизические исследования проводятся совокупной разведкой по нескольким направлениям. Такой комплекс мероприятий называют каротажем.

Его принцип заключается в спуске специального зонда, к которому крепится:

• оборудование,
• датчики,
• камеры и микрофоны для сбора данных.

Виды

Рассмотрим, какие методы используются специалистами для ГИС.

Электрические

Электрическая разведка пласта выполняется с целью определения множества его параметров по электрическому сопротивлению. Исследование выполняется путем спуска в скважину электромагнитного зонда.

Электрический каротаж помогает определить:

1. Глубину и общий объем пласта.
2. Высоту от входа ствола скважины до дна бассейна.
3. Пористость почвы.
4. Расположение пласта, угол наклона.
5. Качество воды (соленость, степень минерализации).
6. Скорость наполнения пласта водой.
7. Качество почвы, ее разновидности и удаление друг от друга различных по типу пластов.

Подобные исследования проводятся с использованием не фокусированных или фокусированных зондов. Электрический каротаж дает практически полную оценку состояния, размеров, качества и типа пласта, а также информацию о жидкости в нем.

Радиоактивный каротаж

Этот вид изысканий помогает определить качество воды, на основе данных о породе, из которой состоит водоносный пласт. Выделяется 2 основных типа радиоактивного каротажа:

1. Гамма-каротаж (ГК). Исследование проводится на основе сбора данных по радиоактивным излучениям от пород, составляющих пласт.
2. Гамма-гамма-каротаж (ГГК). Это вид проверки радиоактивного излучения от породы после направленного ее облучения. Помогает проверить данные, полученные при первичном радиоактивном исследовании, а также точнее определить присутствие пород со слабым естественным излучением.

Данный вид проверки проводится также с использованием зондов, спускаемых в скважину. Основное преимущество подобных изысканий состоит в том, что излучение помогает выявить загрязненную воду из мест с радиоактивным загрязнением, часто находящихся за десятки или сотни километров от места бурения.

Газовые и механические

Механическая и газовая проверка проводится во время бурения разведывательных скважин:

1. Механические исследования проводятся с замером времени проходки от начала до конца бурения. Таким образом определяется тип грунта на всех участках скважины. Данная методика помогает определить параметры устойчивости породы, ее склонность к сдвигам и воздействию на обсадную колонну.
2. Газовый каротаж предполагает сбор информации о наличии газов в водяном пласте и породе. Сбор данных может проводится с уже имеющейся скважины или во время ее бурения, на основе исследования керна. Проверка проводится с использованием газоанализаторов.

Пластовая наклонометрия

Данный тип каротажа используется для определения расположения пласта и пород его составляющих относительно пробуренной скважины. Замеры проводятся с использованием прижимных микрозондов и поверхностного устройства контроля данных.

Данное исследование выявляет:

• угол залегания пласта;
• толщину породы;
• углы наклона по 4 точкам;
• ширину и высоту пласта.

Пластовая наклонометрия проводится совместно или после электрического каротажа, так как по многим параметрам учитывает данные электрического сопротивления породы.

Магнитные и ядерно-магнитные

Несмотря на свое название, этот тип разведки нельзя отнести к электрическому или радиоактивному каротажу. Исследование проводится на основе способности породы и воды (флюидов) к намагничиванию. В ствол скважины опускается постоянный электромагнит, который оказывает воздействие на водород.

В результате специалистам становится доступна следующая информация:

1. Общее пространство пласта и места осыпавшейся породы в нем.
2. Пористость породы.
3. Остаточную водо-насыщенность при полной откачке воды.
4. Пустое пространство и его насыщенность газами.

Увеличить качество данных при намагничивании помогает импульсный радиочастотный зонд. Сбор данных проводится после получения 1800 импульса и эха отклика породы.

Промыслово-геофизический контроль состояния

Данное исследование проводится на основе уже имеющейся и используемой скважины. Основные отличия от ГИС следующие:

1. Проводится контроль технического состояния скважины, в зависимости от времени эксплуатации и используемого оборудования.
2. Исследуются изменения водоносного слоя с учетом сезонных периодов.
3. Проверяется изменение дебита.
4. Характеристика насыщенности.
5. Характеристика пористости.

Также проводится проверка изменения размера и расположения пласта, сдвиги породы и их влияние на ствол скважины.

Какая используется аппаратура, какие к ней предъявляются требования?

ГИС, как комплекс из нескольких исследований, требует самого высокоточного оборудования. При разведке используются:

1. Высоковольтные кабели электрического питания с номинальной характеристикой до 660 Вольт.

   Кабели спускаются в ствол скважины и должны выдерживать не только высокое напряжение, но и нагрузку на растяжение до 250 кг.

2. Зонд. Является измерительным устройством при проведении электрического, радиоактивного, магнитного и ядерного каротажа. Используются для подачи высокого напряжения с целью определения электрического сопротивления.
3. Электроды. Составная часть зондов. Производятся в виде свинцовых стержней.
4. Цилиндрические свинцовые грузы. Используются в качестве спускаемого утяжеления, для контроля положения кабеля и оборудования. Производятся из свинца или чугуна.
5. Подъемники. Часто на базе автомобильного шасси. Применяются для спускоподъемных работ. Обеспечивают спуск каротажного кабеля с предельной скоростью 10 000 м/ч. минимальная скорость 50 м/ч.
6. Блок-баланс. Применяются в качестве направляющих элементов при спуске кабелей.
7. Датчик глубин. Отсчитывает глубину спускаемого кабеля вместе с подвешенным оборудованием.

При каротажных работах также используются наземные пункты сбора и обработки информации. В их число входят станции, аналоговые и цифровые лаборатории.

Интерпретация данных

Конечным результатом проведенных исследований является интерпретация данных. Она проводится специалистами геологической и геофизической службы, сотрудниками лабораторий и станций.

Дополнительно проводится учет данных по состоянию и расположению скважины, обработка результатов исследования кернов, химического состава воды и насыщения пустот газами.

Акт обмера выполненных работ

Это заключительный документ, который выдается подрядчиком (каротажной службой) заказчику исследования.

Документ включает в себя:

• данные о глубине залегания пласта, размере пласта;
• данные о породе, пористости;
• скорости возврата дебита;
• диаметре скважины;
• химическом составе воды;
• дебите;
• температуре;
• результаты каждого исследования;
• карта бассейна;
• графики и диаграммы по всем характеристикам скважины.

Также в акт включена таблица скорости прохождения пласта, глубине залегания каждого типа породы, количества спусков и подъемов.

В акт также включено:

• месторасположение скважины,
• дата проведения исследований,
• перечислены все специалисты каротажной бригады, задействованные при работах.

Видео по теме статьи

Основы методов ГИС рассмотрены в видео-лекции:

Заключение

Геофизическое исследование скважин крайне необходимо проводить перед бурением или ремонтом водяной скважины. Проверка позволяет существенно сократить затраты на проведение ремонта, указать на невозможность бурения или дальнейшего использования источника.

Исследование существенно сокращает затраты заказчика, так как включает в себя множество данных о характеристиках источника или сухости пласта.