Отбор и изучение образцов пород в процессе бурения скважин

Отбор образцов пород. При роторном и турбинном бурении для отбора образцов пород из скважин в настоящее время применяют специальные колонковые долота. Эти долота разбуривают не всю поверхность забоя скважины, а лишь некоторое кольцо, оставляя в центре неразрушенный целик породы, называемый керном. Этот способ позволяет отбирать образцы пород разреза в том состоянии и той последовательности, как они залегают в недрах.

Отобранный керн поднимается на дневную поверхность, где его всесторонне изучают.

Извлеченный и осмотренный представителем геологической службы керн следует очистить от глинистого раствора и плотно уложить в специальный ящик, в той последовательности, в которой он был отобран, то есть в порядке возрастания глубины скважины. Кроме того, обязательно надо указать низ и верх керна. Если керн разбит, то при укладке в ящик совмещают площади раскола; рыхлый и рассыпающийся керн при укладке в ящик предварительно завертывают в чистую бумагу, а в случае необходимости прокладывают ватой.

Уложенный в ящик керн снабжают этикеткой, составленной в двух экземплярах. Этикетки завертывают в плотную бумагу и один экземпляр кладут в начале, а другой – в конце колонки керна.

Этикетку составляют по следующей форме.

Наименование партии, разведки, конторы бурения____________________________

Площадь_______________________________________________________________

Скважина №____________________________________________________________

Местоположение________________________________________________________

Дата отбора керна_______________________________________________________

Интервал проходки от_____________до__________ м _________________________

Выход керна________________________ м _______________%__________________

% образца

Краткое литологическое описание породы__________________________________

Надписи на этикетках делают мягким простым карандашом.

Если в заданном интервале отобрать керн не удалось, то в ящик также укладывают этикетку с указанием, что в каком-то интервале глубин вынос керна отсутствовал.

После укладки керна ящик закрывают крышкой и на его торцевой и боковой сторонах надписывают номер скважины и интервал глубин отбора керна. Упакованный керн сдают коллектору или отправляют в геологический отдел для дальнейшего изучения.

Современными колонковыми долотами можно отбирать керн в зависимости от его литологического состава – от 40 до 90% от пройденного интервала.

Для отбора образцов пород из стенок скважины в любом уже пройденном интервале применяют боковые грунтоносы. Однако следует иметь в виду, что отбор образцов боковым грунтоносом, небольшие. Их максимальная длина не превышает 70 мм, а диаметр 30 мм. Если учесть, что 10 – 20 мм длины образца приходится на глинистую корку, то становится ясным, что размеры образцов, отобранных боковым грунтоносом, не позволяют судить о степени их насыщения нефтью или газом, определить коллекторские свойства и элементы залегания пород.

Однако применение бокового грунтоноса является весьма полезным в интервалах, где по каким-либо причинам не удалось взять керна.

Вынос образцов при применении бокового грунтоноса колеблется от 100№ в мягких до нуля в твердых породах.

В твердую породу (плотный песчаник, ангидрит, известняк и др.) боек грунтоноса не проникает и не захватывает ее, поэтому боковые грунтоносы применяют только в песчано-глинистых отложениях.

Выбор интервала отбора керна. Выбор интервала отбора керна зависит от поставленных геологических задач.

В зависимости от поставленных целей скважины делятся на разведочные и эксплуатационные. В свою очередь разведочные скважины подразделяются на:

1) опорные;

2) поисковые;

3) разведочные на разрабатываемых площадях – для определения нефтегазоносности горизонтов, залегающих ниже известных;

4) оконтуривающие – для определения границ скважины;

5) оценочные – для выяснения остаточной нефтенасыщенности и физико-литологических свойств разрабатываемых горизонтов.

Опорные скважины бурят в слабоизученных в геологическом отношении районах, либо до кристаллического фундамента, либо, если фундамент залегает очень глубоко, до глубин, определяемых возможностями техники бурения.

В таких скважинах обязательно проводят сплошной отбор керна, применяя в то же время геофизическое, а также вспомогательные методы исследования.

В поисковых скважинах, которые, как правило, бурят на новых, еще не изученных месторождениях, рекомендуется также производить сплошной отбор керна, применяя одновременно другие методы исследования.

На месторождениях, где верхняя часть разреза изучена, а нижняя еще подлежит разведке, в хорошо изученном интервале можно ограничиться промыслово-геофизическими исследованиями, а в неизученном интервале производить сплошной отбор керна и другие методы исследования.

В разведочных скважинах, бурящихся с целью выяснения границ залежи и уточнения ее строения, рекомендуется отбирать керн в контактах свит, а также в зонах маркирующих прослоев. Обязательно надо проводить сплошной отбор керна и полный комплекс промыслово-геофизических и вспомогательных методов исследования в интервалах продуктивных горизонтов.

При бурении оценочных скважин необходим сплошной отбор керна по всей мощности продуктивного горизонта.

Для наиболее эффективного извлечения нефти и газа из недр рекомендуется производить отбор керна и детальное его изучение по всей мощности проходимых продуктивных горизонтов во всех эксплуатационных скважинах.

Изучение керна. По керну необходимо определить следующее:

1) наличие признаков нефти и газа;

2) литологическую характеристику пород и их стратиграфическую принадлежность;

3) коллекторские свойства пород-коллекторов;

структурные особенности пород и условия их залегания.

Предварительно признаки нефти и газа в кернах изучают на буровой в свежих образцах на поверхности излома. Дальнейшее более детальное исследование производят в геологическом отделе и лабораториях.

Керн, поднятый из нефте- или газонасыщенной части пласта, обычно не смачивается при нанесении на его поверхность капли разбавленной соляной кислоты. При макроскопическом изучении признаков нефти в керне следует иметь в виду, что тяжелая нефть дает обильные внешние признаки (нефть как бы сочится из керна), но на свежих изломах отсутствует запах бензина. Образцы же керна, поднятые из пластов, содержащих легкую нефть, почти не имеют видимых признаков нефтенасыщения. Свежий излом такого керна имеет влажную, быстро высыхающую поверхность и распространяет сильный запах бензина. Керны, поднятые из приконтурной зоны, содержат одновременно нефть и воду. Свежие поверхности их излома влажные и хорошо смачиваются каплей разбавленной соляной кислоты.

В геологическом отделе признаки нефти в керне изучают обычно при помощи бензиновой вытяжки. Для этого образец размельчают и помещают в пробирку, а затем туда наливают чистый бензин на 2 – 3 см выше образца. После этого содержимое в пробирке взбалтывают и оставляют на несколько минут в покое. Наличие нефти в изучаемом образце определяют по окраске бензина в желтый цвет или иной интенсивности. Вместо бензина для этой же цели применяют иногда более сильные растворители. Если трудно определить на глаз, окрашивается ли растворитель, то его фильтруют. Коричневая полоска, остающаяся на фильтре, указывает на наличие в образце признаков нефти.

В лабораторных условиях применяют более сложные и совершенные методы, например люминесцентный анализ, дающий возможность обнаружить в образце присутствие ничтожного количества битума.

При оценке признаков нефти в керне необходимо учитывать, что возможны ложные признаки, которые являются следствием попадания в него нефти при ликвидации аварий с бурильным инструментом посредством промывки скважины нефтью (так называемой нефтяной ванны).

Интенсивность признаков нефти в кернах нельзя связывать с возможным дебитом скважин, так как их обилие зависит главным образом от качества нефти.

Литологический состав породы определяют путем внешнего осмотра керна. При описании пород приводят следующие данные.

1. Для глин – цвет, слоистость, песчанистость, плотность, вязкость, жирность.

2. Для песков и песчаников – цвет, зернистость, однородность, окатанность и состав зерен, отсутствие или наличие цемента и его характеристику, глинистость, карбонатность. В первом приближении зернистость песков определяют на глаз и растиранием породы между пальцами. В крупнозернистом песке невооруженным глазом отчетливо наблюдаются отдельные зерна породы. При растирании между пальцами мелкозернистого песка ощущаются отдельные зерна, но глазом они четко не различаются. В тонкозернистом песке отдельные зерна при растирании не чувствуются.

3. Для карбонатных пород – наличие известняков, доломитов, мергелей.

Содержание в карбонатной породе известняка, доломита и мергеля определяют на глаз и по реакции с разбавленной соляной кислотой. Известняк при этой реакции бурно «вскипает» вследствие выделения углекислого газа, а доломит лишь слабо «кипит» в порошке.

Результаты исследования керна записывают в журнал описания пород в следующем порядке:

1) основная характеристика – песок, песчаник, глина;

2) переходная характеристика – песчанистая глина, глинистый песок или песчаник;

составная характеристика – прослои песка в глине.

Описываем породу в таком порядке, дают в то же время детальную ее характеристику по цвету, структуре, твердости.

Полное и стандартное описание кернов в значительной мере облегчает дальнейшую работу по составлению разрезов пробуренных скважин и их сопоставлению (корреляции). Стратиграфическую принадлежность пройденных пород определяют по обнаруженной в керне руководящей фауне или внешним признакам, характерным для того или иного стратиграфического горизонта. Если микрофауна и внешние признаки, по которым можно было бы определить возраст пород, отсутствуют, то пользуются результатами изучения комплекса микрофауны, проводимого в лабораториях.

Коллекторские свойства пород (гранулометрический состав, пористость и проницаемость) определяем путем лабораторных исследований.

По керну можно составить представление о возможных условиях залегания пород.

Условия залегания пород на глубине определяются путем измерения угла падения в керне при помощи горного компаса, а также изучения структурных особенностей образца. Для замера угла

падения в керне делают предварительно

скол по напластованию пород; если же

скола получить не удается, то угол замеряют

по имеющимся прослоям (рис. 1.) При замере

угла падения керн прислоняют к какой-либо

вертикальной плоскости и делают несколько

измерений, пользуясь отвесом горного

компаса. За угол падения принимают максимальный

замеренный угол.

При изучении условий залегания пород

необходимо учитывать искривление ствола

скважины. Так, в керне, поднятом из

скважины, искривленной вверх по восстанию

пород, замеренный угол падения будет меньше истинного. Если же скважина искривлена вниз по падению, то замеренный в керне угол падения будет больше истинного (рис. 2.). В этих случаях в результаты замеров необходимо вводить соответствующие поправки.

Брекчиевидное сложение породы, наличие «зеркал скольжения», а также жилы и прожилки кальцита или гипса свидетельствуют о существовании разрывных нарушений или трещин. На наличие разрывных нарушений может указывать и частая смена углов падения на небольшом интервале разреза («игра» углов).

В процессе бурения при прохождении зон нарушений часто наблюдается уход глинистого раствора, потеря циркуляции и обвалы.

Дата добавления: 2015-07-08