Геохимические методы исследования скважин
Геохимические методы исследования скважин
Содержание
Введение 3
1. Физико-химические
основы и методика
1.1 Газовый метод 3
1.1.1 Газометрия во время бурения 3
1.1.2. Газометрия после бурения 6
1.2 Люминесцентно-
1.3. Метод избирательных электродов. 8
1.4. Гидрогеохимический каротаж (ГГХК) 9
2. Применение геохимических методов 9
2.1. Газовый метод 9
2.2. Люминесцентно-
2.3. Гидрогеохимический каротаж 12
Список литературы 14
Введение
Двадцатое столетие характеризовалось бурным развитием геохимии нефти и газа. Особенно широко геохимические исследования нефти и газа, рассеянного органического вещества (ОВ) современных и ископаемых осадков нефтегазоносных бассейнов внедрялись в практику нефтегазопоисковых работ, начиная, с 40-х – 50-х годов. Геохимические методы позволяют более достоверно прогнозировать перспективы нефтегазоносности крупных территорий, разработать количественные методы прогноза нефтегазоносности, давать раздельную оценку перспектив нефте- и газоносности нефтегазоносных бассейнов. Комплекс геологических и геофизических методов поисков нефти и газа на базе «антиклинальной» теории решает задачу поисков нефтегазоносных структур. Следует отметить, что не все структуры, выявляемые геофизическими методами, впоследствии подтверждаются глубоким бурением. И далеко не все подтвержденные глубоким бурением структуры нефтегазоносны. Это вынуждает совершенствовать методику, изыскивать более эффективные модификации методов, повышающие результативность поисков. Задачей геохимических методов являются поиски не ловушек, а месторождений нефти и газа. Таким образом на данный момент геохимические исследования (геохимический каротаж) являются одним из эффективных методов изучения разрезов скважин.
К геохимическим методам,
получившим развитие при изучении разрезов
скважин, следует отнести газовый,
люминесцентно-
1. Физико-химические
основы и методика
1.1 Газовый метод
Газовый каротаж — метод
измерения, позволяющий определить
количество углеводородных газов, поступающих
в глинистый раствор при
Результаты газового каротажа позволяют выделить газонасыщенные пласты. Идея метода была выдвинута М. В. Абрамовичем, а его первоначальная разработка произведена М. И. Бальзамовым и В. А. Соколовым [7].
1.1.1 Газометрия во время бурения
Углеводородные газы нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений имеют различный качественный и количественный состав. Так газы нефтяных месторождений содержат до 50 - 60 % метана и до 40 50 % тяжелых углеводородов - этана, пропана, бутана и парообразных углеводородов - пентана, гексана и др. В газовых месторождениях тяжелых углеводородов немного (не более 2—3%), в то время как количество метана достигает 97—98%. Более высокая концентрация тяжёлых углеводородов свойственна конденсатным залежам. В составе пластовых газов встречаются также сероводород, углекислый газ, азот, водород и другие газы. Пластовые воды тоже содержат растворенные газы. Газонасыщенность поземных вод нефтегазоносных провинций колеблется от 0,5 до 5 м3/м3. Основными газовыми компонентами, растворенными в воде, являются азот и метан, в небольших количествах отмечается кислород, аргон, гелий, сероводород, этан, пропан и другие гомологи метана. В некоторых районах (Кавказ) в Пластовых йодах преобладает углекислый газ.
В водах, контактирующих с
залежами нефти и газа, преобладают
углеводороды, причем, вблизи нефтяных
месторождений заметно
Углеводородные газы в горных породах могут находиться в свободном и растворенном состоянии, в виде конденсата в водах и нефтях, я также в сорбированном состоянии.
Свободные и растворенные и воде углеводородные газы по составу (при прочих равных условиях) различаются незначительно, поскольку коэффициенты растворимости углеводородов в поде близки. В нефти лучше растворяются тяжелые газообразные углеводороды, благодаря чему растворенный в нефти газ обогащен ими больше, чем свободный.
Сорбированный газ по составу
заметно отличается от свободного и
растворенного газов. Он обогащен тяжелыми
компонентами углеводородных газов, обладающими
самыми высокими коэффициентами адсорбции,
возрастающими пропорционально
увеличению молекулярной массы углеводородов
(метан, этап, пропан, бутан и т. д.).
Горные породы имеют разные сорбционные
свойства по отношению к углеводородам.
Например, глинами углеводороды сорбируются
интенсивнее, чем песчаниками. Глинистые
частицы промывочной жидкости практически
не сорбируют углеводородных газов,
так как углеводороды не в состоянии
вытеснить с поверхности
При бурении коллекторов вследствие некоторого перепада пиления между промывочной жидкостью и пластом создаются условия для проникновения в пласт фильтрата этой жидкости и происходит заметное оттеснение пластового флюида из коллектора, особенно при наличии з нем крупных пор, трещин и каверн, а также при плохом качестве промывочной жидкости большой водоотдаче). Это явление опережающей фильтрации (или инфильтрации) может привести к искажению данных о газосодержании разбуриваемого пласта, которое необходимо учитывать при интерпретации результатов газометрии скважин в процессе бурения.
Газ, нефть и конденсат, попавшие в процессе бурения в промывочную жидкость, размешиваются в пей и транспортируются по скважине от забоя до земной поверхности. На пути следования постепенно снижаются давление и температура жидкости, вследствие чего происходят фазовые превращения газа.
Свободный газ, попав из пласта в промывочную жидкость, постепенно частично или полностью растворяется в ней. Жидкий газоконденсат по мере движения вверх по стволу скважины переходит в газообразное состояние. Газ, образовавшийся из газоконденсата, может частично или полностью растворяться и промывочной жидкости и транспортироваться на земную поверхность в свободном в растворенном состоянии. Аналогичные явления происходят и с нефтью, если имеющийся и ней газ находится лишь в растворенном состоянии. В отличие от конденсата, который весь переходит в газообразное состояние, из нефти выделяется лишь растворенный газ и частично - наиболее легко кипящие жидкие углеводороды.
Растворенный пластовой воде газ, в незначительном количестве попавший в промывочную жидкость, при транспортировке на земную поверхность находится, как правило, в том же растворенном состоянии. При высоком газосодержании пластовой воды газ частично может дойти до поверхности в свободном состоянии и растворенном в промывочной жидкости и нефти, в растворенном и адсорбированном состоянии в шламе и керне.
При подъеме углеводородного газа с забоя на земную поверхность первичный его состав, а следовательно, и компонентное соотношение не изменяются, что очень важно при прогнозировании тина залежи [1].
Таким образом, газометрия скважин в процессе бурения основа на том, что находящиеся в газоносных, нефтегазоносных и нефтеносных пластах углеводородные газы при разбуривании пластов переходят в промывочную жидкость и создают в ней зоны повышенной газонасыщенности. Эти зоны при проведении суммарного газового анализа по стволу скважины в процессе бурения отмечаются аномалиями на кривой суммарных газопоказапий ГСУМ и характеризуют пересечение газосодержащих пластов скважиной. Компонентный состав газа определяет тип залежи (газовая, нефтяная, обводненная).
Для проведения работ применяются
газокаротажные станции — автомашины,
в которых располагаются
1.1.2. Газометрия после бурения
Газовый каротаж после бурения проводится при возобновлении циркуляции промывочной жидкости после простоя скважины (спуско-подъемных операций, ремонтных и других работ). О газонасыщенности пластов при этом судят по содержанию в промывочной жидкости (глинистом растворе) углеводородных газов, поступающих из пласта в скважину в результате их фильтрации и диффузии. Этот процесс диффузии имеет место при технически правильном бурении скважины (давление столба промывочной жидкости превышает пластовое). В этом случае фронт диффузии, прежде чем попасть в скважину, преодолевает зону проникновения фильтрата глинистого раствора в пласт и глинистую корку. Интенсивность диффузионного потока возрастает по мере увеличения перепад концентрации и растворимости газов в нефти и воде. Физически свойства промывочной жидкости (вязкость и плотность) не оказывают существенного влияния на диффузионное поступление газа из пласта в раствор.
Существенной задачей при проведении газового каротажа после бурения является выбор оптимального времени перерыва циркуляции промывочной жидкости, необходимого для заметного ее газообогащения. Недостаточный перерыв циркуляции раствора приводит к пропуску залежи, а слишком большой — к значительному его распространению по стволу и затруднению локализации залежи. Проведенные расчеты, подтвержденные практикой, показали, что перерывы в циркуляции промывочной жидкости, вызванные спуско-подъемиыми операциями и другими, связанными с процессом бурения, в большинстве случаев достаточны, чтобы газообогащение раствора достигло величин, определяемых при газовом к гаже после бурения. Оптимальное время перерыва циркуляции промывочной жидкости колеблется в основном от 3 до 20 ч.
При газовом каротаже после бурения проводится непрерывная регистрация газосодержания струи промывочной жидкости в течение времени, достаточного для выхода двукратного объема этой жидкости с исследуемой глубины до земной поверхности. После бурения изучение суммарного содержания углеводородных газов ГСУМ производят как в глинистом растворе, заполняющем затрубное пространство, так и находящемся внутри бурильных труб. Газовая аномалия на кривой ГСУМ, соответствующая измерению внутри труб, повторяет (в перевернутом виде) конфигурацию то же аномалии на кривой, полученной в затрубном пространстве, она размещена ниже ее по глубине и характеризуется меньшими показаниями. Измерением двух кривых ГСУМ (в затрубном и внутритрубном пространствах) уточняют привязку газовых аномалий к глубинам и контролируют качество работ.
В период прекращения циркуляции глинистый раствор в результате диффузии обогащается газом в непосредственной близости от газоотдающего пласта. При погружении бурильных труб происходит вытеснение части глинистого раствора, что собой соответствующие перемещения вверх по скважине аномальной газовой зоны.
.Для определения истинной глубины размещения аномальных газопоказаний (до начала спуска бурильных труб) пользуются выражением:
Ни=На+Нк-На*VкVo,
где На — глубина аномальных газопоказаний, зафиксированная на кривой после спуска колонны (в м); Нк — глубина спущенной бурильной колонны к началу циркуляции (в м); Vо — объем 1 м открытого ствола скважины (в л); Vк — объем жидкости (в л), вытесняемой собственно колонной бурильных труб длиною 1 м.
С.помощью газового каротажа после бурения решаются те же Удачи, что и при газовом каротаже в процессе бурения с одной и той же степенью достоверности. Однако газовый каротаж после бурения обладает большей оперативностью, один отряд может обслужить значительное число скважин, что снижает стоимость работ этого вида каротажа [3].
1.2 Люминесцентно-
Люминесцентно-
Широко используемый в ГТИ вариант ЛБА - "метод пятна" является его простейшей разновидностью. В этом методе проба размельченного в ступе шлама насыпается в виде конуса на лист фильтровальной бумаги и смачивается растворителем. В результате, содержащийся в измельченной горной породе битумоид образует на бумаге пятно, являющееся объектом исследования. По форме пятна судят о количестве битумоидов, а по цвету о их качественном составе. При таком способе формирования объекта исследований невозможно говорить о какой-либо нормализации этого процесса, а следовательно, о сопоставимости результатов исследований и возможности каких-либо обобщений. Более того, оценка объекта исследований производится визуально, поэтому результаты исследований в какой-то мере субъективны [4].
Данный метод обладает
высокой чувствительностью. Он позволяет
выявлять в промывочной жидкости
малые количества нефти (1,01—0,005 %) [1].
Для повышения чувствительности
и получения более надежных данных
разработан усовершенствованный вариант
метода капиллярно-люминесцентного
анализа горных пород. Этот анализ используется
в компьютеризированном комплексе
ГЕОТЕК для сбора и обработки
данных о процессе бурения. Объектом
исследования является капиллярная
вытяжка, полученная следующим образом.
Навеска измельченной пробы горной
породы помещается в специальный
стаканчик и заливается растворителем
(чаще всего хлороформ). Содержащаяся
в пробе породы нефть вымывается
из навески растворителем. В образовавшийся
раствор вертикально
Яркость свечения сначала интенсивно возрастает пропорционально содержанию битумов в породе, затем становится менее интенсивной, а при содержании битумов более 0,1 % уменьшается (рис. 2) [1].
Люминесцентно-
1.3. Метод избирательных электродов.
Основой метода избирательных электродов является характерный ионный состав пластовых вод, сопутствующих некоторым полезным ископаемым. Так, пластовые воды нефтяных месторождений отличаются высокой концентрацией ионов хлора С1- и относительно низким содержанием ионов водорода Н+. Такая диспропорция в содержании ионов хлора и водорода оказывает соответствующее влияние на концентрацию их в промывочной жидкости, поэтому по ионному составу последней можно судить о наличии полезных ископаемых в пробуренных породах.
При исследовании разрезов скважин
методом избирательных
Однако полностью методика скважинных измерений и интерпретация данных метода избирательных электродов не разработана [1].
1.4. Гидрогеохимический каротаж (ГГХК)
Новый метод исследования
скважин, основанный на электрохимических
методах анализа состава флюида
и позволяющий решать разнообразные
задачи научно-исследовательского и
производственно-
ГГХК основан на применении
потенциометрии, то есть на измерении
разностей потенциалов между
электродами, погруженными в жидкость.
С точки зрения наличия (или отсутствия)
избирательной реакции
Важным элементом в потенциометрии является электрод сравнения (ЭС). В скважинной аппаратуре в качестве такого электрода используется хлорсеребряный ЭС. Это неполяризующийся излучающий электрод, обеспечивающий точность и стабильность каналов потенциометрии в реальных условиях ГГХК. Кроме того, ЭС - это неселективный электрод, потенциал которого не зависит от концентраций отдельных ионов, но зависит от электрических потенциалов в жидкости, что открывает возможности его использования для исследований электрических полей в скважинах .
2. Применение геохимических методов
2.1. Газовый метод
На практике газовый метод
включается в комплекс геофизических
методов и применяется в
Интерпретация данных газометрии скважин в процессе бурения предусматривает: 1) выявление в изучаемом разрезе залежей нефти и газа и определение глубины залегания пластов; 2) определение характера залежи (газовая, нефтяная, обводненная); 3) оценку кажущейся газонасыщенности исследуемых отложений.
Эффективность газометрии скважин при выделении продуктивных горизонтов при поисковых работах на нефть и газ составляет 75—80 %.
Газометрия применяется также при разведке угольных месторождений. Основная задача газометрии при разведке угольных месторождений — определение концентрации метана, который является взрывоопасным газом, что необходимо учитывать при строительстве и работе угледобывающих шахт. В комплекс газометрических исследований при разведке угольных месторождений входят: 1) регистрация кривой суммарных газопоказаний с помощью газометрической станции: 2) периодическое определение газонасыщенностн промывочной жидкости на входе и выходе путем отбора отдельных ее проб и их термовакуумпой дегазации; 3) определение остаточного газосодержания керна и шлама путем отбора проб угля и вмещающих пород, подня¬тых на поверхность, и их термовакуумной дегазации. Кроме того, научаются керн для установления границ между различными литологическими слоями и трещиноватость пород.
В связи с интенсивной добычей коксующихся углей на больших глубинах (700—800 м и более), где газы мало изучены, к определению газонясыщениости угольных пластов надо подходить строго. Газометрнческие методы здесь могут оказать существенную помощь [1].
С помощью газоанализаторов, имеющих чувствительность 10-5…10-6 %, фиксируется повышенное содержание углеводородных газов в пробах, отобранных непосредственно над залежью.
Недостаток метода заключается в том, что аномалия может быть смещена относительно залежи (за счет наклонного залегания покрывающих пластов, например) или же быть связана с непромышленными залежами.
Данные газометрии скважин после бурения используются для выявления залежей нефти и газа, определения их характера и глубины залегания.
О наличии (отсутствии) углеводородной залижи, в исследуемом разрезе, судят по насыщенности промывочной жидкости углеводородными газами. Для получения падежных результатов необходимо знать оптимальное время перерыва в циркуляции промывочной жидкости. Так как продолжительность простоев скважин бывает самой различной, то, проведя в этих условиях многократные наблюдения за газосодержаиисм промывочной жидкости и сопоставив времена простоев, определяют наиболее оптимальное время простоя. Общая эффективность этих работ при решении поисковых задач примерно 80 %.
Характер углеводородной залежи, как и при газометрии скважин в процессе бурения, устанавливают по результатам анализа состава углеводородного газа. При этом необходимо учитывать данные электрометрических, радиометрических и других методов исследования скважин .
2.2. Люминесцентно-
Результаты люминесцентно-
Геологическая интерпретация данных люминесцентного анализа сводится к выделению зон с повышенным содержанием битумов и установлению вероятной промышленной нефтеносности изучаемого объекта на основании комплексного анализа данных газометрии и других геофизических методов [2].
При интерпретации данных люминесцентного анализа могут возникнуть погрешности, обусловленные:
1) люминесценцией
скелета породы; многие минералы
(например, урановые минералы, натечные
формы кальцита) имеют спектр
люминесценции, близкий к
2) люминесценцией нефтей и нефтепродуктов, добавленных в раствор или поступающих из верхних пластов разреза; в тех случаях, когда загрязнение раствора нефтью и смазочными маслами неизбежно, следует знать характер их люминесценции;
3) различной интенсивностью
свечения ненарушенного
По данным люминесцентно-
Модифицированный
* получение новой
дополнительной геолого-
* выделение зон
в разрезе, где практически
полностью отсутствуют жидкие
легкие миграционные
* выделение верхней границы зоны начала генерации жидких углеводородов (рис. 3, б, в, г);
* ограничение интервала
залегания нефтесодержащих
* выделение залежи
в разрезе до проведения
* оценка среднего
относительного
* сравнение битумонасыщенности литофациальных комплексов, выделенных на одной площади (рис. 4);
* использование геохимической
информации при воссоздании
В последнее время выявилась
еще одна область применения модифицированного
люминесцентно-
Также сопоставление изменение среднего содержания миграционных УВ в разрезах скважин на одной площади позволяет выявить зону ухудшения качества флюидоупоров (рис. 4).
Таким образом применение модифицированного
люминесцентно-
2.3. Гидрогеохимический каротаж
Исследования, выполняемые с помощью ГГХК при разведке, мо¬гут включать решение следующих задач:
* изучение ионного
состава воды в процессе
* идентификацию и
оценку корреляции вод
* обнаружение аварийного
притока воды в скважине, определение
места поступления вод в
В число задач, решаемых с помощью ГГХК в процессе разработки месторождений, также входят:
* изучение изменений химического состава вод в процессе разработки;
* оценка гидродинамической связи Ластов;
* управление процессом закачки воды в пласт с целью увеличения нефтедобычи;
* контроль за процессом кислотной обработки скважин и качеством промывки после кислотной обработки;
* контроль технического
состояния скважин (
Экспериментальные исследования, проведенные на многих месторождениях, показали, что имеется практически линейна я взаимосвязь между концентрациями ионов натрия и хлора, что, позволяет использовать натриевый ИСЭ для косвенного определения концентрации хлоридов непосредственно в скважине [6].
Список литературы
1. Дьяконов Д. И.,
Леонтьев Е. И., Кузнецов Г. С.
Общин курс геофизических
2. Дахнов В. Н.
Интерпретация результатов
3. Итенберг С. С., Дахкильгов Т. Д. Геофизические исследования в скважинах. М., Недра, 1982. — 351 с.;
4. Конев С. Н., Давыдов
В. В., Борисов В. В.
5. Микерина Т. Б., Коноплев
М. Ю. Оценка флюидоупорных свойств покрышек
над залежами углеводородов по данным
модифицированного люминесцентно-
6. Купер В. Я., Рубцов М. Г., Хозинский Е. Ф. Применение гидрогеохимического каротажа при исследованиях нефтяных скважин. Научно-технический вестник Каротажник. — 116 – 125 сс. Гл. редактор Березовский Н. С. Выпуск №166 — Тверь; изд. «АИС», 2007 — 198 с.;

- Геохимические представления о техногенезе
- Геохимические представления о техногенезе
- Геохимическое воздействие человека на окружающую среду, на примере, Байкальского заповедника
- Геохимия грунтовых вод городских территорий
- Геохимия молибдена
- Геохімічне забруднення басейну річки Дністер
- Геохронология земли и геохронологическая шкала
- Геофизические исследования действующих скважин
- Геофизические исследования скважин
- Геофизические методы изучения внутреннего строения Земли
- Геофизические поля земли
- Геофильтрационный режим вод при опытных откачках
- Геохимические аномалии
- Геохимические барьеры и защита окружающей среды