Существующие способы определения выхода керна

Изучение месторождения

Физические и химические свойства полезного ископаемого, и, прежде всего, содержание в нем полезных компонентов, определяются при опробовании в процессе разведки месторождения. Отбираемые пробы подвергаются химическому анализу, результаты которого принимаются за основу для качественной характеристики месторождения и для подсчета запасов полезного ископаемого. При колонковом разведочном бурении пробой является поднятый из скважины керн. При недостаточном выходе керна в пробу может отбираться буровой шлам. При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые керн и шлам являются основными фактическими материалами, служащими для познания вещественного состава и физических свойств разбуриваемых горных пород и полезных ископаемых.

Для изучения геологического строения того или иного месторождения требуется получение кернового материала в необходимом количестве и нужного качества. Чтобы керн был представительным, т.е. достаточным для характеристики разбуриваемых пород и полезных ископаемых, наравне с качеством керна требуется еще и получение его в определенном количестве. Представительность керновых проб в большой степени зависит от полноты выхода керна, поэтому очень важно правильно определять процент его выхода.

Линейный способ

При линейном способе выход керна вычисляется как отношение длины полученного керна к длине пробуренного интервала скважины, т.е. по формуле

В к.л = ( L к / L р )× 100%

Весовой способ

При весовом способе выход керна может быть определен по формуле

В к.в = 127 m к / ( d к 2 L р У)

Объемный способ

Опробование полезных ископаемых

На практике часто имеет место низкий выход керна или неудовлетворительное его качественное состояние. Дело в том, что образование керна при бурении в породах с различными физико-механическими свойствами и при разном их положении в массиве является сложным процессом.

Представительность опробования

Работами ВИТР установлено, что представительность опробования при колонковом бурении определяется фактическим выходом керна, коэффициентом равномерности оруднения и степенью избирательности истирания компонента в керне при бурении (долей перетертого керна, приходящейся на рудный материал).

Следовательно, представительность опробования не зависит от диаметра керна. Если выход керна равен 100%, или коэффициент равномерности оруднения равен 1, или степень избирательности истирания равна 0, то погрешность керновой пробы будет также равна 0. К этому нужно стремиться и этого можно добиваться за счет повышения выхода керна.

Минимально допустимый выход керна

Минимально допустимый выход керна для данного месторождения (или типа руд) может быть найден по формуле

Таким образом, минимально допустимый выход керна не зависит от его диаметра, а только от величин, характеризующих свойства полезного ископаемого и заданную погрешность. С этой точки зрения тенденция к уменьшению диаметра скважин не должна вызывать возражений при условии получения достаточного количества кернового материала.

Минимально допустимые диаметры керна и бурения

Рекомендуемые минимально допустимые диаметры керна при бурении скважин (по Н. Г. Римчук) приведены в табл. 8.1.

Источник

Факторы, влияющие на выход керна

Тема 10

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
БУРЯЩИХСЯ СКВАЖИН

Отбор керна и шлама в скважинах.
Требования к керну

Получение образцов пород и полезных ископаемых при бурении скважин направлено на решение следующих основных задач: стратиграфическая привязка разреза; определение литологии вскрытых пород и их свойств; определение количественной и качественной характеристики твердого полезного ископаемого (мощности залежи, содержание полезного компонента и вредных примесей, а также ряда технологических показателей); оценка физико-механических свойств пород; определение наличия жидких и газообразных полезных ископаемых; привязка каротажных диаграмм ГИС к реальному разрезу скважины.

В зависимости от характера геологических исследований к образцам пород и полезных ископаемых при бурении скважин предъявляют различные требования. Так, при геологоразведочном бурении количество получаемой пробы должно обеспечивать представительность пробы: образец должен иметь ненарушенную структуру, не быть загрязненным, содержать полезные компоненты – твердые, жидкие, газообразные. Качество бурения геологоразведочных скважин определяется, в первую очередь, представительностью получаемых геологических проб, которые являются основанием для получения данных о строении геологического разреза, качестве и количестве полезного ископаемого, форме и размерах рудных залежей и т. д.

Факторы, влияющие на выход керна

В настоящее время представительность опробования многих полезных ископаемых обеспечивается керновым материалом, отобранным из пробуренных скважин, причем предполагается максимальный выход керна из интервала его отбора (интервала бурения с отбором керна), представительность полученных образцов горных пород при минимально допустимых диаметрах скважины. Но на практике далеко не всегда удается добиться 100 %-го выхода керна (из способов определения выхода керна наиболее распространен способ измерения длины извлеченного керна и соотнесения ее к длине пробуренного интервала) по различным причинам, которые рассмотрены ниже.

Установлено, что минимально допустимый выход керна не зависит от диаметра керна. В связи с этим все более усиливающаяся тенденция применения породоразрушающего инструмента малых диаметров при бурении скважин (как мероприятия, улучшающего технико-экономические показатели) не вызывает возражений при условии получения достаточного количества керна. В то же время установлено, что при прочих равных условиях с уменьшением диаметра скважины снижается и выход керна.

Приведенные данные указывают на то, что современная технология бурения требует для получения необходимого по качеству и количеству керна практически повсеместного применения эффективных средств и методов его отбора.

Выделяют следующие факторы, влияющие на формирование керна.

Геологические: петрографический состав, структура, текстура, степень метаморфизма, условия залегания горных пород, угол встречи скважины с плоскостью напластования, трещиноватость и другие – определяют физико-механические свойства пород, следовательно, их сопротивляемость разрушению.

Технические – факторы, связанные с конструктивными особенностями и условиями работы механизмов для получения керна.

Технологические: способ разрушения горных пород при бурении, продолжительность рейса[1] и скорость бурения, определяющие время воздействия на керн других факторов, способ удаления с забоя скважины продуктов разрушения горных пород, количество и качество очистного агента, конструкция кернорвателя и др.

Организационные: отсутствие контрольно-измерительных приборов, рациональных средств отбора керна, точного геологического разреза скважины, недостаточная квалификация персонала.

Для получения представительного керна, а также для обоснованного выбора технологических методов и специальных технических средств используются классификации горных пород по трудности отбора керна, и, в частности, классификация, разработанная еще в СССР ВИТР (Всесоюзным институтом техники и разведки).

Специальные технические средства для получения представительного керна при бурении геологоразведочных скважин выбирают в зависимости от 1) обеспечения необходимой геологической информацией (требования к выходу керна и его качеству); 2) геолого-технических условий применения специальных технических средств; 3) экономической эффективности применения этих средств.

Необходимый уровень геологической информации существенно различен при решении конкретных геологических задач. Для получения необходимой геологической информации технические средства рекомендуется выбирать по геолого-техническим критериям. Экономическую эффективность применения технических средств следует оценить в том случае, если несколько видов технических средств позволяют одинаково качественно решить поставленную геологическую задачу.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

При линейном способе выход керна вычисляется как отношение длины полученного керна к длине пробуренного интервала скважины. Считается, что этот метод не обеспечивает достаточно высокой точности измерений. Действительно, если поднятый на поверхность керн представлен мелкими кусками или плашками неправильной формы, плотно уложить их в кер-новый ящик, как правило, не удается. В результате этого длина керна оказывается завышенной. Следует отметить, что точность определения выхода керна линейным способом существенно возрастает при применении специальных колонковых снарядов, снабженных разъемной керноприемной трубой. В практике буровых работ линейный способ определения выхода керна распространен наиболее широко, что обусловлено его простотой и оперативностью. [16]

Отрицательно сказываются на выход керна по полезному ископаемому организационные недостатки буровых работ: отсутствие контрольно-измерительных приборов, рациональных средств отбора керна, точного геологического разреза по скважине, недостаточная квалификация обслуживающего персонала. [17]

Для увеличения процента выхода керна при гидроударном бурении коронками малых диаметров ( 76 и 59 мм) в трещиноватых и разрушенных породах применяется эжектор. Он устанавливается между гидроударником и колонковой трубой. [19]

Объемный метод определения выхода керна обычно применяется в тех случаях, когда поднятый на поверхность керн представлен в виде мелких частиц и плашек неправильной формы. В этих условиях объемный метод обеспечивает более точные результаты по сравнению с линейным способом. Если же керн поднят в виде столбиков или достаточно крупных плашек, по точности линейный способ не уступает объемному. [20]

При необходимости повышения выхода керна нетвердых полезных ископаемых и пород, разрушающихся при воздействии на них струи промывочной жидкости, а также при инженерно-геологических изысканиях и гидрогеологических исследованиях может применяться безнасосное бурение. [22]

Аналогичный способ повышения выхода керна применяют при забивке обсадной колонны без керноприемника в обводненные породы, отбор керна из которых невозможен без предварительного перекрытия их трубами. Устройство в данном случае включает поршень, соединяющий его с лебедкой трос и подвешенный на тросе груз. [23]

Более сложными по выходу керна являются породы и полезные ископаемые четвертой группы. Здесь для каждой подгруппы а, б и в требуется применять специальные колонковые наборы и соответствующие рациональные режимы бурения. [24]

Эжектор предназначен для повышения выхода керна при бурении в трещиноватых и разрушенных породах. [25]

В связи с неполнотой выхода керна представительность кер-новых проб значительно снижается по сравнению с представительностью бороздовых проб независимо от диаметра керна и от соотношения площадей поперечного сечения керна и борозды. Последнее относится не только к содержанию полезных компонентов, но и к определению мощности тела полезного ископаемого по керну. [26]

Применение описанных способов повышения выхода керна и устройств для их осуществления при бурении скважин с ПБУ возможно только при постоянно открытом верхнем конце забиваемой обсадной колонны, т.е. при забивке ее ударами по придонной муфте. [27]

Наиболее плохие результаты по выходу керна в этих условиях дают снаряды, раскрепляемые в проточках обсадной колонны. Лучшие результаты обеспечивают снаряды со статическо-динамическим нагружением керноприемника. Последние при подклинке керна зависают на нем, а обсадная колонна погружается в породы без снаряда. В зазор между башмаками колонны и керноприемника поступает керн, который не потерян, так как будет отобран следующим рейсом желонкой или забивным керноприемным снарядом. [28]

Представительность керновых проб при данном выходе керна зависит только от тех свойств руд, которые определяются изменчивостью ( неравномерностью) оруденения и избирательностью истирания полезного ископаемого в процессе бурения. [29]

Источник

Керн – цилиндрический монолит горной породы, полученный путем кольцевого разрушения забоя скважин при бурении

Главная > Документ

Лекция 1. ОТБОР И ДОКУМЕНТАЦИЯ КЕРНА

Керн – цилиндрический монолит горной породы, полученный

путем кольцевого разрушения забоя скважин при бурении

Керн служит основным материалом для изучения геологического строения разреза скважины, является главным прямым источником и носителем информации о свойствах горных пород, обеспечивая визуальное и непосредственное их изучение. Он используется для определения относительного и абсолютного возраста, вещественного состава, петрографических, физических, физико-химических и других характеристик горных пород на всех стадиях геологоразведочного и нефтепромыслового процесса.

Планирование отбора керна осуществляется геологическими службами предприятий, отбор керна производят буровые бригады в строгом соответствии с геолого-техническим нарядом на бурение скважины. Отбор керна регламентируется в зависимости от степени изученности территории глубинным бурением и назначения скважин [11].

На новых месторождениях в малоизученных районах с неустанновленной промышленной нефтегазоносностью при бурении первой скважины рекомендуется производить сплошной отбор керна равномерно по всему стволу, во второй и третьей – отбор керна ограничивается и приурочивается к определенным стратиграфическим и литологическим границам или перспективным и промышленным интервалам. В последующих поисковых и разведочных скважинах отбор керна производится лишь в пределах нефтегазоносных горизонтов.

На месторождениях, где верхняя часть разреза изучена, а нижняя еще подлежит исследованию, в изученном интервале нужно отбирать керн лишь в контактах свит (а также в зонах наличия маркирующих прослоев) или же применять каротаж (электрический и радиоактивный), а в неизученном интервале – производить сплошной отбор керна и другие указанные выше исследования.

На новых площадях в нефтегазоносных районах в первых двух-трех поисковых скважинах рекомендуется брать керн в пределах маркирующих и продуктивных горизонтов, а в последующих поисковых и разведочных скважинах отбор керна производится лишь в пределах продуктивных горизонтов.

В эксплуатационных скважинах керн для контроля за проходкой скважины, как правило, не отбирается, и все наблюдения базируются на данных каротажа и косвенных исследованиях. В этом случае керн берут лишь в продуктивном горизонте для его детального изучения, а также в маркирующих горизонтах и характерных контактах свит на тех участках расположения скважин, где тектоника и строение залежи требуют уточнения.

При бурении нагнетательных скважин также рекомендуется отбирать керн в интервалах залегания продуктивных пластов. Детальные сведения о характере коллекторских свойств пласта в значительной степени помогут освоению нагнетательных скважин и регулированию процесса заводнения.

Разрушенная по кольцевому затрубному или внутреннему пространству порода выносится на поверхность промывочной жидкостью или сжатым воздухом (газом), нагнетаемым в скважину буровым насосом или компрессором, а керн входит в колонковую трубу.

Периодически (через 0,5–6 м и более) керн заклинивают, отрывают от забоя, поднимают на поверхность вместе с колонковым снарядом и извлекают из колонковой трубы. Извлечение керна из бурового снаряда осуществляется работниками буровой бригады в присутствии геолога. Применяют почти непрерывную транспортировку керна по внутренней полости колонны труб на поверхность; при этом керн извлекается аккуратно, без нарушения его ориентации с обязательной фиксацией глубины отбора керна в скважине.

Первичная раскладка керна осуществляется прямо на буровой. Керн очищают ветошью, бумагой или отмывают от бурового раствора в емкости с водой, затем укладывают в специальные керноприемные ящики или на землю в строгой последовательности с его извлечением из колонковой трубы.

Интервалы, из которых поднят керн, разделяют деревянными брусьями, досками и т.д. Одновременно подписывают (на разделителях или на этикетках) глубину отбора, проходку и выход керна.

Мелкие кусочки и обломки керна, последовательность которых невозможно установить, помещают в мешочки или заворачивают в плотную бумагу и укладывают в ящики в той же последовательности, что и керн.

Если в назначенном интервале керн не отбирался, в ящик укладывают этикетку с указанием, в каком интервале глубин вынос керна отсутствовал.

К сохранности и качеству керна предъявляются требования, обеспечивающие достоверность сведений о составе и строении вскрытых скважиной горных пород и полезных ископаемых. Контроль и наблюдение за условиями и качеством керна осуществляются представителями технологической и геологической службы предприятий.

Сохранность керна оценивается его линейным или объемным выходом – процентным отношением суммарной длины (или фактической массы) поднятого керна к длине пробуренного интервала (или расчетной массе для пробуренного интервала) скважины. Выход керна регламентируется инструкциями. Доля керна при сплошном отборе в общем информационном обеспечении геологоразведочных работ может достигать 70–80 %.

При бурении снарядами серии КИМ выход керна составляет 90 % и более (из неконсолидированных пород не менее 75 %). Стопроцентный выход керна позволяет с полной достоверностью изучать горные породы, пересечённые буровой скважиной, и определять запасы полезного ископаемого.

К специальным методам извлечения керна относятся отбор ориентированного керна и герметизация керна.

1.1. Отбор ориентированного керна

Отбор ориентированного керна позволяет уточнить геологическую модель залежи, определить потенциальную нефтедобычу, режим разработки месторождения и др., так как дает точную геологическую информацию:

об углах падения пластов,

о направлениях их простирания,

о пространственном распределении характеристик коллекторов,

о тенденциях изменения пористости и проницаемости.

Ориентация керна достигается при помощи специального чертящего башмака, расположенного ниже кернорвателя, который выполняет на керне три насечки. Одна насечка служит для идентификации, две других расположены от нее под углом 135° по окружности поперечного сечения керна.

Пространственная ориентация поднятого на поверхность керна осуществляется по результатам его палеомагнитного анализа и определения положения насечек, нанесенных на керн, относительно сторон света (направления север–юг).

1.2. Отбор герметизированного керна, герметизация керна

Отбор герметизированного керна продиктован необходимостью прямого определения по керну пластовых значений нефте- и газонасыщения и установления фазового состава флюидов. Информативность герметизированного керна выше керна, отобранного без герметизации, так как кроме сохранения остаточного водонасыщения в герметизированном керне возможно сохранение нефте- и газонасыщения, а также и температуры при термостатировании керноприемника, благодаря чему обеспечивается возможность:

прямого определения по керну пластовых и текущих значений нефте- и газонасыщения;

сохранения фазового состава флюидов, что особенно важно при отборе керна из газогидратных залежей.

Отбор герметизированного керна осуществляется герметическими керноотборными снарядами. Они обеспечивают (после отделения керна от забоя) герметичное перекрытие керноприемника в нижней и верхней частях. При этом исключается гидродинамическое сообщение полости керноприемника, заполненного керном, со скважиной и сохраняется забойное давление.

При отборе герметизированного керна выполняются следующие операции:

бурение с отбором керна герметическим керноотборным снарядом, оснащенным аппаратурно-измерительным комплексом записи термобарических параметров в полости керноприемника;

контроль герметичности керноприемника снаряда на поверхности;

ступенчатая дегазация керноприемника с замером расхода и отбором проб газа для его последующего анализа;

разгерметизация керноприемника и извлечение керна;

считывание данных аппаратурно-измерительного комплекса, их компьютерная обработка и интерпретация;

обработка, экспресс-анализ керна, препарирование и консервация образцов.

При отборе герметизированного керна используют специальные пластиковые тубы.

Консервация углеводородов в образцах керна может быть проведена также после подъема его на поверхность. Она проводится в целях сохранения остаточных флюидов для последующего определения нефтенасыщенности. Консервация осуществляется в отдельных образцах керна, отобранного из интервалов с признаками углеводородов. Наиболее простой и распространенный способ консервации керна – герметизация в расплавленном парафине (парафинизация керна).

Сразу после извлечения керна из керноприемника и раскладки его на буровой керн с помощью ткани, увлажненной в дизельном топливе, быстро очищают от бурового раствора и упаковывают в полиэтилен. На поверхность полиэтилена крепится этикетка с указанием площади, номера и интервала отбора керна, места взятия образца керна. Подготовленный таким образом образец обтягивается марлей, перевязывается шпагатом и для равномерного покрытия несколько раз погружается в расплавленный парафин, температура которого 70–90° С.

Далее на парафин накладывается новая этикетка (с теми же выходными данными), а образец снова опускается в парафин. Погружение осуществляется неоднократно (каждый раз следят за тем, чтобы парафин, пропитывающий марлю, затвердел) до тех пор, пока образец равномерно не покроется слоем парафина. При этом нужно следить, чтобы надпись на этикетке легко читалась.

Запарафинированные образцы укладываются в ящики строго в соответствии с местоположением их в керновой колонке. Для отправки на лабораторные исследования запарафиненные образцы пород помещают в металлические банки с плотно закрывающимися крышками. В целях предохранения парафиновой оболочки от повреждения образцы перекладывают мягкой бумагой, ватой и т. п. Правильное выполнение перечисленных операций обеспечивает консервацию начального содержания воды и нефти в течение нескольких недель.

1.3. Укладка и документация керна

Поднятый и очищенный от бурового раствора керн подвергается предварительной подготовке. Она включает в себя укладку образцов в ящики, упаковку ящиков и операции по их маркировке, а также составление сопровождающих керн документов.

Укладка керна производится в специальные керновые ящики, изготовленные из дерева и разделенные на продольные секции шириной чуть более диаметра керна с пятью (для керна d=80мм), четырьмя (для керна d=100 мм) или шестью (для керна d=60 мм) продольными секциями.

Ящики изготавливаются из строганой доски хвойных пород толщиной 20-25 мм с размером по длине между внутренними стенками строго 1 м.

Ящик обвязывается металлической лентой или проволокой. Крышка закрепляется на шарнирах.

Кроме деревянных ящиков, керн укладывают также в картонные коробки, состоящие из двух секций длиной по 1 метру и пластиковые пеналы.

Деревянные ящики и пластиковые тубы чаще всего используют для перевозки керна, картонные коробки – при закладке керна на постоянное хранение.

Керн укладывается последовательно (слева направо) в порядке возрастания глубины скважины в строгом соответствии с его положением в колонковой трубе (укладка в «строчку»). Запрещается укладывать керн в ящики «змейкой» – в два и более рядов в одной секции ящика. В случаях, когда керн не помещается в ящик, керновая колонка разбивается на куски, при укладке куски совмещают по плоскости раскола.

Уложенный керн, сопровождается этикеткой, по высоте и ширине соответствующей размерам ячейки ящика (80:80; 100:100; 60:60 мм) и выполненной из фанеры или строганой тонкой рейки. Этикетка (бирка) составляется в двух экземплярах: первая помещается в начале интервала отбора керна, вторая – в конце. Надписи на этикетках должны быть выполнены шариковой ручкой, водостойким фломастером или маркером. Нельзя делать записи на бумаге, картоне, щепках, ткани и других подручных материалах.

На этикетке указываются:

название площади (месторождения),

номер керна (его начало, продолжение, конец керна),

интервал отбора керна,

выход (вынос) керна (метры, %).

В конце керновой колонки поперек торца перегородки ящика делается зарубка, и с двух сторон от нее подписываются интервалы отбора керна с пометкой «конец керна» (слева) и «начало керна» (справа); стрелкой от начала интервала указывается направление укладки керна. В начале и конце ящика также помещаются этикетки, на которых кроме вышеперечисленных сведений дополнительно указывается номер ящика и «начало керна №___», «продолжение керна №___» или «конец керна №____ ».

Маркировка ящиков. Деревянные ящики обязательно снабжаются крышками, что обеспечивает сохранность керна при транспортировке и хранении. Крышка закрепляется на шарнирах, другой край крышки при транспортировке закрепляется гвоздями.

В деревянных ящиках крышки после заполнения ящиков керном забиваются гвоздями, ящики укладываются в штабели для отправки на хранение в кернохранилище.

Во избежание путаницы все ящики нумеруются и маркируются, а в штабеле соблюдается их последовательное размещение.

Подписи делают на торцевых и лицевой сторонах ящика, а также на его крышке.

На лицевой стороне подписывается (номер ящика, название площади (месторождения), номер скважины, год отбора, номер керна (его начало, продолжение, конец керна), интервал отбора керна, проходка (метры), выход (вынос) керна (метры, %).

ЯЩИК № 31. ТУЛЬ-ЕГАНСКАЯ ПЛОЩАДЬ, СКВ. 10, 2005 г.

(КЕРН № 1 – НАЧАЛО). ИНТ. 2766,0–2772,2 м.

ПРОХОДКА 6,2 м. ВЫНОС КЕРНА 6,2 м (100 %)

На боковых торцевых сторонах и на крышке ящика подписывается номер ящика, площадь и номер скважины и, в случае необходимости, дублируются другие данные. Кроме этого наносят стрелки, указывающие направление укладки керна.

В левом верхнем углу ящика указывается «верх», в правом нижнем – «низ», соответствующие верхней и нижней частям интервала с отбором керна. Подписывается номер ящика.

Заполненные керном ящики вывозятся со скважины и передаются по акту в стационарное кернохранилище.

Документация керна. На отобранный керн в рабочем журнале составляется ведомость отбора керна, в которой в табличной форме фиксируется информация, получаемая при проходке скважины: номер керна, номера долбления, интервалы отбора керна, вынос керна. Это наиболее стабильная часть данных, которая подлежит уточнению и восстановлению, но фактически не меняется со временем. Основными источниками этих данных являются записи в буровых журналах и на этикетках, сопровождающих керновый материал.

В ведомости указывается также количество ящиков, приводятся сведения поинтервального уложения керна в ящиках, общая длина пройденного с отбором керна интервала и общий выход керна. Вся составленная документация подписывается документатором керна, проставляется дата.

К качеству отбора керна и его документации предъявляются повышенные требования, так как точность любых геологических построений напрямую зависит от того, насколько полно и качественно отобран, уложен и задокументирован керн.

1.4. Подъем, отбор и подготовка шлама к анализам

В общем комплексе оперативных методов изучения разреза в процессе бурения большая роль принадлежит также исследованию шлама.

Шлам – мелкие кусочки породы, полученные при бурении

и поднятые на поверхность струей бурового раствора

Шлам поднимается на поверхность при чистке скважины специальными приборами (желонками, ложками, стаканами и т.д.).

Необходимость отбора шлама определяется малым выходом керна при вскрытии и отборе слабосцементированных, пористых и проницаемых разностей. Своевременный и качественный отбор шлама при проведении геологического контроля имеет большое значение. Интервал отбора проб шлама устанавливается в зависимости от необходимой степени точности изучения разреза скважины. Для детального изучения разреза образцы шлама отбирают через 5 м проходки в интервалах, где керн отбирался сплошь.

В интервалах, из которых керн не отбирался, а также на перспективных участках разреза шлам отбирается через каждые 1–2 м проходки. При больших скоростях бурения с глубин от 500 м до 1000 м шлам можно отбирать через 15–20 м. В случаях появления газовой аномалии отбор шлама производится вне зависимости от отбора предыдущей пробы. Время отбора выбирается таким, чтобы обеспечить получение шлама с интервала проходки 0,5–1 м.

Отбор шлама производится в строго определенном месте у устья скважины в желобной системе в потоке выходящего бурового раствора с применением шламоотборников непрерывного или эпизодического действия. Для отбора шлама применяется также набор сит, через которые пропускают из скважины буровой раствор с добавленной в него водой во избежание засорения сит. Отбор производится непосредственно на сетке с помощью скребка. Оставшиеся на ситах обломки породы осторожно промывают водой, просушивают, укладывают в бумажные или полиэтиленовые пакеты или пробирки и снабжают этикетками.

В летнее время на сбросе с вибросита можно установить шламонакопитель удлиненной формы. Так как зимой возможно замерзание шлама, то шлам удобнее отбирать непосредственно с сетки из естественных накопителей, образованных из смерзшихся кусочков шлама.

Наиболее информативной фракцией являются частицы размером 3–7 мм. Место преимущественного сбора этой фракции будет зависеть от перераспределения частиц шлама при движении по виброситу. Частицы крупнее 7 мм характеризуют обвальную породу и представляют собой остроугольные обломки, порой больших размеров. При роторном способе бурения и применении долот истирающего типа шлам имеет более мелкие частицы размером 0,5–3 мм, а часто разбивается до отдельных зерен и выносится в небольшом количестве.

Обломки, крупнее 0,3 мм, отстают от потока бурового раствора. Это осложняет привязку полученных обломков к глубине их залегания.

Поэтому при взятии образцов шлама следует отмечать глубину, соответствующую положению забоя скважины в данный момент. Учет запаздывания подъема шлама в струе глинистого раствора при записях глубины скважины производится и определяется в каждом отдельном случае по практическим данным в зависимости от глубины и скорости движения струи раствора.

Для привязки проб шлама к истинным глубинам отбора рассчитывается время отставания шлама (Тш) в минутах, т.е. время движения выбуренных частиц шлама от забоя до шламоотборника, по формуле:

где: а – коэффициент, зависящий от площади кольцевого пространства, вращения бурильных труб, состояния ствола скважины (при роторном бурении а =1,14; при турбинном – а =1);

V КП – скорость движения бурового раствора в кольцевом пространстве, м/с.

Н – глубина забоя скважины на момент расчета.

При остановках циркуляции бурового раствора необходимо учитывать оседание частиц шлама во время ее перерыва.

Корректировку отставания можно проводить также по вскрытии коллекторов: определяют интервал коллектора по каротажу и засекают время выхода песчаников на устье (можно на вибросите) скважины.

Отобранные пробы шлама отмываются от бурового раствора холодной водой непосредственно на буровой или в станции. При бурении на известково-битумных растворах шлам промывается сначала дизельным топливом, затем теплой (40–60° С) водой.

Образцы шлама подлежат изучению и долговременному хранению наравне с керновым материалом. Шлам укладывают в ящики, соблюдая последовательность извлечения его из недр, документируют.

В лабораторных условиях при изучении литологического состава шлама проводится предварительный просмотр всей пробы под бинокулярным микроскопом с целью выявления специфических особенностей, затем, если пробы шлама большие, или его нужно срочно отправить на другие аналитические исследования, шлам четвертуют, оставляя для изучения его четвертую часть. Для этого аккуратно, по возможности вертикально, шлам высыпают на ровную поверхность, покрытую листом кальки так, чтобы на поверхности образовалась конусообразная горка. Разделителем (например, линейкой и т.п.) горку насыпанного шлама разделяют на 4 одинаковые части. В случае необходимости полученную четверть можно четвертовать еще раз.

Отобранные пробы шлама в лаборатории отмываются дополнительно холодной водой (шлам часто поступает плохо отмытым) и высушиваются при комнатной температуре. В реальных условиях шлам представляет собой смесь воды и частиц, разрушенных пород забоя и стенок скважины, бурового снаряда, обсадных труб, истирающего материала. Поэтому перед проведением анализа производится расшламовка пробы шлама на литологические разности и отбраковка посторонних примесей.

Делается это весовым способом с применением набора сит или при помощи бинокулярной лупы. Отбирается 5 см 3 (100 шламинок 3–7 мм) шлама. Определяется процентное содержание литологических разновидностей. По преобладанию или появлению тех или иных обломков пород и зерен определяют литологический состав пород, разбуривающихся в известном интервале глубин.

С применением бинокулярного стереоскопического микроскопа в пробе выделяется основная порода, определяется цвет основной и обвальной породы, плотность основной породы. При проведении дополнительного комплекса исследований измеряются газонасыщенность и окислительно-восстановительный потенциал пород, после чего шлам высушивается. После осушки проводится фракционный анализ шлама, макро- и микроописание, определяется процентное соотношение литологических разностей.

Образцы шлама описываются в том же порядке, что и керн. При описании литологических разностей шлама определяется их состав, цвет, оттенок, характер окраски, текстурно-структурные особенности пород, минеральные и органические включения, отмечаются вторичные и акцессорные минералы.

Описание шлама заносится в геологический журнал.

По результатам исследования шлама с привлечением каротажа проводят литологическое расчленение разреза, строят литологические колонки и шламограммы.

При изучении шлама нельзя получить детальную послойную характеристику разрезов (как при исследовании керна); можно установить лишь общий литологический состав пород и их смену, а иногда уловить обломки пород, характеризующие маркирующие горизонты.

1.5. Отбор образцов пород из стенок скважины

Отбор керна из стенок скважин применяют, в случаях, когда:

скважина пробурена с низким выходом керна;

затруднена (или невозможна) оценка нефтеносности пласта из-за неблагоприятного сочетания литологических факторов;

некачественно проведен электрокаротаж: фильтрат промывочной жидкости глубокого проник в пласт и размеры зоны проникновения превышают радиус исследования применяемых электрометрических методов;

повышена минерализация фильтрата промывочной жидкости, вследствие чего удельное сопротивление нефтепродуктивного пласта по данным бокового зондирования (БКЗ), получается низким;

требуется более уверенная оценка продуктивности пластов, выделенных по геофизическим данным как «возможно продуктивный».

Важной особенностью отбора образцов из стенок скважин является то, что отбор может быть осуществлен после геофизических исследований скважин, что дает возможность уточнить характеристику интервалов, неоднозначно интерпретируемых по геофизическим данным. Кроме того, с помощью этого метода можно детального исследовать пласт не только в вертикальном разрезе скважины, но и по его простиранию.

Метод отбора керна из стенок скважин позволяет эффективно решать следующие геологические задачи.

1. Изучение стратиграфического возраста, структурных и текстурных особенностей, химического, гранулометрического и петрофизического составов пройденных скважиной пород.

2. Определение пористости, проницаемости и остаточной нефте- и водонасыщенности.

3. Уточнение нефтенасыщенности пластов и определение их границ в разрезах, где однозначная интерпретация результатов геофизических исследований затруднена.

4. Изучение пород, слагающих отдельные стратиграфические комплексы, в новых районах, а также на старых площадях в случае их аномального строения.

5. Изучение влияния литологии и насыщенности пластов на конфигурацию кривых электро- и радиометрии, а также калибровка кривых пористости и нефтенасыщенности по данным лабораторных исследований специально отобранных кернов.

Отбор образцов из стенок скважин осуществляется с помощью стреляющих или сверлящих керноотборных снарядов (грунтоносов), спускаемых на кабеле. Исходя из того, что стреляющие керноотборные снаряды сильно разрушают породы, исследование которых из-за малых размеров частиц сильно затруднено, особенно определение коллекторских свойств, более предпочтительны боковые сверлящие керноотборники, позволяющие получать образцы длиной от 5 до 30 мм.

Отбор необходимого числа образцов горных пород из пласта зависит от представительности ранее поднятого керна, однородности пласта, а также от требуемой информации, которую следует получить в результате исследований. Чаще всего образцы пород для лабораторного исследования отбираются через каждые 0,5 м мощности продуктивной части выдержанного пласта и 0,25–0,3 м – из невыдержанного пласта.

В образцах из стенок, как и в образцах из ствола скважины, определяются:

физические параметры (акустические, электрические, радиоактивные и т.п.),

пористость, проницаемость, остаточная нефте- и водонасыщенность и др.

Результаты исследований образцов могут использоваться наряду с аналогичными данными, получаемыми по керну, для вычисления подсчетных параметров при определении запасов нефти и газа.

1. Что такое керн, для каких целей он служит, каково значение керна в практике нефтегазовых работ?

2. Какую геологическую информацию можно получить при исследованиях керна?

3. Как производится подъем и отбор керна?

4. Для каких целей проводят отбор ориентированного керна?

5. Как и для каких целей отбирают герметизированный керн?

6. Каким образом раскладывается керн в ящиках, как производится его маркировка в ящиках?

7. Каким образом производится маркировка ящиков? Какие исходные данные указываются на них?

8. Что такое буровой шлам? В каких целях и случаях его отбирают?

9. Как определяют глубину отбора шлама?

10. В каких случаях и с какой целью проводят отбор керна из стенок скважин? В чем специфика отбора образцов из стенок скважин?

11. Какие геологические задачи можно решить с помощью образцов, отобранных из стенок скважины?

Источник