Пласты, пересеченные скважиной
 Скачать 1.11 Mb.
|
|
ДЛЯ ОБЩЕГО РАЗВИТИЯ 1. Что является объектом геофизического исследования? пласты, пересеченные скважиной 2. Что из себя представляет скважина? Для чего и какую промывочную жидкость в большинстве случаев используют при бурении скважин? Скважина – одна из форм горных выработок, цилиндрической формы, диаметр которой во много раз меньше ее длины. Основные назначения промывочной жидкости: выносить разбуренную породу на поверхность, охлаждать долото при проходке ствола скважины, при турбинном бурении обеспечивать работу турбины. Плотность промывочной жидкости задается из условия, чтобы давление на забое скважины было больше, чем пластовое давление. 3. Основные элементы скважины и её конструкция. Элементы: устье скважины ось скважины стенки скважины забой ствол скважины обсадная колонна необсаженный интервал (открытый ствол) обсаженный интервал (обсаженная часть скважины) Конструкция: направление кондуктор эксплуатационная колонна 4. На какие категории по назначению подразделяют скважины? Их назначение. опорные (в том числе сверхглубокие), параметрические, структурные, поисковые, оценочные, разведочные, эксплуатационные, специальные. 5. Что такое пласт? Какая порода называется коллектором? Пласт – элемент разреза, толщина которого во много раз меньше площади его развития, резко отличающийся по составу от выше- и нижележащих отложений, имеющий две поверхности напластования (кровлю и подошву), четко выделяемый и коррелируемый в разрезе толщи и по площади месторождения. Коллекторами называют пласты, представленные породами, способными содержать пластовые флюиды (нефть, газ и воду) и отдавать их при практически значимых перепадах давления. 6. Основные свойства коллекторов. 7. Основными свойствами коллекторов являются пористость и проницаемость. Под пористостью горной породы понимают наличие в ней пустотного (емкостного) пространства (пор, каверн, трещин). Количественно пористость породы характеризуется коэффициентом пористостиk П , который равен отношению объёма всех пустот в горной породе V П к её общему объёму V ОБ : Проницаемость – способность горной породы пропускать через себя, при практически наблюдаемых перепадах давления, жидкости и газы. Процесс фильтрации описывается законом Дарси Q=k пр Δp, где Q – дебит или расход жидкости, Δp – перепад давления в системе скважина – пласт, k пр – коэффициент проницаемости. 8. Какие зоны образуются в пласте-коллекторе при его разбуривании? зона проникновения, глинистая корка, промытая зона 9. Что из себя представляют каверна и глинистая корка, где они образуются? В интервале коллектора происходит уменьшение диаметра скважины за счет выпадения глинистой фазы промывочной жидкости на стенки коллектора, образуется глинистая корка, толщина которой обычно от 5 до 20 мм. При контакте глин с промывочной жидкостью на водной основе, за счет их разрушения, наблюдается увеличение диаметра скважины в интервале их залегания (образуются каверны). 1. На изучении какого поля основан метод ПС? основан на изучении естественного электрического поля 2. Как возникает диффузионная разность потенциалов? При непосредственном контакте водных растворов электролитов различной концентрации происходит диффузия ионов из раствора большей концентрации в разбавленный раствор. Поскольку подвижности ионов неодинаковы, то менее концентрированный раствор приобретает по отношению к более концентрированному заряд, знак которого соответствует знаку заряда, перенесенного более подвижными ионами. В случае контакта растворов бинарного электролита на их границе возникает диффузионная разность потенциалов 3. С чем обычно отождествляется пластовая вода при моделировании и какой формулой с учетом этого описывается диффузионная ЭДС? Пластовые воды различаются по составу солей, в большинстве случаев преобладает соль NаC?. Поэтому при моделировании обычно пластовая вода отождествляется с аналогичным по концентрации раствором NаC?. Для одновалентного электролита, когда z к =z a =1 и n к =n a =1, формула (3.1) принимает вид 4. Обязательные условия возникновения диффузионной ЭДС. обязательными условиями возникновения диффузионной ЭДС являются различия концентрации растворов (C 1 ≠C 2 ) и подвижностей катионов и анионов (u≠υ). 5. Что такое коэффициент диффузии К Д и чему он равен для раствора, с которым отождествляется пластовая вода при моделировании, о чем говорит минус? Величина K Д является функцией подвижностей ионов и при Т=const зависит от химического состава контактирующих электролитов. Для раствора NaCl подвижность аниона Сl- примерно в 1,5 раза больше подвижности катиона Na + , в этом случае (N к – N a )= -0,2и K Д = -11,6 мВ. Тогда при непосредственном контакте двух растворов NaCl различной минерализации 6. Как возникает диффузионно-адсорбционная ЭДС? Для учета влияния пористой среды обычно используется модель двух растворов различной концентрации, разделенных пористой перегородкой, через которую будет происходить диффузия ионов из раствора большей концентрации в раствор меньшей концентрации. Возникающая при этом диффузионно-адсорбционная ЭДС может отличаться по величине и даже знаку от диффузионной ЭДС. 7. От чего зависит величина диффузионно-адсорбционного потенциала и как меняется? Формула для описания диффузионно-адсорбционного потенциала. Величина диффузионно-адсорбционного потенциала зависит от структуры пористой перегородки 8. Основная причина изменения величины и знака диффузионно- адсорбционной ЭДС. Основной причиной изменения величины и знака диффузионно- адсорбционной ЭДС являетсяизменение чисел переноса в поровых каналах капиллярных систем, вызванным влиянием двойного электрического слоя. 9. Что такое диффузионно-адсорбционная активность? В качестве параметра, количественно характеризующего диффузионно- адсорбционную активность породыпринимается ее способность вызывать отклонение наблюдаемой ЭДС концентрационного происхождения E ДA от диффузионной ЭДС для той же пары растворов при их непосредственном контакте: 10. Как возникает двойной электрический слой? На границе раздела различных фаз (твердое тело − водный раствор электролита, скелет горной породы − пластовая вода) образуется двойной электрический слой. При контакте твердых частиц с раствором электролита на поверхности твердой фазы происходят частичная диссоциация вещества вследствие гидролиза и адсорбция твердой фазой ионов одного знака. 11. Строение двойного электрического слоя и его схема. При контакте кварца SiO 2 с минерализованной пластовой водой образуются молекулы кремневой кислоты H 2 SiO 3 , которые диссоциируют на ионы HSiO 3 – и H + . У большинства горных пород (кварцевых песков и песчаников, глин, многих видов известняков и доломитов) поверхность твердой фазы имеет отрицательныйзаряд. Эта поверхность составляет внутреннюю обкладку двойного электрического слоя (рис. 3.1, слой 1). Внешняя обкладка двойного слоя состоит из адсорбированных катионов (слой 2) и диффузно распределенных в объеме катионов и анионов – диффузного слоя (слой 3). Такое распределение ионов во внешней обкладке обусловлено одновременным действием сил электростатического поля заряженной поверхности и молекулярно- кинетического движения ионов в свободном растворе (слой 4). Двойной электрический слой в целом является электрически нейтральной системой. 12. Как распределяются катионы и анионы по толщине двойного электрического слоя? При отрицательном заряде поверхности твердой фазы адсорбционный слой представлен только катионами, концентрация которых в диффузном слое убывает в направлении от поверхности твердой фазы к свободному раствору, а концентрация анионов соответственно возрастает. Однако в целом число катионов в объеме диффузного слоя значительно превышает число анионов. Ионы диффузной части способны перемещаться, но их подвижность в несколько раз меньше подвижности ионов в свободном растворе. Катионы адсорбционного слоя, по-видимому, неподвижны. 13. Схема и описание переноса ионов в капиллярах большого и малого диаметра. В капилляре большого диаметра толщина двойного электрического слоя δ во много раз меньше радиуса капилляра r ( <<1), т. е. двойной слой занимает только часть объема капилляра. Остальной объем занимает свободный раствор. Поэтому участие ионов двойного слоя в диффузии практически не меняет значений чисел переноса N к иN a , характерных для контакта двух свободных растворов (рис. 3.2, а). В капилляре малого диаметра при ≤1, двойной слой занимает весь объем порового пространства. Числа переноса катионовианионовсущественно изменяются, благодаря участию в диффузии практически только катионов диффузного слоя и в пределе N к =1, N a =0 (рис. 3.2, б). Следовательно, для растворов NaCl при Т=18 °С с уменьшением радиуса капилляров величины N к и N a изменяются соответственно от 0,4 до единицы и от 0,6 до нуля. В результате для капилляров большого диаметра по направлению диффузии раствор с меньшей концентрацией заряжается отрицательно, а для капилляра малого диаметра при этом же направлении диффузии раствор с меньшей концентрацией будет заряжаться положительно. 14. Что такое статическая амплитуда ПС Е S ? На границе песчаника с вмещающими глинами, содержащими большое количество связанной воды такой же минерализации, как пластовая вода в песчанике, возникают электродвижущие силы вследствие различия контактирующих пород по их диффузионно-адсорбционной активности. Если считать, что на границе пластов расположены изолирующие экраны, то потенциал собственной поляризации будет меняться скачкообразно от положительного потенциала в глинах до отрицательного в песчанике, образуя статическую амплитуду Е S (рис. 3.3). где Κ ПС =(K ДA – K Д ) – коэффициент статической аномалии ПС. Знак минус перед величиной диффузионного потенциала связан с тем, что в контуре токов этот потенциал включен в обратном направлении по отношению к диффузионно-адсорбционному потенциалу. 15. В чем причина отличия статической амплитуды ПС от замеряемой величины ΔU ПС ? В условиях естественного залегания пород между пластами с различной диффузионно-адсорбционной активностью отсутствуют изолирующие экраны, поэтому потенциалы, возникающие на границе пластов, являются источником тока, плотность которого максимальна на пересечении скважиной границ пластов. Это является причиной отличия статической амплитуды Е S от замеряемой величины ΔU ПС , которая меняется более плавно. Плотность тока с удалением от границ пластов уменьшается и в пластах большой толщины ΔU ПС достигает Е S (рис. 3.3). 16. Диффузионно-адсорбционные потенциалы на контакте пластов, пересеченных скважиной. В условиях естественного залегания пород между пластами с различной диффузионно-адсорбционной активностью отсутствуют изолирующие экраны, поэтому потенциалы, возникающие на границе пластов, являются источником тока, плотность которого максимальна на пересечении скважиной границ пластов. 17. Принцип измерения потенциала самопроизвольной поляризации в скважине. Принцип измерения потенциала самопроизвольной поляризации U ПС в скважине предельно прост и сводится к замеру разности потенциалов между электродом М, который перемещается по стволу скважины, и неподвижным электродом N, опущенным в ёмкость с промывочной жидкостью на дневной поверхности (рис. 3.4). Электроды Ми N изготавливают из свинца для исключения влияния на измеряемую величину нестабильной электродной разности потенциалов. Потенциал электрода N постоянный, поэтому диаграмма ПС отражает изменение потенциала электрического поля электрода М по глубине скважины. Разность потенциалов ПС измеряется в милливольтах. 18. Чем определяется форма диаграммы ПС и как выделяются по ПС различные литологические разности? Форма диаграммы ПС определяется изменением диффузионно- адсорбционной активности пород по стволу скважины, т. е. фактически глинистостью пород. Чистые известняки характеризуются наименьшей диффузионно-адсорбционной способностью и выделяются максимальной отрицательной аномалией ПС (рис. 3.5). В интервале глинистых известняков амплитуда отрицательной аномалии уменьшается. Тонкодисперсным глинам соответствует максимальная положительная аномалия ПС, в интервале аргиллитов, которые от глин отличаются наличием крупнозернистой фракции, аномалия ПС несколько меньше. Чистые песчаники характеризуются наименьшей диффузионно- адсорбционной способностью и на диаграмме ПС выделяются максимальной отрицательной аномалией. Можно считать, что водоносные и нефтеносные песчаники будут выделяться одинаковой аномалией ПС, пропорциональной соотношению минерализации пластовой воды или связанной воды в нефтеносном коллекторе и фильтрата промывочной жидкости. Присутствие глинистой фракции в песчаниках уменьшает амплитуду отрицательной аномалии (рис. 3.5). 19. Как на диаграмме ПС выделяются пласты чистых песчаников (минерализация пластовой воды больше минерализации промывочной жидкости). С чем связано уменьшение замеряемой амплитуды аномалии ПС в интервалах пластов коллекторов. Чистые песчаники характеризуются наименьшей диффузионно- адсорбционной способностью и на диаграмме ПС выделяются максимальной отрицательной аномалией. Присутствие глинистой фракции в песчаниках уменьшает амплитуду отрицательной аномалии 20. Правила выделения границ. Границы пластов для электрически однородной среды выделяются по середине аномалий 21. Что такое линия глин и какой пласт берут за опорный при расчете относительного параметра? Линия, проведенная по участкам кривой самопроизвольной поляризации, соответствующим пластам глин В качестве опорных выбираются пласты большой толщины, и замеряемая величина будет равна статической амплитуде Е S 22. Какой относительный параметр используется при интерпретации диаграмм ПС? Для чего вводится этот параметр? . Т.к. от скважины к скважине минерализация промывочной жидкости может существенно меняться. Относительная амплитуда α ПС , в отличие от замеряемой, не будет зависеть от минерализации промывочной жидкости, т.е. она определяется только глинистостью пород. 23. Определение коэффициента пористости k п по ПС. наличие достаточно тесной корреляционной связи между относительной амплитудой ПС и коэффициентом пористости α ПС = f(k П ), которуюполучают, сопоставляя значения α ПС и средние значения k П для интервалов, в которых величинакоэффициента пористости известна по данным представительного керна или другого геофизического метода. 24. Связь относительного параметра ПС с k п для кварцевых и полимиктовых песчаников. Наиболее тесная связь характерна для мономинеральных кварцевых коллекторов, в которых пелитовая фракция представлена глинистыми минералами и присутствует в виде заполнителя пустотного пространства и цемента. На месторождениях Западной Сибири коллекторы полиминеральные (полимиктовые). В таких породах содержание кварца в скелете 30 – 60%, а остальное приходится на полевые шпаты, которые характеризуются высоким содержанием глинистых минералов, которые присутствуют как в скелете породы, так и в пелитовой фракции. Поэтому связь между глинистостью и пористостью менее тесная, чем для кварцевых коллекторов. |