Геофизические исследования скважин: особенности и важность работ

Геофизические исследования (сокращенно ГИС или просто «геофизика», как говорят специалисты) — очень большой пласт исследовательских работ. Глобально он разделяется на два отдельных направления — наземная и подземная (скважинная) геофизика. Сфера наземных ГИС — в поверхностных площадных работах без углубления в грунт. А вторая разновидность этих исследований выполняется с погружением в недра для их детального изучения в уже пробуренной скважине. Поэтому ее также нередко называют скважинной. 

Для чего нужны геофизические исследования на водозаборной скважине

В соответствии с постановлением Правительства РФ от 1 января 2002 г. № 1 «О классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы», эксплуатационный срок скважин составляет не более 15 лет. По истечении срока недропользователь обязан подтвердить возможность их дальнейшего использования. Документы, подтверждающие возможность дальнейшего использования скважины (а это и есть актуальные результаты ГИС) должны в обязательном порядке прикладываться к паспорту скважины.

В совокупности геофизические исследования позволяют точно описать внутреннюю конструкцию скважины — длину труб с разными диаметрами, интервалы посадки фильтров, их состояние, сведения о заколонном пространстве. А также решить другие необходимые недропользователю задачи. В том числе и нетривиальные.

Отдельные методы ГИС позволяют получить более подробные данные о литологии — структуре и составе пород, пройденных при бурении. С помощью геофизики определяются такие важные параметры, как:

• Границы водоносных горизонтов, состав и мощность слабопроницаемых отложений.
   
• Интервалы водопритока — зоны с повышенными фильтрационными свойствами, из которых может поступить вода.
   
• Данные по трещиноватости пород —  количество трещин в породе на единицу длины, их ориентацию, тип и ширину и многое другое.
   
• Общие сведения о производительности скважины.

На самом деле и данных, которые позволяет получить геофизика, и методов для проведения ГИС — множество. Давайте разберемся, какими способами и методами их проводят. А заодно дадим более детальную характеристику методикам и результатам.

Геофизические методы исследования скважин, их цели и результаты

Отметим для начала, что для получения необходимых результатов в зависимости от конкретных условий используются различные методы проведения ГИС. Конечно, они проходят определенную эволюцию в тренде общего развития науки, появления новых технических устройств и инновационных технологий.

ВК (ТМ) — видеокаротаж или телеметрия

Так, уже давно не новыми и достаточно активно используемыми можно назвать исследования с использованием камер. Современные компактные видеокамеры без проблем погружаются в скважины вплоть до ее крайней точки и помогают специалистам геофизикам получить наглядную картинку для ее дальнейшего изучения и анализа.

Благодаря защищенному видеооборудованию картинка помогает увидеть не только сухую, надводную часть скважины и оценить герметичность труб, но и буквально погрузиться в обводненную часть. Камера под водой помогает в режиме реального времени оценить состояние колонн, наличие и количество отложений на стенках по всей глубине скважины, а также выявить присутствие посторонних предметов, которые могут быть одной из причин снижения производительности.

Также видеокаротаж позволяет получить точные данные об интервалах перфорации. И еще один важный бонус — архивирование данных видеокаротажа позволит осуществлять наглядный контроль над изменением визуальных параметров в динамике с необходимым временным интервалом.

Камеры дают огромное количество ценнейшей практической, визуальной информации для давно работающих скважин. Тем не менее, для получения базовых параметров состояния скважины, ее окружения, структуры пород, водоносных горизонтов и прочего по-прежнему незаменимы классические научные методы ГИС.

Вот их разновидности и особенности использования для каждой из методик.

ГК — Гамма-каротаж (мкр/час)

Метод измерения естественной радиоактивности пород, обусловленной наличием природных радионуклидов (в основном урана, тория и калия). Применяется для решения следующих задач:

• Расчленение разреза — выделения границ между пластами с различными литологическими характеристиками.
   
• Выявление аномалий — например, обнаружение зон повышенной радиоактивности, которые могут быть связаны как с литологическими особенностями пород (например, глинами), так и с техногенными нарушениями (загрязнение или наличие радиоактивных материалов).
   
• Оценка коллекторских свойств — в совокупности с другими методами каротажа позволяет оценивать пористость и фильтрационные характеристики пород.

КМ — Кавернометрия (мм)

Метод измерения диаметра скважины посредством механических или акустических датчиков. Применяется в следующих целях:

• Оценка технического состояния скважины. Как правило, это выявление расширений ствола, эрозий, обвалов породы и иных проблем, способных влиять на качество цементирования в частности и эксплуатацию скважины в целом.
   
• Контроль качества бурения. КМ позволяет определит отклонения от проектного диаметра скважины.
   
• Оптимизации разработки месторождений. Фиксация изменений в профиле ствола — хороший фактор для повышения эффективности закачки и отбора жидкости.

РМ — Резистивиметрия (Ом·м)

Метод измерения удельного электрического сопротивления промывочной жидкости (бурового раствора) в скважине. Применяется, когда необходимо получить следующие результаты:

• Оценка динамических процессов путем мониторинга изменений состава и свойств промывочной жидкости под воздействием естественных и искусственных перепадов давления.
   
• Выявление зон активной фильтрации жидкости в пласт и оценка их интенсивности.
   
• Определение наличия примесей или загрязнений в промывочной жидкости, что может свидетельствовать о нарушении герметичности обсадной колонны или наличии других проблем.

Ограничения метода: использование данных резистивиметрии для оценки дебита скважины без внешнего возбуждения (например, применения депрессии или нагнетания) считается недостоверным, так как не учитывает реальные условия работы пласта или горизонта.

ЭК — Электрокаротаж (Ом·м)

Этот метод исследования электрического сопротивления основан на измерении удельного сопротивления горных пород и флюидов. Применяется для:

• Литологического расчленения разреза: выделения пластов с различными электрическими свойствами (песчаников, известняков, глин, песков).
   
• Оценки насыщения пластов: определение водонасыщенных зон на основе контрастов сопротивления.
   
• Изучения трещиноватости: выявление зон повышенной проводимости, связанных с трещинами или вторичной пористостью.
   
• Уточнения параметров пласта: расчет коэффициента пористости и других петрофизических характеристик.

Точность и полнота сведений каждого метода всегда зависят от внешних факторов — температуры, давления и пр. Их нельзя не учитывать, выполняя планирование и составляя общую картину геофизических исследований.

Еще один важный момент. Перед началом ГИС обязательно извлекается насосное оборудование, так как исследования проводятся на всю глубину скважины. В случае, если по результатам видеокаротажа (первый этап исследований) внутри обнаружены посторонние предметы, не позволяющие выполнить полный перечень работ на всю глубину, должен быть выполнен комплекс работ по очистке ствола скважины. И только после этого проводится полный комплекс ГИС.

Результатом всех работ в составе ГИС является заключение, в котором содержится вся собранная информация о конструктивных особенностях скважины, пройденных при бурении породах и техническом текущем состоянии объекта. Это позволяет предоставить заказчику объективные данные относительно возможностей дальнейшей эксплуатации скважины в настоящий момент и в ближайшей перспективе.

Специалисты дадут практические рекомендации по необходимым оперативным мероприятиям и профилактическим мерам на будущее. И в целом, владение всей информацией — важнейшая составляющая успеха и весомый аргумент при возникновении любых спорных ситуаций в недропользовании. В том числе и между контрагентами, обеспечивающими те или иные этапы обустройства и эксплуатации водозабора.

О важности соблюдения принципа комплексного подхода в ГИС

Для повышения достоверности результатов и максимальной точности их анализа специалисты предпочитают использовать комбинацию нескольких методов. Например, ГК + ЭК + ВК. Комплексный подход позволяет учесть различные физические свойства пород и получить более полные и достоверные данные.

При выполнении работ опытными профессионалами с необходимым оснащением геофизические исследования отличают чрезвычайная точность, объективность и достоверность полученных результатов. Они особенно важны для составления или восстановления паспорта скважины в Московской области и других регионах России.

Но повторим — здесь очень важны и опыт, и профессионализм, и качество оборудования. Отметим, что все технические средства для геофизики стоят немалых денег и подлежат аттестации. Именно поэтому выполнение ГИС недропользователи почти всегда отдают на аутсорсинг профильным предприятиям, готовым обеспечить безупречное качество и нести ответственность за результат.