Пробуренная скважина на воду укрепляется обсадными трубами. Это продлевает срок ее службы, защищая стенки от осыпания, предохраняет воду от попадания загрязнений. Учитывая тяжелые условия на глубине, в которых предстоит работать обсадным трубам и другому сопутствующему оборудованию, общая сложность конструкции скважины повышает риск поломки. Основными негативными воздействиями являются давление геологических слоев и водяная коррозия.
В описанных условиях любой, даже самый прочный материал, подвергается постоянной и очень высокой степени износа. Обычно за этим рано или поздно следует авария и выход скважины из строя. Дело в том, что ремонт скважины может обойтись дороже, чем бурение новой. Поэтому дешевле заранее выяснить, не пора ли проводить профилактические работы для укрепления скважины и сохранения источника воды. Но как узнать, в каком состоянии сейчас скважина? Ведь 99% пробуренного ствола находится под землей. Современные технологии позволяют через крошечное — особенно если мерить относительно глубины — отверстие устья скважины проводить сложные научно-исследовательские работы.
прибор для ГИС
Геофизические исследования скважин (ГИС) могут быть разделены на скважинную геофизику и каротаж. Изучается не только техническое состояние самой скважины, но также состояние прилегающих геологических слоев, ведь именно они оказывают непосредственное воздействие на обсадные трубы и область водозабора. Каротаж изучает слои породы, прилегающие к скважине в радиусе до 2 м. Цель скважинной геофизики более широкая — межскважинное пространство. Все исследования проводятся с использованием специального геофизического оборудования. Для исследования большинства скважин на воду достаточно провести локальный каротаж, чем более общую скважинную геофизику. Поэтому часто вместо терминов типа «методы геофизического исследования» для краткости используется слово «каротаж». В зависимости от ситуации и поставленной задачи каротаж осуществляется различными способами.
Каротаж — различные методы исследования
Сам по себе метода каротажа не сформулирован как список определенных действий и их последовательность. В каждом случае они могут быть разными. То есть, нет универсального набора действий и приборов, которые расскажут все о состоянии любой скважины. В каждом конкретном случае выбирается наиболее эффективный набор методов и оборудования.
передвижная лаборатория ГИС
Основные методы каротажа:
- электрический
- индукционный
- магнитный
- термический
- сейсмоакустический
- гамма-каротаж
Электрический каротаж
Стандартный электрический каротаж можно назвать основным способом геофизического исследования скважины. Метод состоит в измерении электрического поля горных пород, которое возникло самопроизвольно, либо было создано искусственно. Измеряется разность потенциалов между двумя электродами. Один зонд-электрод опускается в скважину, второй закрепляется на устье. В процессе вертикального движения вдоль ствола зонд фиксирует уровень удельного электрического сопротивления горных пород в зависимости от глубины. Затем собранные результаты анализируются. Полученные зондом характеристики окружающей породы точно укажут на ее состав, так как разные химические элементы и породы, их вмещающие, имеют разный уровень удельного электрического сопротивления. Так мы узнаем тип и свойства породы, которая непосредственно окружает скважину. Очевидно, что таким образом можно проводить не только исследование скважины, но прямую разведку полезных ископаемых — тип ископаемого, процент содержания посторонних примесей, мощность пласта, границы пластов, степень пористости породы.
электрический каротаж
Боковое каротажное зондирование
Боковое зондирование — это разновидность стандартного электрического каротажа. Отличие от исходного варианта в том, что используется несколько зондов с разными характеристиками, чувствительностью и способами перемещения в скважине. Данный метод применяется, если нужно уточнить значение сопротивления на отдельных участках скважины. По результатам анализа полученных данных строятся кривые для каждого пласта. Точность метода бокового зондирования позволяет установить на каких участках и на какое расстояние от скважины проник в геологические слои буровой раствор.
Индукционный каротаж
Данный каротажа можно отнести к разновидности электрического. Удельная электрическая проводимость горных пород измеряется с помощью катушек индуктивности, которые фиксируют уровень магнитного поля. В скважинном снаряде размещаются три индукционные катушки — генерирующую, фокусирующую и приемную. В результате прохождение по виткам переменного электрического тока генерирующая катушка создает магнитное поле. Это поле индуцирует в горных породах, составляющих стенки скважины, вихревые токи. Приемная катушка фиксирует электродвижущую силу (ЭДС), которая возникает в породах под действием этих вихревых токов. Величина ЭДС зависит от характеристик породы, а именно — от удельной электрической проводимости. Метод индукционного каротажа имеет преимущества перед другими электрическими. Не нужен прямой контакт со стенками скважины и буровым раствором, то есть скважина может быть сухой, либо раствор — непроводящим.
оборудование для ГИС
Магнитный каротаж
Исследование состояния скважины на основании результатов изучение магнитной восприимчивости горных пород. В качестве датчика выступает катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником. В процессе движения катушки по скважине фиксируется изменение ее индуктивного сопротивления. В свою очередь сопротивление меняется в зависимости от магнитной восприимчивости пород. Метод позволяет обнаруживать залежи руд магнетитового состава, уточнять мощность пласта и глубину размещения.
Термический каротаж
Измеряется температурный режим скважины. Для замеров используется скважинный термометр. Термический метод позволяет проверить целостность обсадной колонны, определить зоны цементации и рабочие горизонты скважины. С целью повышения В зависимости от характеристик породы может применяться самонагревающийся термоиндикатор.
Сейсмо-акустический каротаж
Измеряется скорость прохождения импульса (упругих колебаний) на частоте звука через породу в околоскважинном пространстве. Скорость прохождения импульса растет с увеличением плотности среды — это один из важнейших показателей, который помогает уточнить тип породы. Существуют различные методы увеличения детальности сейсмо-акустического каротажа. Для этого используются не один приемник сигналов, а несколько. Приемники могут быть разнесены на разное расстояние, что увеличивает точность и информативность. Также может быть увеличен частотный диапазон и количество источников сигнала.
сейсмо-акустический каротаж
Гамма-каротаж
Метод исследует разрез буровых скважин путем фиксации уровня гамма-излучения, которое является следствием естественной радиоактивности горных пород. Радиация измеряется радиометром, который опускается в скважину. В процессе измерения полученные данные по проводу непрерывно поступают на регистрирующую аппаратуру. Небольшая естественная радиации в геологических слоях присутствует всегда и объясняется наличием в породах небольшого количества радиоактивных элементов, таких как уран, радий, торий, продуктов их распада и некоторых изотопов. Величина гамма-излучения напрямую зависит от количества радиоактивных элементов в единице объема. Гамма-каротаж позволяет различить отдельные геологические слои. Например, граниты и глины имеют относительно высокий радиационный фон, известняк — очень низкий. Эффективность гамма-каротажа лежит в области радиусом 30 см. Из-за низкого уровня естественной радиации на больших расстояниях слабые гамма-лучи полностью поглощаются породой.
Лучший метод каротажа
Часто лучшим методом для исследования скважины, геологических слоев и межскважинного пространства является использование сразу нескольких разных методов. В результате общая картина становится более детальной и позволяет сделать наиболее правильные оценки о состоянии геологического разреза. Обработка полученных данных на компьютере по специальным программам переводит огромный массив информации в удобные для анализа схемы и диаграммы.
обработка данных ГИС на компьютере
Фраза «компьютерное исследование скважины» означает, что все геологические данные, собранные различными способами каротажа, были загружены в компьютер и обсчитаны специальной программой. Вычислительная мощь современным ЭВМ позволяет за короткое время обработать огромный объем данных, что делает оценку состояния скважины и геологического разреза максимально объективной. При исследовании межскважинного пространства Вы получите трехмерную модель участка с послойным геологическим описанием.
