Способ выделения водоносных горизонтов в разрезах буровых скважин

 

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ В РАЗРЕЗАХ БУРОВЫХ СКВАЖИН путем возбуждения скважины и выявление реакции водоносных горизонтов на , зто возбуждение, отличающийс я тем, что, с целью сокращения времени измерений, возбуждение скважины осуществляют путем перемещения поршня, подвешенного на кабель-тросе, а реакцию водоносных горизонтов определяют путем измерения силы натяжения кабель-троса, причем о наличии водоносных горизонтов судят по уменьшению силы натяжения кабель-троса.

COOS GOBETCHHX

СОЛЮЛЮй (РЕСПУБЛИК (Ю (ll) 3(59 Е 21 В 47 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ООСР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯI . Н ARTOPCNIN5(СЭИДВТИПЬСТВУ вЂ” / (21) 3593826/22"03 (22) 20.05.83 .(46) 15.09.84. Бнл. Ф 34 (72) И.Г.Сковородников и В.Н.Калашников (71) Свердловский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им. В.В. Вахрушева (53) 550.83(088.8)

{56) 1. Федынский В.В. Разведочная геофизика, М., "Недра", 1967, с.649650.

2. Гринбаум И.И. Расходометрия гидрогеологических и инженерно-геологических скважин. М., "Недра", 1975, с. 113-151. (54) (57) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОНОСНЫХ

ГОРИЗОНТОВ В РАЗРЕЗАХ БУРОВЫХ СКВАЖИН путем возбуждения скважины и выявления реакции водоносных горизонтов на, это возбуждение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения времени измерений, возбуждение скважины осуществляют путем перемещения поршня, подвешенного на кабель-тросе, а реакцию водоносных горизонтов определяют путем измерения силы натяжения кабель-троса, причем о наличии водоносных горизонтов судят по уменьшению силы натяжения кабель-троса.

1 11135

Изобретение относится к исследованиям скважин и может быть использовано для выделения отдающих флюид горизонтов в разрезах буровых скважин.

Наиболее распространены способы выделения водоносных горизонтов, основанные на особенностях их геофизических характеристик, кажущегося электрического сопротивления, естественной электрохимическои активности, 1О плотности, радиоактивности, нейтронных свойств f13.

Эти способы являются дешевыми и оперативными, однако это не прямые, а косвенные способы выделения водоносных горизонтов и поэтому они недостаточно достоверны.

Более достоверными являются способы выделения водоносных горизонтов, заключающиеся в возбуждении скважины Zp носредством создания в ней пониженного (или повышенного) давления и в выявлении реакции водоносных горизон" тов на это возбуждение, которая про", является в поступлении воды из водоносного горизонта в скважину (при пониженном давлениии в скважине) или в поглощении им воды из скважины {при повышенном давлении).

Для того, чтобы "засечь" поступле-30 ние воды из горизонта в скважину (или поглощение из скважины) используют различные геофизические спосо" бы: термометрию (если пластовые воды и буровой раствор различаются по температуре), резистивометрию (если они

35 различаются по электрическому сопротивлению) и др.

Предложенный способ может быть осуществлен с помощью существующей стандартной аппаратуры и оборудования для исследования и освоения скважин на воду.

В качестве поршней могут быть использованы свабы конструкции треста

"Востокбурвод", "Азинмаша" и др., в качестве кабель-троса — обычный геоНаиболее близкой к предлагаемому способу является расходометрия (2J. 40

В процессе расходометрии скважину возбуждают, создавая в ней пониженное давление путем откачки (или повышенное — доливом воды). Реакцию водоносных горизонтов на возбуждение, 45 т.е. поступление из них воды в скважину (или поглощение из скважины), выявляют измерением скорости осевого потока жидкости по скважине в процессе ее возбуждения. Водоносные гори- 50 зонты затем выделяются как участки, в пределах которых происходит изменение скорости осевого потока.

Недостаток способа заключается в больших затратах времени на проведе- 55

we измерений, которые выполняют точечным способом при остановках pacxo åðà в скважине с экспозицией не

22 2 менее 1-2 мин, и время, затрачиваемое на исследование одной скважины, составляет от 1 до 5 ч (в зависимости от ее глубины и расстояния между точками наблюдения).

Цель изобретения — сокрашение затрат времени на выделение водоносных горизонтов в разрезах скважин.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу выделения водоносных горизонтов в разрезах буровых скважин путем возбуждения скважины и выявления реакции водоносных горизонтов на это возбуждение, возбуждение скважины осуществляют путем перемещения поршня, подвешенного на кабельтросе, а реакцию водоносных горизонтов определяют путем измерения силы натяжения кабель-троса, причем о наличии водоносных горизонтов судят по уменьшению силы натяжения кабельтроСа.

При подъеме по скважине предварительно опущенного на ее забой поршня под ним образуется зона пониженного давления, что увеличивает сопротивление перемещению поршня и, следовательно, силу натяжения кабель-троса.

Когда под поршнем .оказывается водоносный горизонт, вода иэ него под действием разности давлений поступает в скважину, заполняя зону пониженного давления. В результате уменьшаются сопротивление перемещению поршня и сила натяжения кабель-троса (уменьшение силы натяжения кабель-троса указывает на прохождение поршнем водоносного горизонта).

Отличие предложенного способа от известных заключается в том, что в нем дЛя выявления реакции водоносных горизонтов на возбуждение используют новую операцию " измерение силы натяжения кабель-троса, на котором подвешен поршень, т.е. измерение со" противления перемещению поршня по скважине. Эта операция по времени совмещается с операцией возбуждения скважины.

3 11135 физический кабель, имеющий большое разрывное усилие, или трос буровых лебедок.

Для осуществления способа пригодны регистрирующие приборы, входящие в комплекты каротажных станций (потенциометры ПАСК-8, ЭПП-09, фоторегистраторы Н-015, H-0 17, самописцы

Н-361 и др.), и датчики натяжения кабеля также из комплекта каротаж- !р ных станций и подъемников.

На фиг. 1 изображена схема осуществления предложенного способа; на фиг.2 — результаты выделения во4 доносных горизонтов по измерениям силы натяжения кабель-троса, на котором подвешен поршень, на фиг.3 результаты выделения водоносных горизонтов в той же скважине способом расходометрии при откачке. 20

Способ осуществляют в следующем порядке.

Укрепляют на конце каротажного кабеля 1 или троса буровой установки уплотненный поршень 2. Опускают пор- 25 шень на забой скважины. Для облегчения спуска поршня он должен быть снабжен клапаном, открывающимся при его движении в жидкости в направлении сверху вниз. Кабель или трос пропус- 30 кают через блок-баланс 3, установленный на устье скважины. На блок-балансе 3 устанавливают датчики силы натяжения 4 и перемещения (сельсин-датчик) кабеля 5, которые подключают к стандартному каротажному регистратору

6 или другому самописцу, допускающему протяжку диаграммной ленты, синхронную с перемещением поршня по скважине, соединительными проводами 7.

Производят равномерный подъем поршня по скважине, наматывая кабель-трос на лебедку 8, при этом показания датчика натяжения кабеля фиксируют на диаграммной ленте в функции глубины 45 скважины.

В случае, если скважина не пересекает водоносных горизонтов, а поршень не снабжен устройством, ограничивающим вакуум под ним, сила натяжения

50 кабель-троса вскоре после отрыва поршня от забоя достигает максимума, а затем плавно уменьшается по мере приближения поршня к устью скважины, в основном эа счет уменьшения высоты столба воды, находящейся над поршнем, а также за счет уменьшения веса кабель-троса, находящегося в скважине.

22 4

Если поршень снабжен устройством (клапаном), открывающимся при определенной разнице давлений над и под ним, то на силу натяжения кабель-троса влияет только вторая из указанных причин и в скважине, не вскрывающей водоносных горизонтов, сила натяжения кабель-троса от забоя до поверхности будет меняться незначительно.

В случае же, если скважина пересекает водоносный горизонт 9, то (независимо от конструкции поршня) как только его уплотнение пересечет подошву водоносного горизонта, вода, поступающая иэ него, заполняет вакуум под поршнем, что уменьшит силу натяжения кабеля, что наблюдается до тех пор, пока поршень не пересечет всю мощность пласта. Если в скважине есть и другие водоносные горизонты

10, каждый из них отмечается на диаграмме зоной уменьшения силы натяжения кабель-троса 11. Плотным, неводоносным породам 12 соответствуют участки постоянных значений силы натяжения кабеля 13.

Пример. Предложенный способ применяли при исследовании скважины, пробуренной для целей водоснабжения пищекомбината r.Êóéáûøåâà в Новосибирской области. Скважина была пройдена в песчано-глинистых четвертичньтх отложениях. Диаметр скважины

112 мм. Верхняя часть скважины до глубины 24,7 м закреплена обсадными трубами.

В качестве поршня был использован универсальный сваб конструкции Азинмаша, снабженный регулируемым клапаном.

Сваб состоит иэ трубы 14, на которой в проволочных корзинках 15 закреплены резиновые манжеты 16. Шариковый приемный клапан !7 свободно пропускает жидкость при движении сваба вниз. При подъеме сваба клапан 17 закрывается, втулка 18 опускается, сжимая регулируемую пружину 19, и при достижении определенного давления перепускает жидкость сверху вниз че" рез окна 20 в трубе 14.

Сваб был закреплен на конце каро" тажного кабеля марки КГЗ-67-180 (разрывное усилие 67 кН),намотанного на лебедке каротажной станции

АЭКС-1500.

В качестве регистрирующего прибора использовался самопишущий каротаж1113522 ный потенциометр ПАСК-8, входящий в комплект аппаратуры АЭКС-1500. Блокбаланс, датчик натяжения кабеля и сельсинный датчик перемещения кабеля также были иэ комплекта каротажной 5 станции.

Перечисленная аппаратура была размещена и соединена как показано на фиг. 1.

Поршень-сваб был опущен на забой скважины (172 мм), а затем бып нача его подъем на первой передаче от мотора автомашины к каротажной лебедке. Скорость подъема 400 м/ч. 15

Диаграмма силы натяжения кабеля, зарегистрированная при этом, пред-: ставлена на фиг.2. Поскольку градуи" ровка датчика натяжения кабеля не 20 проводилась, то результаты измерений даны в относительных единицах. На диаграмме фиксируются две зоны уменьшения силы натяжения кабеля, соответствующие двум водоносным горизонтам: > нижнему в интервале 125-100 и верхнему 80-60 м. По характеру изменения силы натяжения в этих интервалах .можно составить суждение о характере (зменения водоносности (или фильтра- 30 ионных свойств) по мощности горионта.

Так, например, по всей мощности нижнего горизонта сила натяжения меняется равномерно, а на втором горизонте - резко у его подошвы и более плавно у кровли. Это говорит о том, что у нижнего горизонта фильтрационные свойства одинаковы по всей мощности пласта, тогда как у верхнего они лучше в подошвенной части пласта.

Эти выводы подтверждаются и результатами расходометрических наблюдений (фиг.3) выполненных по этой же скважине. Для проведения расходометрии на скважине было смонтировано насосное оборудование (эрлифт) и npot ведена откачка. К каротажному кабелю бып подключен расходометр конструкции

Свердловского горного института

PCM-1. Наблюдения методом расходометрии полностью подтвердили данные, полученные предложенным способом, и позволили уточнить их за счет количественного определения дебита каждого из водоносных горизонтов.

Продолжительность расходометрических наблюдений вместе с откачкой и подготовительными операциями составила 5,5 ч, тогда как продолжительность работ предложенным способом вместе с

его подготовительными операциямивсего около 1 ч.

1113522

fS б !

Фит.

Составитель Н.Кривко

Редактор В. Ковтун Техред Л.Мартяшова Корректор Г. Огар

Заказ 6542/26 Тира!к 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.у!кгород, ул.Проектная, 4