Способ выделения зон аномально высоких поровых давлений в процессе бурения

 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин. Цель - повышение точности отбивки границ зон аномально высоких поровых давлений за счет учета влияния аномального давления на состояние подвижного равновесия системы горная порода-природный водный раствор. Определяют содержание калия в породе и PH промывочной жидкости. Содержание калия определяют в шламе разбуренной породы или в образцах керна путем спектрометрии естественного гамма-излучения. Границы зоны аномально высокого порового давления фиксируют по изменению величины произведения содержания калия в породе и PH промывочной жидкости. 1 с.п. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5И 4 E 21 В 47/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 436!743/23-03 (22) 30.11.87 (46) 30.07.89. Бюл. № 28 (71) Московский институт нефти и газа им. И. М. Губкина (72) В. М. Добрынин, В. А. Серебряков, Ю. С. Старостин, А. В. Алешина и И. В. Акимова (53) 550.83 (088.8) (56) Добрынин В. М., Серебряков В. А.

Методы прогнозирования аномально высоких пластовых давлений. М.: Недра, !978, с. 231.

Лукьянов Э. F.. Исследование скважин в процессе бурения. М.: Недра, 1979, с. 216—

217.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для выделения в разрезе скважин зон с аномально высокими поровыми давления (АВПД).

Цель изобретения — повышение точности отбивки границ зон АВПД за счет учета влияния аномального давления на состояние подвижного равновесия системы горная порода-природный водный раствор.

На чертеже показан пример выделения зон АВПД по данным электрометрии (!ь ), естественной радиоактивности (/-) и по предлагаемому способу (Л ).

Сущность способа заключается в следующем. Ионы калия при взаимодействии с водным раствором обладают отрицательной гидратацией, т. е. молекулы воды вблизи ионов становятся более подвижными, чем в чистой воде. Таким образом, отрицательная гидратация соответствует уменьшению проч„„SU„„1497376 А1

2 (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ 3ОН АНОМАЛЬНО ВЫСОКИХ ПОРОВЫХ ДАВЛЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к области геофизических исследований скважин. Цель изобретения — повышение точности отбивки границ зон аномально высоких поровых давлений за счет учета влияния аномального давления на состояние подвижного равновесия системы горная порода — природный водный раствор. Определяют содержание калия в породе и Ph промывочной жидкости. Содержание калия определя1от в шламе разбуренной породы или в образцах керна путем спектрометрии естественного гамма-излучения. Границы зоны аномально высокого порового давления фиксируют по изменению величины произведения содержания калия в породе и Ph промывочной жидкости. 1 с.п. 2 з.п.ф- 1bl, 1 ил. ности водородных связей в водном растворе, т. е. ион калия разупорядочивает структуру воды и вблизи от него молекулы воды ст; новятся более подви ж и ы ми. При взаимодействии природных растворов с твердой фазой большую роль играет принцип подвижного равновесия Ле-Шателье. Если условия, при которых система находится в состоянии равновесия изменяются, то равновесие смещается в направлении, способствующем восстановлению первоначальных условий. В соответствии с этим принципом повышение давления ведет к переходу в раствор ионов, понижающих структурное давление раствора, т. е. ионов с отрицательной гидратацией. Таким образом, уменьшение содержания калия в породе в зонах

АВПД объясняется закономерным при повышении порового давления удалением с водным раствором ионов калия. Это приводит и к уменьшению кислотно-щелочного равно1497376

30

Формула изобретения

45 весия Ph в промывочной жидкости при разбуривании интервалов с аномально высоким поровым давлением за счет уменьшения содержания калия, попадаемого в промывочную жидкость из разбуриваемых пород.

Способ осуществляют следующим образом.

При бурении скважины в районе, характеризующемся развитием АВПД, устанавливают равновесие кислотно-щелочного потенциала (Ph=7) промывочной жидкости и контролируют его изменение в процессе проходки всего ствола скважины.

В бурящейся скважине производят определение содержания в горных породах калия.

Определение концентрации в разбуриваемых породах калия может осуществляться изучением образцов керна или шлама на выходе из скважины любыми аналитическими методамии.

Поскольку калий имеет радиактивный изотоп (в естественной смеси содержит

0,0119Я> радиоактивного изотопа К "), концентрация калия может определяться путем измерения гамма-активности породы (керна, шлама), обусловленной излучением, испускаемым при распаде радиоактивного изотопа калия. Помимо высокой оперативности спектрометрический метод определения концентрации калия обладает еще одним важным преимугцеством — он может быть реализован путем непосредственных скважинных измерений приборами на кабеле или автономными приборами в процессе бурения скважины.

Строят зависимость параметра X=KX

X Р, г, связы ва ю щего содержание калия в горных породах (К) и изменение кислотнощелочного потенциала (Ph) промывочной жидкости от глубины скважины.

Выделяют зону аномально высоких поровых давлений по закономерному снижению параметра X по сравнению с вышележащими породами.

На чертеже приведен пример выделения зоны АВПД по данному способу в сравнении с методами выделения АВПД по данным метода сопротивлений (р„) и данным измерений е: тественной радиоактивности образцов керна. В данном случае К вЂ” радиоактивность керна, вызванная концентрацией радиоактивного изотопа калия. Поскольку радиоактивный изотоп калия находится в стабильном изотопном соотношении с другими его изотопами, то радиоактивность, вызванная изотопом калия, отражает в целом концентрацию калия в породе.

По данным электрометрии (р,) верхняя граница зоны АВПД надежно выделяется на глубине 2250 — 2800 м, в то же время по данным изучения естественной радиоактивности образец керна уже на глубине

2068 м реагирует на увеличение порового давления уменьшением радиоактивности на 12Я, а показатель Х=К.Ph, где К— радиоактивность, связанная с изотопом калия, — на 18Я по сравнению с линией нормального изменения параметра Х по разрезу с нормальным гидростатическим давлением («нормаль») .

На глубине 2511 м уменьшение суммарной радиоактивности по сравнению с «нормалью» составило 20ОО, в то же время уменьшение значения параметра Х до 41, т. е. точность и надежность выделения зоны

АВПД по изменению параметра Х существенно выше.

Содержание калия, определяющего значение параметра Х, может быть определено по керну, шламу, выходящему из скважины. Пригоден любой метод анализа, но наиболее оперативным следует признать спектрометрию по радиоактивному изотопу калия.

1. Способ выделения зон аномально высоких поровых давлений в процессе бурения скважин, включающий определение содержания калия по глубине скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отбивки границ зон аномально высоких поровых давлений, содержание калия определяют в породе, определяют кислотно-щелочной потенциал (Ph) промывочной жидкости, а границы зоны аномально высокого порового давления фиксируют по изменению величины произведения содержания калия в породе и Ph промывочной жидкости.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что содержание калия определяют в шламе разбуренной породы.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что содержание калия определяют путем спектрометрии естественного гамма-излучения горных пород.

1497376

Со ста Вите.! ь М. Т < II I «« <

Редактор A. Долин ич Техред. И. Версс !,орр«««р 11. Ч «:„, Заказ 4421/37 Тираж 514 11<< у«<«««<

ВНИИПИ Государственного комитета по изобрстснияч i! о< к! мi: «< при ГЕ!1 1 (.« .!

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугиская «,i« ..i. 1 5

Производственно-издательский комбинат «Пат<