Способ исследования горных пород

 

Изобретение относится к бурению. Цель - увеличение разрешающей способности, точности и достоверности выявления гидродинамических связей, определения их раскрытости и пространственной ориентации. Источником в горной породе возбуждают электромагнитное поле, определяют наличие на участках горных пород, пересекаемых скважин, тока, находящегося в противофазе с током источника. Определяют длины этих участков вдоль образующей скважины. Судят о пространственной ориентации связей, степени их раскрытости и расстоянии между связями соответственно по формулам AE=AB . SIEΑ

R=βН 1/H 2

SINΑ=D CL √ D C + (AD-AB) 2, где α - угол наклона связи

D C - диаметр скважины

AB - длина определенного участка

AD - расстояние между крайними точками двух соседних участков

AE - раскрытость связи

R - расстояние между связью и осью скважины

H 1 и H 2 - напряженность поля в точках расположения приемников

β - коэффициент пропорциональности. Применение способа позволяет надежно выделить интервалы пересечения гидродинамических связей со стенкой скважины. 2 ил., 2 табл.

союз ссветсних социалист ичесних

РЕСПУЬЛИН

„>SU(, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ по изонРетениям и ощц 1,1тиям

ПРи Гннт сссР

1 (21) 4426920/23-03 (22) 17.05.88 (46) 23.07,90. Бюл. М 27 (75) Б,И. Вильге, Ю.А. Лимбергер, В.M. Ильвинский и Л.С. Хейфец (53) 622.241 (088,8) (56) Ильинский В.М., Лимбергер Ю.А.

Геофизические исследования коллекторов сложного строения. — M.: Недра, 1981, с. 80-82. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРНЫХ ПО-.

РОД (57) Изобретение относится к бурению.

Цель — увеличение разрешающей способности, точности и достоверности выявления гидродинамических связей, определения их раскрытости и пространственной ориентации. Источником в горной породе возбуждают электромагнитное поле, определяют наличие на участках горных пород, пересекаеИзобретение относится к бурению нефтяных скважин с применением промы-. вочной жидкости на углеводородной основе (известково битумный раствор—

ИБР) исследованию геологического строения пластов и может быть применено в нефтепромысловой практике для выявления наличия локальных гидродинаМических связей между горными породами и пересекающей их скважиной.

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности, точности и достоверности выявления гидроди-. намических связей, определения их щ) g Е 21 В 47/10, E 21 С 39/00

2 мых скважиной, тока, находящегося в противофазе с током источника. Определяют длины этих участков вдоль образующей скважины. Судят о пространственной ориентации связей, степени их раскрытости и расстоянии между связями соответственно по формулам АЕ =

АВ з1пМ; R =,Ч Н,/Hz, sin Ы 1 с с где с6 — угол наклона связи; d C — диаметр скважины;

А — длина определенного участка;

AD — расстояние между крайними точками двух соседних участков, АЕ раскрытость связи; R †расстояние между связью и осью скважины, Н и

Н вЂ” напряженность поля в точках рас- ф положения приемников; P — коэффициент пропорциональности. Применение спосо- Ц ф ба позволяет надежно выделить интерва- ( лы пересечения гидродинамических связей со стенкой скважины. 2 ил., 2 табл. раскрытости . и про странств енной ориен— тации, На фиг. 1 представлено схематическое изображение скважины, на на фиг,2 — схема определения пространственной ориентации и раскрытос-, ти локальной гидродинамической связи между горными породами и пересекающей их скважиной.

На фиг.1 и 2 обозначены скважина

1 диаметром d исследуемые геологические пласты - горной породы, локальные гидродинамические связи 3, 1579993 источник 4 переменного электромагнитного поля, находящийся в точке М, и два приемника 5, находящиеся в точках М1 и МФ на оси cKB HHbI 1 ° при- 5 чем расстояние ММ есть Lg а ИМ образующие б стенок скважины, следы поверхностей 7, ограничивающих локальную гидродинамическую связь, расстояние 8 до воображаемой оси 9 Я симметрии, диаметр 10. скважины dg > зависимость ll измеренной напряженности Н электромагнитного поля от:глубины 12 (К вЂ” ось глубин) при одновременном перемещении источника

4 и приемника 5 вдоль оси,скважины, р и В, С и D — точки пересечения поверхностей, ограничивающих локальные гидродинамические связи, с образующими скважины, АВ и CD — участки вдоль образую» 2О щих скважин, на которых выявлено наличие вторичных токов, находящихся в противофазе с током источника 4, AD — расстояние между крайними точками двух соседних, ближайших отмечен-25 ных участков, AK — расстояние по нор мали между следами поверхностей 7, т.е. раскрытость локальной гидродинамической связи.

Способ осуществляют следующим об- 3Q разом.

В скважину 1, пробуренную в исследуемой горной породе 2 с применением промывочной жидкости на углево.— дородной основе и пересекающую локаль З5 ные гидродинамические связи 3, опускают источник 4 электромагнитного поля, с помощью которого возбуждают электромагнитное поле в горной породе и измеряют его напряженности Н < и Н 40 посредством приемников 5 в точках

Mi и М2.

При отсутствии локальных гидродинамических связей между горными порода ми и пересекающей их скважиной в горных породах возбужденные первичные вихревые токи имеют линии, представляющие собой окружности, коаксиальные с осью скважины и находящиеся в фазе с током, текущим в источнике 4. Оси создают напряженности Н и Н первичного электромагнитногр поля в точках М,и М, При наличии локальных гидродинамических связей промывочная жидкость проникает по ним в горную породу из скважины. Поскольку ИБР практически не проводит ток, удельное электрическое сопротивление среды в этих связях становится большим по сравнению с окружающими породами.

В том случае, если локальные гидродинамические связи расположены не горизонтально (О « еС » 2), токовые линии искривляют свою форму, переставая быть окружностями, центры которых лежат на оси скважины и имеют не только азимутальную, но и радиальную компоненты. В результате чего измеряемая напряженность первичного электромагнитного поля уменьшается, уменьшая тем самым измеряемый сигнал. Одновременно на поверхностях раздела, ограничивающих локальные гидродинамические связи, возникают: поверхностные заряды, плотность которых 6 в точках на поверхностях

1 8-1 сР (= - — — Е (а) 2п Я+ 1 и ) где S =Pz/P,; удельное электрическое сопротивление соответственно горной породы и ЕНрКости, заполняющей локальную Гидродинамиср ческую связь;

Е „ (a) — значение нормальной компоненты напряженности электрической составляющей электромагнитного поля, созданного в горной породе вихревыми токами, текущими в горной породе, и полем всех поверхностных зарядов, кроме тех, что находятся в точке а-, При S < 1, т.е, при p,p p, поле поверхностных зарядов с плотностью

Я(а) направлено против первичного электрического поля и создает свой вторичный ток, текущий навстречу первичному току,т.е.находящийся с ним в противофазе и тем самым в противофазе с током в источнике М.Интенсивность вторичного тока тем выше,чем меньше величина $,чем меньше угол с4,меньше раскрытость локальной гидродинамической связи и чем ближе она расположена по отношению к стенке скважины.

5 157999

В табл.1 и 2 представлена величина hg — напряженность Н» электромагнитного поля в точке М,, отнесенная к его напряженности Н з в непроводя5 щей среде (h1 = Н1/Н ), в зависимости от раскрытости АŠ— локальной гидродинамической связи и расстояния

R от оси скважины до воображаемой оси 9 симметрии при АЕ = 0,005 м и следующих условиях: угол ф. = 0

NN = L» = 1 м, диаметр скважины

d» = 0,2 м, I)<= 1000 Ом ° м, p = 20мм.

Способ исследования горных пород, включающий бурение скважины с применением промывочной жидкости на углеводородной основе, возбуждение электромагнитного.поля с помощью источника, измерение приемниками тока, нахо дящегося в фазе с током источника, по степени изменения которого опре-. деляют наличие локальных гидродинамических связей между горными породами

20 и пересекающей их скважиной, о т л ич а ю шийся тем. что, с целью увеличения разрешающей способности, точности и достоверности выявления гидродинамических связей, определения их раскрытости и пространственной ориентации, определяют наличие на участках гор»»ых пород, пересекае-. мых скважиной вторичного тока, находящегося в противофазе с током ис30 точника. определяют длины этих участков вдоль образующей скважины, при этом пространственную ориентацию связей, степень их раскрытости и расстояние между связями определяют соответственно по формулам

sin Ы

АЕ = АВ sine>

R — P.Í >/Н где

dg—

55

Для определения пространственной ориентации локальной гидродинамической связи между горными породами относительно пересекающей их скважины (фиг.2) находят длину участков

АВ и CD вдоль .образующей б скважины., на которых выявлено наличие вторичных токов, находящихся в противофазе с первичными и расстояние AD между крайними точками двух соседних ближайших отмеченных участков АВ и

CD и по соотношению, полученному из рассмотрения треугольника

dc

sin g

»1с +(AD судят о пространственной ориентации локальных гидродинамических связей между горными породами относительно скважины, их пересекающей, а по соотношению АЕ = АВ sin с судят о степени раскрытости локальной гидродинамической связи между горными породами и пересекающей их скважиной.

Затем дополнительно измеряют напряженность Н вторичного электромагнитного поля на расстоянии L от источника 4 вдоль оси скважины Z (в. точке М ), отличном o r аналогичного расстояния L» при первом измерении

Н, и судят о расстоянии между выявленными локальными гидродинамическими связями и осью скважины в плоскости расположений источника электромагнитного поля, перпендикулярной ее оси, по соотношению

R = (3 н,/Н2, где и — коэффициент пропорциональности, Так например, при Lz = 1 м, = 0,8 м, Н,/H z- 2,5, f3 = 1.

Применение изобретения позвбляет решить новую производственную задачу, состоящую в определении пространственной ориентации локальных гидродинамических связей и надежном выделении интервалов их пересечения со стенкой скважины, Формула и з обретения угол наклона между осью

% скважины и поверхностью, ограничивающей локальную гидродинамическую связь, диаметр скважины, длина участка, на котором определено наличие вторичного тока; расстояние между крайними точками двух соседних участков; расстояние по нормали между поверхностями, ограничивающими локальную гидродинамическую связь, 1579993 — расстояние между выявленными связями и осью скважины в плоскости расположения источниКа электромагнитного поля, перпендикулярной ее оси;

АЕ,.м 0 0 001

Ь, 10 78,4 "98,5

Н и Н - напряженность вторичного электромагнитного поля, в! точках расположения прием5 ников

P — коэффициент пропорциональности, Т а б л и ц а 1

0,005 0,01 0,015 0,025,ь-42>6 25>14 177 -11>66

Т а б л и ц а 2

Rм 0 001 Ь 10 -42,6 -9,76

0,02

-7,53

0 05

-1,1

0,10

+8,57

020 0 5 1 2 5

+25,2 54,4 71,1 77,7 78,4.1579993

Составитель А. Рыбаков

Техред Л.Сердюкова

Корректор М. Максимишинец

Редактор M. Бланар

Заказ 1994 Тираж 490 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101