§ 1. Геолого-геофизические условия проведения каротажа
На результаты измерений геофизическими методами в необсаженной скважине влияют породы, вскрытые скважиной, ее диаметр и промывочная жидкость (ПЖ), заполняющая ствол скважины.
В качестве ПЖ при бурении используют воду, глинистые и глинисто-известковые растворы, растворы на нефтяной основе, безводные и эмульсионные жидкости и др. В благоприятных гидрогеологических условиях циркулирующим агентом может служить воздух или газ. Наиболее широкое применение при разбуривании нефтегазовых месторождений получили глинистые растворы.
Рассмотрим основные функции промывочной жидкости, оказывающие непосредственное влияние на показания каротажа. К ним относятся: глинизация стенок скважины и образование против проницаемых пластов глинистых корок; изменение диаметра скважины вследствие образования каверн, сужения ствола; проникновение фильтрата ПЖ в пласт и замещение в зоне проникновения естественного флюида фильтратом и др.
ОБРАЗОВАНИЕ ГЛИНИСТОЙ КОРКИ
При обнажении поверхности проницаемой породы в процессе бурения мельчайшие ее поры заполняются фильтратом жидкости, и твердые коллоидные частицы ПЖ образуют пленку. Через образовавшуюся пленку фильтруется вода, а глинистые частицы, отлагаясь на поверхности пленки, образуют корку (рис. 1). На первоначальном этапе фильтрации вместе с фильтратом в пласт поступают твердые и коллоидные частицы
ПЖ_образуется зона кольматации. Глубина проникновения глинистых частиц и утяжелителя раствора в породу с крупнозернистым песком больше, чем в породу, содержащую средне-зернистый песок.
В срезах образцов керна установлено, что проникновение твердой фазы в песчаник и алевролит происходит на глубине 12—16 мм. В трещиноватые породы твердая фаза может проникнуть на несколько метров, и глинистая корка при этом не образуется.
При использовании в бурении коллоидных ПЖ на стенках скважины против проницаемого пласта формируется тонкая плотная корка, водоотдача из раствора мала и прекращается через короткий период времени. Если раствор не является коллоидальной системой, то образуется неплотная, рыхлая, толстая корка, длительное время пропускающая фильтрат раствора в пласт. Как показала практика, тонкая плотная корка выдерживает большой избыток давления со стороны скважины. Однако даже при небольшом превышении давления со стороны пласта (0,015—0,02 МПа) происходит приток жидкости из пласта в скважину.
При одинаковых характеристиках ПЖ скорость образования глинистой корки против пород возрастает с увеличением их пористости. В случае непрерывной циркуляции раствора толщина корки меньше, чем в статических условиях. Толщина глинистой корки изменяется от долей сантиметра до 3 см и более; с повышением температуры в скважине она увеличивается.
Пористость и проницаемость глинистой корки зависят от разности между гидростатическим и пластовым давлением и от минерализации глинистого раствора. При больших перепадах давления во время бурения скважин глинистая корка может образоваться даже против пластов с очень низкой проницаемостью. Проницаемость глинистой корки изменяется в широких пределах — от 10-5 до 10-3 фм2 и зависит не только от перепада давления, но и от свойств ПЖ, содержания в ней глины, песка, механических примесей и химических реагентов. Лабораторные исследования показали, что с увеличением содержания NaCl происходит коагуляция глинистых частиц, содержащихся в растворе, что вызывает уменьшение их удельной поверхности.