Каротаж – комплекс геофизических методов исследования буровых скважин для изучения геологических разрезов и выявления полезных ископаемых. Помимо разработки газовых и нефтяных месторождений каротаж применяется для контроля над техническим состоянием скважины.
Сам метод представляет собой спуск геофизического зонда на необходимую глубину бурения и последующий медленный подъем с регистрацией поступающих сигналов. Часть данных сразу передается на поверхность по геофизическому кабелю, а часть записывается в памяти зонда.
Радиус проводимого исследования составляет всего несколько метров (иногда – сантиметров), однако высокая детальность позволяет установить глубину залегания пласта и даже характер его изменений.
Происхождение слова
Термин «каротаж» и сам метод впервые ввели в употребление основатели французской нефтесервисной компании братья Шлюмберже. Они специализировались на обнаружении угольных пластов. Затем метод распространился на рудные, нефтяные и газовые месторождения.
Дословно с французского la carotte переводится как «морковь». Буровики так называли между собой образец керна (извлеченные горные породы). Второе значение слова – «мошенничество».
Сначала каротажников считали жуликами, поскольку их методика не давала обещанных точных результатов. В английском, немецком и французском жаргонное название со временем заменили новым термином, однако в русском языке закрепился исходный вариант.
Плюсы исследования
Бурение скважин для разведки местонахождения полезных ископаемых является точной, но довольно дорогостоящей процедурой. Самая накладная часть – доставка керна в лабораторию в первозданном виде. При этом на хрупких и сыпучих породах поднятие цельного образца невозможно технически.
Поэтому возникло бескерновое исследование, опирающееся на анализ готовой скважины. Каротаж намного бюджетнее: метод не превышает 4% от стоимости буровых работ. При этом данные собираются в достаточном объеме.
Например, геофизический зонд с необходимым оборудованием передает следующую информацию:
- строение и характеристика породы, ее возможная полезность;
- степень радиоактивности пластов;
- оценка водонепроницаемости горных пород;
- интервалы движения подземных вод;
- показатели скорости фильтрации грунта;
- поиск источников воды.
Каротаж помогает выявить сбои в работе самой скважины:
- повышение минерализации воды;
- обрыв или неправильное расположение оборудования, засорение фильтра;
- нарушение герметичности системы обсадной колонны (возможно загрязнение воды в будущем).
Минусы методики
Скважина никогда не бывает идеально прямой. Данный фактор усложняет определение текущей глубины зонда. Для избежания ошибок показатель измеряют сразу двумя способами: считыванием магнитных меток на геофизическом кабеле (через каждые 10 метров) и подсчетом муфт (соединения труб в скважине).
Также нужно строго контролировать скорость движения прибора вверх: слишком низкая скорость значительно увеличивает время и стоимость работ, слишком высокая вызывает «слепоту» аппаратуры, которая не успевает считывать сигналы.
Поэтому для увеличения точности показателей в геофизическом зонде размещают сразу несколько приборов для измерения различными методами. Если необходимой техники слишком много или она несовместима, применяются «коса» (короткий кабель с датчиками, который крепится к зонду) или связка из нескольких зондов.
Итоговые результаты анализируют совместно. Например, электрический метод анализа сопротивления пород не может отличить известняк от угля, однако облучение разреза скважины гамма-излучением позволяет выявить среди слоев именно известняк.
Методы проведения каротажа
Все способы получения информации через каротажные работы можно разделить на 3 группы.
Электрическое исследование
Метод основан на измерении и анализе электрического поля грунтового пласта. Дело в том, что горные породы по-разному проводят электроразряды. Поля возникают самопроизвольно без дополнительных действий или создаются искусственно в разрезе буровой скважины. Данный способ обычно применяется для проверки технического состояния ствола. Также он помогает характеризовать насыщенные водой пласты.
Радиоактивное исследование
Метод основан на регистрации естественных ионизирующих излучений пород и на изучении реакции пластов на испускаемые специальным источником y-лучи или нейтроны. Преимущественная сфера использование – разведка нефтегазовых месторождений. Возможна исследовательская работа в открытом и обсаженном стволе скважины.
Виды радиоактивного метода анализа:
- Гамма-каротаж – исследует закрытые скважины (внутри обсадной трубы) через измерение интенсивности g-излучений пласта.
- Гамма-гамма каротаж – искусственно стимулирует излучения для проверки радиоактивности разреза.
- Нейтронный каротаж – облучает породы при помощи нейтронных волн.
.jpg)
Классическое исследование
Включает в себя несколько видов анализа:
- Газовый метод – выявляет количество углеводородных газов в скважине. Для установления наиболее продуктивных слоев грунта исследуется буровой раствор, выходящий на поверхность в процессе проведения работ.
- Термокаротаж – контролирует работу скважины через анализ тепловых характеристик ее стенок. В ствол опускается термометр, затем сравниваются показатели и выявляются участки с разнящимися данным по отношению ко всей скважине. В таких местах находятся дефекты.
- Акустический метод – измеряет скорость распространения и затухания звукового сигнала через породы с разной плотностью по площади скважины.
- Механический метод – отражает продолжительность проходки погонных метров ствола в процессе буровых работ.
Наибольшей популярностью пользуются газовый способ и гамма-излучение для сбора информации о скважине. Они отлично отражают показатели герметичности обсадной колонны.
Часто в процессе или после каротажа проводится видеосъемка. Записанный материал передается специалистам для интерпретации данных, поиска полезных месторождений и обнаружения отклонений в работе скважины.