Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Известно, что содержание глинистых пород в исследуемом терри — генном разрезе обычно составляет 60—70%. При этом физические свойства глин в значительной мере зависят от степени их уплотне­

ния. Поэтому глинистые породы являются природным «маномет­ром», характеризующим изменение физических свойств пород за счет изменения порового давления глин. В работе предложено ис­пользовать указанную особенность поведения глинистых отложе­ний для прогнозирования пластовых давлений методом компрес­сионной кривой. Для этого необходимо провести геофизические исследования скважин, включая электрометрию, радиометрию и акустический каротаж. Кроме этого, необходимо провести опреде­ление так называемого эффективного напряжения по величине гор­ного и пластового давлений в функции глубины скважины. Затем строят в полулогарифмическом масштабе зависимость геофизиче­ского параметра от эффективного напряжения. Указанная зависи­мость называется компрессионной кривой. Она характеризуется параметрами Кх и Вх, представляющими соответственно угол на­клона компрессионной кривой и отрезок, отсекаемый ею на оси абсцисс, на которой отложен в логарифмическом масштабе геофи­зический параметр (рис. 10.6).

Значения параметров Вх и Кх могут быть определены из сле­дующих выражений:

Вх = [х,(о2 — Р2) — х2(о, — Р,)]/[(а2 — Р2) — (о, — Л)];

(10.9)

Кх = [^(х2/х,)]/[(о2 — Р2) — (а, — /■,)], (10.10)

где л’,, х2 — величины геофизической характеристики гли­нистых пород (например, величины удельного электрического сопротивления, интервального времени пробега упругих волн, естественной ра­диоактивности пород и др.) соответственно на глубинах 1ц и Л2;

аь ст2 — средние нормальные напряжения (горное дав­ление) соответственно на глубинах /г, и /г2;

Р], Р2— значения пластового давления соответственно на глубинах //, и /?2.

Рассмотрение структуры выражений (10.9), (10.10) для парамет­ров Вх, Кх показывает, что указанные параметры являются коэффи­циентами линейного уравнения в системе координат %х, (о — Р).

В условиях согласного залегания отложений и отсутствия тек­тонических нарушений в изучаемом геологическом разрезе па-

3500

о.

со т; о □ о Г] 0)

	> -н
’Я
со о о
со о о
го о о
■р> 2
а>	0)
0)

Рис. 10.6. Изучение напряженного состояния геологического разреза ГТИ, ГИС и ВСП

раметры Вх и Кх остаются постоянными, независимо от глубины залегания исследуемого интервала разреза. В случае перерывов осадконакопления, стратиграфических и тектонических наруше­ний нормальный характер уплотнения осадочных пород с глуби­ной нарушается. Это находит свое отражение в изменении пара­метров Вх и Кх компрессионной кривой. Так, два различных зна­чения параметра Вх для одной и той же глубины указывают на несогласное залегание пород на этой глубине. Компрессионная кривая на этой глубине претерпевает разрыв.

Следует отметить, что до последнего времени указанный фак­тор при изучении геологического разреза не учитывался, что яви­лось источником больших погрешностей при прогнозировании аномальных пластовых давлений методом нормально уплотнен­ных глин. Указанный источник погрешности был связан с тем, что перерыв осадконакопления отождествлялся с зоной АВПД. Таким образом, достоинством методики компрессионной кри­вой является то, что она, наряду с возможностью расчета вели­чин пластовых давлений, позволяет выявлять неоднородности различной геологической природы в разрезе скважины.

Следует отметить на важное преимущество методики компрес­сионной кривой, связанное с оптимизацией технологии буре­ния. При бурении в сложных горно-геологических условиях вы­бор удельного веса промывочной жидкости проводят с учетом тренда изменения (1-экспоненты. При этом в случае наличия перерывов осадконакопления или дизъюнктивных нарушений тренд изменения ё-экспоненты проводят как усредненный меж­ду интервалами, залегающими над и под стратиграфическим не­согласием, что в свою очередь может приводить к неправильно­му выбору плотности используемого бурового раствора и неоп­тимальной технологии проводки скважины. Это в свою очередь ‘приводит к неоптимальным условиям вскрытия коллектора, что особенно нежелательно в условиях дорогостоящего бурения на Арктическом шельфе. На рис. 10.7 приведен пример определе­ния тренда с!-экспоненты в одной из морских скважин с учетом (линия 2) и без учета (линия 1) перерывов осадконакопления отложений. Неучет этого фактора приводит к неоправданному переутяжелению бурового раствора на 0,09 г/см3, что приводит к 11 %-ному уменьшению скорости бурения и к повышенным репрессиям на пласт.

Необходимо подчеркнуть, что до последнего времени для рас­чета величины горного давления использовались усредненные зависимости изменения плотности пород с глубиной. В работе

Рис. 10.7. Определение тренда (З-экспоненты без учета (/) и с учетом (2) эрозионного разрыва

[145] показано, что можно повысить достоверность изучения гео­логических разрезов путем выявления в них несогласий различ­ной природы, повышая точность определения плотности пород. Для этого необходимо в процессе бурения определять плотность пород по непрерывно отбираемому буровому шламу. Плотность пород по шламу наиболее экспрессно можно определять по ме­тодике торсионных весов.

Выявление геологических неоднородностей в разрезе осуще­ствляют следующим образом. Производят непрерывный отбор шлама в процессе бурения. Определяют плотность отобранных образцов шлама. Непрерывно в процессе строительства скважи­ны проводят геофизические исследования разреза скважины в функции глубины. Измеряют или рассчитывают величину пла­стового давления в функции глубины. Затем рассчитывают вели­чину горного давления по формуле:

ст-28, ■£• Дй„ (10.11)

/ = 1

где б, и /г, — значения соответственно плотности породы и интервала глубин Д/г = /г,+1 — /г„ в котором определена плотность; g — ускорение силы тяжести.

Непрерывно в процессе бурения определяют параметры Вх и Кх по формулам (10.9) и (10.10), и при появлении на одной и той же глубине двух различных значений Вх определяют местополо­жение размыва или дизъюнктивного нарушения.

Рассмотрим пример изучения геологического разреза в соответ­ствии с изложенным способом, используя в качестве регистрируе­мого геофизического параметра данные ультразвукового метода. Величина интервального времени, измеренная в глинистых поро­дах, составила 250—470 мкс/м. Результаты расчетов параметров Кх и Вх показывают, что в интервале 400—2200 м значения этих пара­метров не меняются и остаются постоянными. Так, /?, = 1860 м; /?2 = 2100 м; Д/, = 300 мкс/м; Д/2 = 277 мкс/м; бп. ср1 = 2,55 г/см3; бп ср 2 = 2,56 г/см3; 6„ ср 1>2 = 1,07 г/см3; (ст — Р){ = 27,52 МПа; (о — Р)2 =

32,3 МПа; Кх = -1,03 • 10~3 МПа“1; Вх = 2,76.

На глубине 2200 м происходит резкое изменение парамет­ра Вх с 2,76 до 2,93 при практически неизменном значении Кх =-1,02-Ю“3 МПа-‘.

Далее до глубины 2750 м параметры Вх и Кх не меняются. Так, для глубины Л3 = 2200 м; А4 = 2340 м; Д^ = 396 мкс/м; Д/2 = 375 мкс/м; (а — Р)з = 32,78 МПа; (о — Р = 35,10 МПа.

На глубине 2750 м вновь происходит увеличение параметра Вх до величины 3,07.

Значения расчетных параметров ниже 2750 м составляют: Кх = —1,03 • 10~3 МПа~’; Вх = 3,07. Изменение параметра Вх на глубинах 2200 м и 2750 м при практически постоянном значении Кх свидетельствует о наличии несогласного залегания пород, что подтверждено анализами шлифов и палеонтологическими иссле­дованиями отобранного керна.

Выявленные методом компрессионной кривой тектонические нарушения (рис. 10.6) и эрозионные поверхности могут исполь­зоваться в качестве геодинамических реперов при корреляции разрезов скважин.

Комментарии запрещены.