Реферат по физике Методы физики при исследовании геологоразведочных скважин (стр. 1 )

Муниципальное Образовательное Учреждение

Средняя Общеобразовательная Школа №14 города Твери

Реферат по физике

МЕТОДЫ ФИЗИКИ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

       Выполнил:

Учащийся 10 «Б» класса

Руководитель:

Учитель физики

Научные консультанты:

к. ф-м. н.

к. т.н.

Тверь, 2014 г.

Оглавление

Введение.        3

Глава 1.Основные задачи исследованияскважин. Историческая справка        4

1.1 Скважина, как объект разведки недр и геофизических исследований        4

1.2 Геофизические исследования скважин. Общие положения        6

Глава 2. Теоретическая справка. Естественные поля Земли        9

2.1.Гравитационное поле        11

2.2.Геомагнитное поле        11

2.3.Естественные электрические и электромагнитные поля.        13

2.4.Естественные сейсмические поля        15

2.5.Температурное поле Земли        16

2.6.Радиационное поле        17

Глава 3 Обзор основных методов геофизических исследований скважин        19

3.1.Электрические методы исследования скважин        19

3.2 Электрический каротаж через обсадную колонну        25

3.3.Электромагнитные методы каротажа        26

3.4.Ядерно-геофизические методы (радиоактивный каротаж)        27

3.5.Сейсмоакустические методы        30

3.6.Термокаротаж        34

3.7.Кавернометрия (профилеметрия)        34

3.8.Инклинометрия        35

Заключение        38

Приложение        39

Список использованной литературы        39

Введение.

В настоящее время методы физики активно используются при исследовании скважин и являются одними из основных способов изучения геологических разрезов. Каждый метод предназначен для получения конкретной информации о скважине.  Постоянно совершенствуются и разрабатываются новые методы исследований.

Геофизика – комплекс наук, исследующих строение Земли и физические процессы, происходящие в ее сферах, методами физики. Геофизика, в широком смысле, изучает физику твердой Земли (земную кору, мантию, жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро) вместе с явлениями, которые в ней происходят или происходили, физику океанов, поверхностных вод суши (озер, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы (метеорологию, климатологию, аэрономию). [4].

Геофизические методы исследований позволяют с высокой степенью достоверности изучить закономерности строения Земли и ее характеристики. Методы могут использоваться для решения огромного числа задач: космических (с целью расчленения и изучения физических свойств всех оболочек Земли и других планет, а также изучения их физических свойств), геологических (структурно-тектонического картирования, поисков и разведки различных полезных ископаемых, проведении гидрогеологических, инженерно-геологических, горно-технических, мерзлотных исследованиях), географических (ландшафтных, метеорологических, океанологических, морских, озерных, речных, гляциологических), биолого-почвенных, археологических, экологических.

Перечисленные науки имеют свои прямые методы исследования. Геофизика часто позволяет решать некоторые характерные для этих наук задачи косвенными физическими методами. При этом она решает их во многих случаях быстрее и эффективнее.

Цель исследования: анализ состояния современных методов геофизических исследований геологического разреза, вскрытого разведочнымискважинами.

Задачи исследования:

Провести подбор материалов по использованию методов физики при исследовании геологических разрезов, вскрытых поисковыми и разведочными скважинами. Изучить сущность и назначение различных методов геофизических исследований скважин.

Объект исследования.

Геологический разрез, вскрытыйбурением поисковых и разведочных скважин, как объект для получения информации о залежах месторождений полезных ископаемых.

Предмет исследования.

Методы, использующие естественные и искусственные физические поля, с помощью которых производится исследованиегеологического разреза.

Глава 1.Основные задачи исследованияскважин. Историческая справка

1.1 Скважина, как объект разведки недр и геофизических исследований

Геологическая скважина долгие годы и до сегодняшних дней является важнейшим источником информации о строении недр и местонахождении полезных ископаемых, а также единственным технологическим способом добычи нефти и газа.

До создания методов геофизических исследований скважин (ГИС), для геологической документации велся отбор образцов пород (керна4) либо непрерывно, через каждые несколько метров бурения, либо поинтервально. Каждый отбор керна сопровождался подъемом всего бурового инструмента. Это резко увеличивало стоимость и время бурения. Косвенную информацию о пройденных породах дает буровая жидкость (глинистый раствор или вода), которая под давлением подается в скважину и непрерывно извлекается вместе с измельченной буровым инструментом породой. Применение ГИС после окончания бурения обеспечило возможность проходки скважин сплошным забоем, без подъема бурового инструмента или с подъемом для отбора керна лишь на опорных участках разреза. В результате резко уменьшается время бурения и его стоимость, несмотря на дополнительные каротажные работы, занимающие несколько дней, то есть время в сотни раз меньшее, чем бурение.

В ходе или после бурения скважин их обсаживают стальной колонной труб или только сверху (десяток метров), или на всю глубину (при бурении глубоких структурных и нефтегазоразведочных скважин). Дополнительное укрепление стенок осуществляется их цементацией или глинизацией. Проникая в трещины и поры горных пород, цемент, глина или буровая жидкость меняют физические свойства пород, что вносит искажения в результаты ГИС. Наличие обсадных колонн делает невозможным проведение электрических исследований в скважинах, но выполнению ядерно-физических, сейсмоакустических и технологических работ не препятствует. Несмотря на широкое использование ГИС, особенно в нефтегазовой геофизике, некоторые литолого-петрографические исследования требуют отбора керна из основных перспективных на нефть, газ комплексов пород. Это необходимо для установления конкретных корреляционных связей между геологическими и геофизическими параметрами.

Таким образом, ГИС с очень небольшим (несколько %) отбором керна дает наибольшую информацию о вскрытом скважиной разрезе.

1.2 Геофизические исследования скважин. Общие положения

Геофизические исследования скважин–– это совокупность геофизических методов, направленных на изучение горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Традиционно к ГИС относят также изучение технического состояния скважин, опробование пластов и отбор керна. Геофизические исследования, предназначенные для изучения горных пород, непосредственно примыкающих к стволу скважины, часто называют каротажем.

Промысловой геофизикой называют методы каротажа, предназначенные для изучения нефтегазовых скважин.

Физические свойства горных пород определяют параметры естественных и искусственных полей, они же отражают литологические, коллекторские (способность фильтровать и накапливать воду либо углеводороды) и другие свойства. Нахождение по параметрам поля в скважине свойств горных пород называется обратной задачей ГИС и является основной задачей геофизических исследований на практике.

Геофизические исследования в скважинах проводят как в поисковых и разведочных скважинах, так и в эксплуатационных (добывающих). Благодаря близости скважины непосредственно к изучаемому объекту (продуктивному пласту), методы ГИС позволяют изучать его с гораздо большей точностью, чем это делают наземные методы - сейсморазведка, электроразведка и др.

Первыми, кто начал исследование геологических разрезов для получения полезных ископаемых, были французы, братья Конрад и Марсель Шлюмберже (рис.1.1). [2].

 

Рис.1.1. Конрад и Марсель Шлюмберже

Для исследований они изобрели метод электрической разведки. Он заключался в том что они измеряли сопротивление горных пород. Проблема заключалась в том, что было непонятно, как проделать это с породами, залегающими на большой глубине. Чтобы решить эту проблему, братья экспериментировали на разломах горных пород, где слоистая структура была видна невооруженным глазом, чтобы убедится в точности предложенного метода (рис.1.2).

До начала 30-х годов нефтяники привыкли бурить скважины там, где им подсказывало чутье. Удачливые нефтепромышленники считали, что могут без всякой науки находить продуктивные пласты. На то они и были удачливыми. Так что работы братьев Шлюмберже вначале интересовали больше ученых-теоретиков, а не промысловиков-практиков. Но упорные исследователи не сдавались. В 1927 году они спустили свои измерительные зонды в скважину в единственном во всей Франции районе, где добывалась нефть – Пешельбронне и получили положительные результаты. Оказалось, что их метод позволяет изучать структуру и залегание слоев пород.

Рис.1.2. Пример геологического обнажения (разреза) в природе

Каротаж (фр. - carottage) — исследование литосферы методами создания (бурением или продавливанием) специальных зондировочных скважин и проведения измерений при прохождении электрическими, магнитными, радиоактивными, акустическими и другими приборами (зондами).

«Каротаж» [2], как термин геофизики,ввели братья К. и М. Шлюмберже (основатели знаменитой нефтесервисной компании Schlumberger) для обозначения разработанного ими метода электроразведки (КС, ПС), позволявшего частично заменить дорогостоящий отбор керна. О происхождении этого термина есть несколько версий.

По одной из них слово «каротаж» произошло от французского глагола carotter, в геологии обозначающего отбор керна. По другой, термин «каротаж» произошел от французского «carotte» –– морковь. Каротажные приборы из-за своей продолговатой формы действительно напоминают морковку.

Глава 2. Теоретическая справка. Естественные поля Земли

Краткая характеристика геофизических полей Земли и Космоса