Способ геофизического исследования скважин

 

Использование: при геофизическом исследовании скважин. Сущность изобретения: измеряют разность потенциалов между электродом сравнения, заземленным на дневной поверхности, и колонной буровых труб в процессе бурения и судят о составе электропроводящих зон на основе сравнения амплитуд аномалий с известными значениями коэффициентов термоЭДС для данного месторождения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 V 3/02

ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

AU =Я(0, T)+ Ят+ со. (21) 4768463/25 (22) 15.12.89 (46) 23.05.93. Бюл, % 19 (71) Свердловский горный институт им.

В,B.Bàxðóøåaà (72) В.Н.Будько и Ю.Ю.Циовкин (73) В.Н.Циовкина (56) Электроразведка. Справочник геофизика.— М,: Недра, 1980.

Дахнов В,Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин.— M.: Недра, 1981, с. 286, Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для эффективного выделения электропроводящих подсечений пространства скважин непосредственно в процессе бурения, Цель изобретения — повышение оперативности и эффективности выделения и изучения электропроводящих зон.

При бурении скважин происходит сильный разогрев околозабойного пространст.ва, В целях предотвращения теплового разрушения бурового инструмента в скважину закачивается промывочная жидкость (буровой раствор), Вследствие растворения в этой жидкости вмещающих пород околозабойного пространства образуется электролит, электрохимические свойства которого зависят от температуры, типа и концентрации растворенных в нем ионов, Регистрируемая разность потенциалов

40 есть сумма электродвижущей силы галь„„5U„„1817857 АЗ (54) СПОСОБ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Использование: при геофизическом исследовании скважин. Сущность изобретения: измеряют разность потенциалов между электродом сравнения, заземленным на дневной поверхности, и колонной буровых труб в процессе бурения и судят о составе электропроводящих зон на основе сравнения амплитуд аномалий с известными значениями коэффициентов термоЭДС для данного месторождения. 2 ил. ванической ячейки e (Q, Т), зависящей от температуры Т и элементов, участвующих в реакции; собственно термоэлектродвижущей

СИЛЫ ЭЛЕКтрОПрОВОдящИХ ЗОН Ет, ВЫЗВаННОй разностью температур в забойной и удаленной частях электропроводящих пластов; естественного самопроизвольного потенциала осп, обусловленного окислительно-восстановительными реакциями циркулирующих грунтовых вод, богатых кислородом и углекислым газом с сульфидами: где e (Q, Т) — ЭДС гальванической ячейки, образованной нижним концом колонны бурильных труб, присутствующим рудным телом и буровой жидкостью при любой температуре, определяется посредством линейной интерполяции табличных значений ЭДС и температурного коэффициента

ЭДС гальванической ячейки (д к (Q,Т)/ д Т).

1817857 т Т SOTH бТ1

1 т

eg= (Sp dT. т1 (2) Так как полная смена бурового раствора происходит за 3 — 4 ч при скорости бурения порядка 0,5 м/ч с достаточной степенью точности, в процессе измерения можно пренебречь изменениями ЭДС ячейки в однородной зоне скважины. При переходе бурового инструмента из одной зоны в другую (например, из электропроводящей в изолятор или диэлектрик) ЭДС ячейки существенно изменится в силу смены компонент, участвующих в электрохимической реакции и определяющих электрические свойства ячейки.

Отметим, что значения ЭДС гальванических ячеек, соответствующих по составу контакту бурильных труб с сульфидными рудами, и значения ЭДС, получаемые путем интерполирования на заданную температуру, по порядку абсолютной величины совпадают со значениями самопроизвольного потенциала или превосходят его. гав термоэлектродвижущая сила электропроводящих зон возникает в результате установившегося в процессе бурения постоянного градиента температур Т между забойным участком скважины и "холодным" концом залежи и приводит к перераспределению заряда по ее поверхности. Для простоты предположим, что буровой инструмент проходит в однородной рудной зоне, образованной пиритами или халькопиритами; В этом случае разность установившихся потенциалов между верхним концом колонны бурильныхтруб и электродом сравнения определяется как где Т и Т1 — температуры горячего и холодного конца залежи;

So — коэффициент относительной термоэлектродвижущей силы среды, равный разности коэффициента термоЭДС стали, из которой изготовлена колонна бурильных труб S<>, и коэффициента термоЭДС руды

$р. В силу того, что коэффициент термоЭДС типичного металла много меньше коэффициента термоЭДС полупроводниковой руды, можно считать, что $ /Sp

«1; $отн = Sp, тогда измеряемая разность потенциалов определится как

Считая, что перепады температур составляют несколько десятков градусов и используя

4 средние значения коэффициентов термоЭДС полупроводниковых руд, полученные с использованием выражения (2), находят, что наблюдаемая разность потенциалов, обусловленная собственной электродвижущей силой, составляет несколько десятков милливольт: ет =-3,5 10 В/К 10 К =-3,5х х10 В. Из проведенных ранее исследований коэффициента термоЭДС различных

"0 сульфидных соединений следует, что эти данные могут быть использованы для детального расчленения электропроводящих зон и по их термоэлектрическим свойствам.

Несмотря на то, что при переходе буро15 вого инструмента из электропроводящей зоны в непроводящую среду ЭДС гальванической ячейки существенно изменится в силу смены компонент, участвующих в электрохимической реакции, этот эффект

20 проявится только после полной смены бурового раствора. В то же время охлаждение электропроводящего слоя промывочной жидкостью приводит к резкому уменьшению перепада температур в электропрово25 дящей зоне. Следовательно, в этом случае резко уменьшается вклад от термоэлектродвижущей силы, обусловленной перепадом температур, вплоть до полного исчезновения, что позволяет достаточно четко фикси30 ровать момент пересечения нижней границы рудного подсечения. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается физически иным подходом к исследованию неодно35 родностей скважинного пространства и существенно большей в сравнении с ранее используемыми методами исследования . скважин информативностью.

Предлагаемый способ позволяет более

40 детально и последовательно на основе электрических, термоэлектрических и злектрохимических свойств вмещающей среды, по наблюдаемым в электропроводящих зонах аномалиям кривой распределения потенци45 ала, выделять неоднородности скважинного пространства, причем все измерения проводятся непосредственно в процессе бурения.

Пример. Полевое опробование пред. лагаемого способа проведено на рудных

50 скважинах%2530и М2528(11 ствол) НовоУчалинского медно-цинкового месторождения. Проходка скважин осуществлялась колонковым бурением с алмазной коронкой диаметром 59 мм.

Результаты измерений разности потенциалов между электродом, образованным колонкой бурильных труб, и электродом. сравнения представлены на фиг.1, 2 соответственно для скважин 2530 и 2528. Резкое скачкообразное увеличение разности потенциалов, зарегистрированное на глубине

951 м в скв. 2530 (фиг.1) соответствует касанию нижней частью бурового инструмента кровли рудного тела, С увеличением глубины погружения бурового инструмента на- 5 блюдается незначительное изменение потенциала, связанное с пересечением дайки диабазов на глубине 975-977 м. При прохождении серицит-пирит-кварцевых пород с густой вкрапленностью сульфидов наблю- 10 дается уменьшение разности потенциалов.

Отметим, что по техническим причинам бурение скважины 2530 было прекращено на глубине 1118,7 м, до подсечения нижней части рудного тела, поэтому и на приведен- 15 ных кривых не удается расчленить нижнюю переходную зону.

Бурение скважины 2528 велось до подсечения нижней части рудного тела, и на приведенной кривой распределения раз- 20 ности потенциалов (см. фиг.2) достаточно четко фиксируется переход бурового инструмента иэ рудного тела.

Сопоставление наблюдаемых значений разности потенциалов при бурении рудной 25 зоны скважин с классификацией вмещающих пород по их термоэлектрическим и электрическим свойствам позволяет установить, что основной вклад в измеряемый потенциал вносят элементы, участвующие в 30 окислительно-восстановительной реакции.

Действительно, сравнение табличных данных для потенциалов водных растворов меди и цинка и полученных значений потенциалов 350 мВ позволяет заключить, 35 что они согласуются по известному порядку. Отклонения могут быть отнесены как за счет естественного поля, так и за счет собственно термоэлектродви>кущей силы руды и составляют 15 — 20 от величины 40 наблюдаемой разности потенциалов. Так, типичные значения естественного поля на

Ново-Учалинском месторождении составляют 60-80 мВ, а собственно термозлектродвижущая сила злектропроводящей зоны дает вклад порядка 30 — 50 В для однородных пропластков и может изменяться в этих же пределах в неоднородных пропластках.

Отметим, что с помощью существующих аналитических методов может быть выполнено не только качественное, но и количественное разделение вкладов в наблюдаемые значения разности потенциалов, а по характеру регистрируемых аномалий потенциала возможно моделирование геометрии рудной залежи.

Таким образом, предлагаемый способ геофизического исследования скважин позволяет выделять и изучать злектропроводящие подсечения скважинного пространства непосредственно во время бурения скважин.

Формула изобретения

Способ геофизического исследования скважин, заключающийся в измерении разности потенциалов естественного электрического поля между электродом сравнения, заземленным на дневной поверхности у устья скважины, и электродом, перемещающимся вдоль ее ствола, выделении неоднородностей скважиннаго пространства и суждении о их составе, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью повышения оперативности и эффективности выделения электропроводящих зон, разность потенциалов измеряют непосредственно в процессе бурения, в качестве перемещающегося вдоль ствола скважины электрода используют колонну буровых труб, о составе электропроводящих зон судят по амплитуде аномалий разности потенциалов с учетом известных значений коэффициентов термоЭДС для данного месторождения.

Зсмбные ОЬО3ниченУЯ:

ЯЯ вЂ” Ааааа, аиааазо3ыи афирит р-„рд аи0езипс-Зазальщо3ь!и ларририт ь В акдарце8а тый, юрещинобать|о — рпцсрабрещия амВюло-ЖухаююядЯ ю с Й РУЙ Й . Д - пипаритоаый порфир

ЩУИУГп пУЯУЯ- к50 63ЯЯ п0 06Я с гуоиай &рал еююа чж суль ридо5 (ЯД вЂ” руоа медпоиииио3пд

Фиг. 1

1817857

55- Звана вкрапления фЩ - миднюцинкойн,оу&

Составитель В, Будько

Редактор Т. Иванова Техред M. Моргентал Корректор С. Лисина

Заказ 1741 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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