Основы управления информативностью геофизических исследований в скважинах

С позиции отрицательного воздействия буровых растворов на интенсивность регистрируемых электрических полей в скважине основное влияние оказывают следующие факторы:

· химический состав ингибирующих реагентов;

· концентрации ингибиторов в составе бурового раствора;

· электрохимические свойства фильтратов бурового раствора.

Возникающая в скважине естественная электрохимическая активность главным образом определяется процессами диффузии на границе скважина/пласт. Величина диффузионного потенциала (Е_Д) определяется значениями коэффициента диффузионного потенциала (К_Д) и УЭС фильтрата бурового раствора и УЭС пластовых вод согласно следующему приведенному уравнению Нернста:

(1)

где К_Д – коэффициент диффузионного потенциала, мВ;

УЭС_ф – удельное электросопротивление фильтрата бурового раствора, Ом∙м;

УЭС_П – удельное электросопротивление пластового флюида, Ом∙м.

Теоретически нами были рассчитаны коэффициенты диффузионных потенциалов (К_Д) для солей, которые можно рассматривать в качестве по тенциальных реагентов для ингибирования буровых растворов. Полученные данные позволяют расположить анионы рассматриваемых солей по их влиянию на значения (К_Д) в следующий ряд:

· HPO₄ > H₂PO₄ > CH₃COO > CO₃ > HCO₃ > SO₄ > CHOO >NO₃ > NO₂ > Cl

Отсюда следует, что гидрофосфаты в наибольшей степени повышают электрохимическую активность ингибируемых буровых растворов. Важно также отметить, что по своей электрохимической активности хлорид калия и хлорид аммония обладают минимальными и практически одинаковыми значениями (К_Д). Родственный механизм ингибирования межплоскостной гидратации глинистых минералов катионами калия и аммония позволяет рассматривать соединения аммония в качестве альтернативы калиевым реагентам в качестве добавок к буровым растворам с целью обеспечения сходного уровня ингибирования и повышения информативности радиометрических методов ГИС.

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований буровых растворов установлено, что в сравнении с калийсодержащими ингибиторами (КС1, АКК), гидрофосфатные реагенты обладают следующими преимуществами:

· сохраняют информативность радиоактивных и акустических методов ГИС;

· за счет более высоких коэффициентов диффузионных потенциалов (К_Д) и более низких подвижностей гидрофосфатных анионов в забойных условиях, обеспечивается возрастание каротажных характеристик УЭС, ПС, КС и разноглубинных методов исследований;

· выявлена способность полимер-гидрофосфатных систем в 2,1-3,5 раза повышать консолидирующую способность исходных полимер-лигносульфонатных буровых растворов при соблюдении электрометрических требований ГИС [2];

· за счет комплексного катионо-анионного ингибирования процессов влагопереноса и повышения сил сцепления частиц горной породы значения показателей ингибирующей способности (П_о 1,7-2,3 см/ч), антидиспергирующей активности (Д 8,0 %) и консолидационной прочности (s_сж 40-66 г/см²) соответствуют современным высокоингибированны буровым растворам при обеспечении достоверной интерпретации результатов ГИС;

· выявлено повышение забойных значений УЭС при ингибировании гидрофосфатами, в сравнении с обычными лигносульфонатными системами [3].

По результатам опытно-промышленных испытаний, разработана и внедрена в промысловую практику «Инструкция по применению ингибирующего бурового раствора, обеспечивающего получение качественных материалов комплекса ГИС (ИРГИС для морского бурения)» [4]. Разработанная технология ИРГИС обеспечивает решение следующие задачи строительства скважин на шельфе Арктических морей:

· ИРГИС не оказывает отрицательного влияния на электрометрические, радиометрические и акустические методы каротажа;

· ИРГИС обеспечивает высокий уровень подтверждаемости геофизических заключений, позволяющий исключить из опробывания непромышленные объекты и неоправданный спуск обсадных колонн;

· ИРГИС обеспечивает длительную устойчивость ствола скважины за счет предельного ингибирования процессов гидратации и диспергирования глинистых пород и увеличения прочности сцепления слабосвязанных фрагментов горных пород;

· ИРГИС обеспечивает высокую технологичность управления свойствами при бурении и ГИС за счет высокой, до 180⁰С, стабильности филь трационных, реологических, триботехнических и геофизических показателей свойств;

· ИРГИС обеспечивается высокоэффективными реагентами, компаундами и материалами отечественного производства, необходимым методическим, метрологическим и сервисным сопровождением.