Способ выделения зон аномально высоких поровых давлений в процессе бурения Советский патент 1989 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для выделения в разрезе скважин зон с аномально высокими поровы- ми давления (АВПД).

Цель изобретения - повышение точности отбивки границ зон АВПД за счет учета влияния аномального давления на состояние подвижного равновесия системы горная порода-природный водный раствор.

На чертеже показан пример выделения зон АВГ1Д по данным электрометрии ((),;), естественной радиоактивности (/v) и по предлагаемому способу (Л ).

Сущность способа заключается в следую- ш.ем. Ионы калия при взаимодействии с водным раствором обладают отрицательной гидратацией, т. е. молекулы воды вблизи ионов становятся более подвижными, чем в чистой воде. Таким образом, отрицательная гидратация соответствует уменьшению прочности водородных связен в водном растворе, т. е. ион калия разупорядочивает структуру воды и вблизи от него молекулы воды становятся более подвижными. При взаимодействии природных растворов с твердой фазой большую роль играет принцип подвижного равновесия Ле-Шателье. Если условия, при которых система находится в состоянии равновесия изменяются, то равновесие смещается в направлении, способствующем восстановлению первонача,1ьных условий. В соответствии с этим принципом повышение давления ведет к переходу в раствор ионов, понижающих структурное давление раствора, т. е. ионов с отрицательной гидратацией. Таким образом, уменьшение содержания калия в породе в зонах АВПД объясняется закономерным при повышении порового давления удалением с водным раствором ионов калия. Это приводит и к уменьшению кислотно-шелочного равно4 СО

С «

S5

весия Ph в промывочной жидкости при ра.чбуривании интервалов с аномально высоким перовым давлением за счет уменьшения содержания калия, попадаемого в промывочную жидкость из разбуриваемых пород.

Способ осуществляют следующим образом.

При бурении скважины в районе, харак- теризуюш.емся развитием АВПД, устанавливают равновесие кислотно-шелочного потенциала () промывочной жидкости и контролируют его изменение в процессе проходки всего ствола скважины.

В буряшейся скважине производят определение содержания в горных породах калия. Определение концентрации в разбуриваемых породах калия может осушествляться изучением образцов керна или шлама на выходе из скважины любыми аналитическими методами.

Поскольку калий имеет радиактивный изотоп (в естественной смеси содержит 0,0119% радиоактивного изотопа ), концентрация калия может определяться путем измерения гамма-активности породы (керна, шлама), обусловленной излучением, испускаемым при распаде радиоактивного изотопа калия. Помимо высокой оперативности спектрометрический метод определения концентрации калия обладает еше одним важным преимуществом - он может быть реализован путем непосредственных скважинных измерений приборами на кабеле или автономными приборами в процессе бурения скважины.

Строят зависимость параметра , связывающего содержание калия в горных породах (К) и изменение кислотно- пхелочного потенциала (Ph) промывочной жидкости от глубины скважины.

Выделяют зону аномально высоких поро- вых давлений по закономерному снижению параметра А по сравнению с вышележа- шими породами.

На чертеже приведен пример выделения зоны АВПД по данному способу в сравнении с методами выделения АВПД по данным метода сопротивлений ()„) и данным измерений естественной радиоактивности образцов керна. В данном случае К - радиоактивность керна, вызванная концентрацией радиоактивного изотопа калия. Поскольку радиоактивный изотоп калия находится в Стабильном изотопном соотношении с другими его изотопами, то радиоактивность, вызванная изотопом калия, отражает в целом концентрацию калия в породе.

По данным электрометрии (р,) верхняя

граница зоны АВПД надежно выделяется на глубине 2250-2800 м, в то же время по данным изучения естественной радиоактивности образец керна уже на глубине 2068 м реагирует на увеличение порового давления уменьшением радиоактивности на 12%, а показатель X-K-Ph, где К - радиоактивность, связанная с изотопом калия, - на 18% по сравнению с линией нормального изменения параметра X по разрезу с нормальным гидростатическим давлением («нормаль).

На глубине 2511 м уменьшение суммарной радиоактивности по сравнению с «нормалью составило 20%, в ю же время уменьшение значения параметра X до 41%, т. е. точность и надежность выделения зоны АВПД по изменению параметра X существенно выше.

Содержание калия, определяющего значение параметра А, может быть определено

по керну, шламу, выходящему из скважины. Пригоден любой метод анализа, но наиболее оперативным следует признать спектрометрию по радиоактивному изотопу калия.

30

Формула изобретения

5

5

1.Способ выделения зон аномально высоких поровых давлений в процессе бурения скважин, включающий определение содержания калия по глубине скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отбивки границ зон аномально высоких поровых давлений, содержание калия определяют в породе, определяют кислотно-щелочной потенциал (Ph) промывоч0 ной жидкости, а границы зоны аномально высокого порового давления фиксируют по изменению величины произведения содержания калия в породе и Ph промывочной жидкости.

2.Способ по п. 1, отличаюш,ийся те.м, что содержание калия определяют в шламе разбуренной породы.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание калия опреде. 1яют путем спектрометрии естественного гамма-излучения горных пород.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин. Цель - повышение точности отбивки границ зон аномально высоких поровых давлений за счет учета влияния аномального давления на состояние подвижного равновесия системы горная порода-природный водный раствор. Определяют содержание калия в породе и PH промывочной жидкости. Содержание калия определяют в шламе разбуренной породы или в образцах керна путем спектрометрии естественного гамма-излучения. Границы зоны аномально высокого порового давления фиксируют по изменению величины произведения содержания калия в породе и PH промывочной жидкости. 1 с.п. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.