Инструкция по проведению геофизических исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах рд 153-39. 0-072-01

16.1.1 Акустический каротаж (АК) предназначен для измерения интервальных времен t (t=l/v, где v - скорость распространения волны, м/с), амплитуд А и коэффициентов эффективного затухания  преломленных продольной, поперечной, Лэмба и Стоунли упругих волн, распространяющихся в горных породах, обсадной колонне и по границе жидкости, заполняющей скважину, с горными породами или обсадной колонной. Единицы измерения — микросекунда на метр (мкс/м), безразмерная (для А) и децибелл на метр (дБ/м) соответственно.

Данные АК применяют:

- для литологического расчленения разрезов и расчета упругих свойств пород;

- локализации трещиноватых пород, трещин гидроразрывов и интервалов напряженного состояния пород;

- определения коэффициентов межзерновой и вторичной (трещинно-каверновой) пористости коллекторов и характера их насыщенности;

- выделения проницаемых интервалов в чистых и глинистых породах;

- расчета синтетических сейсмограмм и интеграции результатов скважинных измерений с наземными и скважинными сейсмическими данными.

Измерения выполняют в необсаженных и, при определенных ограничениях, обсаженных скважинах, заполненных любой негазирующей промывочной жидкостью.

16.1.2 Простейший измерительный зонд АК содержит излучатель И упругих волн звукового (2-20 кГц) или ультразвукового (20-60 кГц) диапазонов частот и широкополосный приемник П, собственная частота колебаний которого превышает частоту излучателя в 3-5 раз.

Для проведения АК применяют более сложные трехэлементные (ИПП, ИИП), компенсированные (ИППИ, ИИПП) и многоэлементные (ИПП...П) измерительные зонды, состоящие из нескольких двухэлементных зондов и позволяющие учесть влияние на результаты измерений характеристик промывочной жидкости и положение зонда в стволе скважины. Точка измерения такими зондами — середина расстояния между приемниками.

Для исследования низкоскоростных разрезов приборы дополнительно оснащают измерительными зондами с дипольными излучателями и приемниками, позволяющими регистрировать значения интервального времени поперечной волны большие, чем интервальное время упругой волны в жидкости.

Скважинные приборы центрируют.

16.1.2.1 Требования к измерительным зондам АК:

- диапазоны измерения t преломленных продольной и Лэмба волн — 120-660 мкс/м, поперечной - 170-660 мкс/м, Стоунли -600-1550 мкс/м;

- диапазон измерения коэффициента эффективного затухания по длине измерительного зонда — 0-30 (40) дБ/м;

- диапазон измерения амплитуд при эффективном затухании 0-40 дБ/м — 0-78 дБ/м в статическом положении прибора и 0-66 дБ/м при движении прибора в скважине;

- пределы допускаемых основных относительных погрешностей измерения t и  - ±1-3 и ±12,5 % соответственно;

- дополнительные погрешности измерения t, А, , вызванные изменениями напряжения на ±10 %, давления на 1 МПа, температуры на 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С, не должны превышать 0,3; 0,01 и 0,1 значений основных погрешностей соответственно.

16.1.2.2 Длительность оцифровки сигналов от приемников прибора — до 8 мс; шаг дискретизации — 2-5 мкс.

16.1.2.3 Модуль АК комплексируют с любыми другими модулями при условии, что механическое соединение модулей не нарушает центрирование измерительного зонда.

16.1.3 Специфичное для АК требование к методическому и программному обеспечению заключается в наличии не менее двух, реализующих различные принципы обработки, программ выделения в общем волновом пакете колебаний продольной, поперечной, Лэмба и Стоунли волн и определения их интервальных времен, амплитуд и эффективного затухания.

16.1.4 Первичную и периодические калибровки выполняют согласно требованиям раздела 6 и эксплуатационной документации на прибор.

16.1.4.1 Основным средством калибровок является поверочная базовая установка, содержащая аттестованный волновод акустических колебаний (отрезок или несколько отрезков стальных труб, разрезанных вдоль образующей).

16.1.4.2 Полевые калибровки не выполняют. Их заменяет контрольное измерение, которое выполняют в интервале незацементированной обсадной колонны протяженностью не менее 50 м.

16.1.5 Исследования в скважинах проводят согласно требованиям раздела 6. Дополнительные требования:

16.1.5.1 Коэффициент усиления электронной схемы скважинного прибора выбирают таким образом, чтобы в диапазоне оцифровки акустических сигналов сохранялся минимальный уровень шумов, вызванных движением прибора, а сигналы регистрируемых волн (либо одной выбранной волны) не ограничивались. Правильность выбора контролируется по экрану монитора, на котором отображаются волновые пакеты всех двухэлементных зондов, фазокорреляционные диаграммы (ФКД) одного или двух зондов и значения t в текущей точке исследования.

16.1.5.2 Необходимость выполнения нескольких записей с разными коэффициентами усиления для неискаженной регистрации амплитуд и затухания упругих волн разных типов определяется эксплуатационной документацией на скважинный прибор.

16.1.5.3 Контрольную запись выполняют в интервале незацементированной колонны протяженностью не менее 50 м.

16.1.5.4 Скорость каротажа — не более 800 м/ч.

16.1.6 Качество материалов оценивают согласно требованиям раздела 6. Критерии, специфичные для АК, следующие:

16.1.6.1 Значение интервального времени продольной волны в незацементированной обсадной колонне должно находиться в пределах 185-187 мкс/м, затухания — в пределах 1-5 дБ/м. В интервале между муфтами кривая интервального времени и фазовые линии на ФКД должны представлять собой устойчивые прямые линии, параллельные оси глубин.

16.1.6.2 Значения интервальных времен продольной волны против опорных пластов (пласты ангидрита, каменной соли, плотных известняков и доломитов) не должны отличаться от известных значений более чем на ±3 %.

16.1.6.3 Расхождения интервальных времен основного и повторного измерений не должны превышать ±3 %, а эффективного затухания — ±5 дБ/м в интервалах глубин протяженностью не менее 10 м.

16.1.7 На твердых копиях кривые t, А,  размещают в треке Т2, ФКД двух зондов — в треке Т3 (рис. 1). При подготовке единого планшета с данными комплекса ГИС их размещают соответственно в треке T2L и T2R (ФКД одного зонда).

16.2 Акустический каротаж на отраженных волнах

16.2.1 Акустический каротаж на отраженных волнах («акустический телевизор», АК — сканер) предназначен для растрового отображения стенки скважины или обсадной колонны по интенсивности отраженных от нее высокочастотных упругих импульсов. Измеряемые величины — времена и амплитуды (интенсивность) отраженной волны. Единицы измерения — микросекунда (мкс) и безразмерная единица соответственно.

В необсаженных скважинах применяют (ограниченно) для измерения диаметра скважины (по времени прихода отраженной волны) и определения литологического состава пород, выделения трещиновато-кавернозных зон, определения положения границ пластов с различной акустической жесткостью. В обсаженных скважинах определяют положение муфт, перфорационных отверстий, дефектов колонны, выходящих на ее внутреннюю поверхность.

Исследования проводят в скважинах, заполненных любой нетяжелой (плотностью не более 1,2 г/см³), негазирующей промывочной жидкостью.

16.2.2 Измерительный преобразователь АК-сканера представляет собой совмещенный излучатель-приемник упругих колебаний, вращающийся вокруг оси скважинного прибора.

16.2.2.1 Требования к преобразователю:

- частота собственных колебаний в диапазоне 250-1000 кГц;

- форма внешней (излучающей) поверхности должна обеспечивать фокусировку упругого сигнала на поверхности стенки скважины в круге диаметром не более 3 мм;

- наличие устройства определения азимутальной ориентации или привязки положения к апсидальной плоскости ствола скважины с азимутальной погрешностью не более +0,5° в открытом стволе и ±2° в обсаженной скважине. После обработки первичных данных начало развертки должно определяться направлением на север;

- количество оборотов — не менее трех в секунду;

- количество точек сканирования — не менее 512 за один оборот;

- погрешность измерения диаметра скважины - не более ±0,5 мм;

- наличие дополнительного короткого зонда И-П для определения скорости упругой волны в жидкости, заполняющей скважину, с погрешностью измерения не более ±40 м/с.

16.2.3 Требования к методическому и программному обеспечению не регламентируются.

16.2.4 Выполнение калибровок определяется эксплуатационной документацией на прибор. Диаметр скважины определяют как произведение времени распространения отраженной волны на скорость ее распространения в промывочной жидкости (с учетом диаметра скважинного прибора).

16.2.5 Исследования в скважинах проводят согласно требованиям раздела 6 с изменениями:

16.2.5.1 Повторное измерение не выполняют.

16.2.5.2 Контрольное измерение проводят в любом участке обсадной колонны протяженностью не менее 50 м.

16.2.5.3 Скорость каротажа — не более 250 м/ч.

16.2.6 Контроль качества первичных данных определяется эксплуатационной документацией на прибор.

16.2.7 На твердых копиях значения диаметра скважины и растровое изображение поверхности стенки скважины отображают в треках T2L и T2R (рис. 1).
17 ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ КАРОТАЖ В ЗЕМНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
17.1 Ядерно-магнитный каротаж (ЯМК) в земном магнитном поле основан на измерении параметров свободной ядерной прецессии (СП) протонов, возникающей после выключения поляризующего поля.

Измеряемые величины — несколько (как правило, три) значений U₁, U₂, U₃ огибающей сигнала СП, которые регистрируют через фиксированные промежутки времени после выключения поля, а также время T₁ продольной релаксации протонов. Определяемыми параметрами являются индекс свободного флюида (ИСФ), в процентах, и время Т₁, в секундах.

ЯМК применяют в необсаженных скважинах для выделения коллекторов, приблизительной оценки их эффективной пористости, определения характера (нефть, вода) насыщенности коллекторов.

Условия применения: вертикальные и слабонаклонные скважины, заполненные глинистой промывочной жидкостью плотностью не менее 1,2 г/см³, вязкостью более 25 с, водоотдачей не более 9 см³/30 мин без добавок углеводородов; содержание магнитных примесей в породах должно быть менее 50 мг/см³, в промывочной жидкости —не более 1 мг/см³; уровень фонового сигнала в промывочной жидкости — на уровне собственных шумов прибора; вязкость пластовой нефти — менее 0,3 Па·с.

17.2 Требования к измерительным зондам ЯМК:

- диапазон определения индекса свободного флюида — 3-100 %;

- предел допускаемой основной погрешности определения ИСФ - ±3 % в диапазоне ИСФ от 3 до 50 % и ±5 % в диапазоне ИСФ от 50 до 100 %;

- допускаемая дополнительная погрешность, вызванная изменением напряжения питания на ±10 %, — не более 0,2 основной погрешности;

- допускаемая дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды, — не более 0,1 основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С.

17.3 Первичную и периодические калибровки выполняют, поместив скважинный прибор в стандартный образец ИСФ 3264-84, который устанавливают вертикально на расстоянии не менее 50 м от силовой, осветительной и радиотрансляционной сетей, убрав в радиусе 50 м мелкие ферромагнитные предметы (железный лом). Полевую калибровку проводят с помощью контрольного датчика.

17.3.1 Требования к прибору, который находится в калибровочном устройстве: отношение сигнала СП к помехе — не менее 100; время спада сигнала СП — не менее 200 мс; отклонение частотной настройки от частоты прецессии — меньше 5 Гц.

17.3.2 Контролируемые параметры: время поляризации — больше 2 с; «мертвое» время — меньше 35 мс; время первой задержки (для измерения U₁) — меньше 100 мс; различие в частотах настройки и прецессии — больше 5 Гц.

17.3.3 Параметры, подлежащие калибровке: нуль-сигналы каналов измерения U₁, U₂, U₃; отклонения U₁, U₂, U₃ при калибровке канала постоянным напряжением (стандарт-сигналы); отклонения U₁, U₂, U₃ в стандартном образце ИСФ; отклонения U₁, U₂, U₃ соответствующие сигналу СП от контрольного датчика.

17.4 Подготовку к исследованиям, оформление заголовка и сами исследования выполняют согласно требованиям раздела 6. Дополнительные требования:

17.4.1 При помещении прибора в скважину регистрируют сигналы контрольного датчика, нуль- и стандарт-сигналы U₁, U₂, U₃.

17.4.2 После спуска прибора в интервал исследований с помощью контрольного датчика проверяют соответствие частотной настройки частоте прецессии и регистрируют уровень помех при выключенном токе поляризации (фоновая запись).

17.4.3 Контрольную запись выполняют в интервале пород, в которых ИСФ больше 4 %.

17.4.4 Скорость каротажа — не более 250 м/ч.

17.4.5 Для расчета времени продольной релаксации данные ЯМК регистрируют одним из следующих способов: 5 кривых U₁ с изменяющимися временами поляризации; 15 значений U₁ на фиксированной глубине при различных временах поляризации; 15 значений U₁ на фиксированной глубине при различных временах действия остаточного тока.

17.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные требования:

17.5.1 Уровень фоновых помех не должен превышать 2 % ИСФ.

17.5.2 Отношение уровня помех при включенной поляризации к уровню помех при выключенной поляризации в интервалах пород без коллекторов (аргиллиты, ангидриты и т.п.) — не должно превышать 3.

17.5.3 Расхождение повторных замеров против пластов, для которых ИСФ больше 4 %, не должно превышать ±10 %.

17.6 На твердых копиях результаты измерений представляют в арифметическом масштабе в треке Т2 (рис. 1).

- каротаж естественного магнитного поля, основанный на изучении: вектора (модуля вектора) Т напряженности геомагнитного поля или его составляющих Х, Y, Z; приращений полного вектора или его составляющих (T, Z); компонент нормального (Т_н, Z_н) и аномального (Т_а, Z_a ) поля. Единица измерения в системе СИ - тесла (Тл), дробная единица - нанотесла (1 нТл=10^-9 Тл). Радиус исследований при каротаже естественного магнитного поля изменяется от нескольких метров до 100-150 м в зависимости от геометрии и магнитных свойств влияющего объекта;

- каротаж магнитной восприимчивости (КМВ), основанный на изучении искусственного переменного электромагнитного поля, величина ЭДС которого определяется магнитной восприимчивостью с горных пород. Допускается выражение результатов измерений в единицах СИ или СГС, связанных между собой соотношением  (СИ) = 4 (СГС). Радиус исследований составляет 10-60 см.

В нефтегазовых скважинах магнитный каротаж применяют для:

- определения магнитной восприимчивости и намагниченности пород в разрезах параметрических скважин;

- литологического расчленения и корреляции геологических разрезов;

- выделения интервалов разреза, содержащих магнитные минералы и зоны оруденения;

- определения элементов залегания пород, которые дифференцируются по магнитным свойствам;

- обеспечения интерпретации наземных магниторазведочных работ.

Магнитный каротаж выполняют в необсаженных скважинах. Дополнительными ограничениями являются присутствие в промывочной жидкости добавок ферромагнитных минералов (гематита) и влияние металлических конструкций скважины в радиусе исследования зондов.

18.2 Для проведения магнитного каротажа применяют: скважинные каппаметры — для исследования магнитной восприимчивости среды; скважинные магнитометры для измерения напряженности магнитного поля. Рекомендуется использовать приборы, сочетающие оба модуля.

18.2.1 Основные требования к приборам для магнитного каротажа: определение магнитной восприимчивости  и модуля вектора Т напряженности геомагнитного поля и его составляющих; возможность исследования слабомагнитных разрезов с  < 10^-4 ед. СИ и аномалиями магнитного поля менее 10000 нТл.

18.2.2 Минимальные требования к методическому обеспечению: для каротажа магнитной восприимчивости — программы учета влияния скважины; для каротажа естественного магнитного поля — учет влияния кривизны скважины; расчет модуля вектора Т напряженности геомагнитного поля.

18.3 Калибровки выполняют согласно общим требованиям раздела 6. Как частность:

18.3.1 Калибровку каппаметров на скважине выполняют до и после каротажа с использованием рабочих мер магнитной восприимчивости, тестов или стандарт-сигналов. Прибор должен располагаться на расстоянии не менее 5 длин зонда от металлических предметов.

18.3.2 Калибровку магнитометров выполняют при помощи меры магнитной индукции или градуировочного комплекта на контрольных пунктах: района (статус периодической калибровки) и скважины (полевая калибровка). Измерения на контрольных пунктах выполняют приборами и оборудованием (геофизический кабель, регистратор и др.), которые используются при проведении скважинных исследований.

18.3.2.1 Контрольный пункт района должен быть расположен в условиях нормального магнитного поля; целесообразно использовать для этого контрольные пункты наземной магниторазведки. На контрольном пункте района выполняют: периодическую калибровку магнитометров; измерение компонент нормального поля; оценку основной погрешности измерений по воспроизводимости результатов.

18.3.2.2 Контрольный пункт скважины выбирают по карте изодинам магнитного поля в области наименьшего градиента на удалении не менее 50 м от металлических предметов (каротажная станция, обсадка скважины и др.). Расстояние до устья скважины и азимут направления документируются в файлах измерений. На контрольном пункте скважины проводят: полевую калибровку магнитометров; измерение компонент магнитного поля для привязки результатов измерений в скважине к наблюдениям на поверхности.

18.4 Исследования в скважинах выполняют согласно требованиям эксплуатационной документации. При этом:

18.4.1 До начала и после измерений (не позднее 2-3 мин после извлечения прибора из скважины) проводят регистрацию нуль- и стандарт-сигналов.

18.4.2 Скорость каротажа и шаг дискретизации по глубине не должны превышать 1000 м/ч и 0,2 м соответственно.

18.4.3 Во время проведения каротажа методом естественного магнитного поля рекомендуется параллельное измерение вариаций магнитного поля на контрольном пункте скважины вторым скважинным или наземным магнитометром. Такие измерения являются обязательными в следующих случаях: интервал магнитного каротажа превышает 1000 м; по результатам магниторазведочных работ установлено, что амплитуды короткопериодных вариаций превосходят погрешности измерений.

Исследования магнитным каротажом не проводят во время магнитных бурь.

18.4.4 В интервалах проведения каротажа магнитной восприимчивости обязательно выполнение кавернометрии, а каротажа магнитного поля — инклинометрии.

18.5 Первичная обработка данных магнитного каротажа должна обеспечивать решение качественных задач (расчленение разреза по магнитным свойствам и др.).

18.5.1 Для каротажа магнитной восприимчивости регламентируется установка нулевых линий по уровню сигнала в воздухе до и после наблюдений и введение поправок в результаты измерений за влияние скважины (при необходимости).

18.5.2 Для каротажа естественного магнитного поля выполняются: учет влияния кривизны скважины; расчет модуля вектора Т напряженности геомагнитного поля (при измерении его составляющих); расчет показателей аномального магнитного поля. Переход от измеренных компонент полного магнитного поля к компонентам аномального поля осуществляют вычитанием уровня нормального поля, установленного на контрольном пункте скважины (при необходимости, с учетом измеренных вариаций). В случае измерения приращений поля (Т, Z) уровень поля, найденный на контрольном пункте скважины, принимают за нулевой.

18.6 На твердых копиях при совместном выполнении каротажа магнитной восприимчивости и каротажа естественного магнитного поля результаты представляют в треках Т2, Т3 (рис. 1).

Различают - вертикальную профилеметрию, при которой проводят регистрацию изменения формы и размера поперечного сечения скважины по стволу, и горизонтальную профилеметрию (профилографию), при которой фиксируют данные о форме и размерах одного поперечного сечения скважины.

Данные о фактическом диаметре скважины необходимы для решения следующих задач:

- оценки прихватоопасности желобов, сальников, глинистых и шламовых корок, интервалов выкрашивания и вывала пород;

- учета геометрии ствола при аварийных работах, связанных с извлечением из открытого ствола посторонних предметов;

- выбора интервалов установки пакеров испытателя пластов, испытателей на кабеле и сверлящего керноотборника на кабеле;

- выбора интервалов для установки башмака, центраторов и турбулизаторов обсадной колонны;

- определения объема затрубного пространства для расчета количества тампонажной смеси; уточнения геологического разреза, в том числе выделения коллекторов по появлению глинистых корок;

- учета диаметра ствола при интерпретации данных БКЗ, БК, ГК, НК и др. методов.

Исследованию кавернометрией-профилеметрией подлежат все скважины без исключения.

19.2 Требования к каверномерам и профилемерам:

- диапазон измерения диаметров скважины каверномером — от 100 до 800 мм;

- диайазон измерения радиусов профилемером — от 25 до 400 мм;

- предел допускаемой основной погрешности каверномера — не более ±3 мм в диапазоне до 400 мм и не более ±5 мм в диапазоне от 400 до 800 мм;

- предел допускаемой основной погрешности профилемера — не более ±2 мм;

- дополнительная погрешность, вызванная изменением напряжения питания, — не более 0,2 значения основной погрешности;

- дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды, — не более 0,1 значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С;

- дополнительная погрешность, вызванная отклонением скважины от вертикали, не должна превышать 0,5 значения основной погрешности.

19.2.1 Приборы комплексируют с другими приборами (модулями) без ограничений.

19.2.2 Минимальные требования к методическому и программному обеспечению заключаются в наличии методик и программ расчета площади, формы и объема скважины по данным профилеметрии.

19.3 Первичную, периодические и полевые калибровки ведут согласно общим требованиям раздела 6.

19.3.1 Основным средством периодических калибровок является набор из пяти образцовых колец или калибровочная установка типа УП-Кв, которые воспроизводят значения диаметров в диапазоне от 100 до 800 мм с погрешностью не более ±1,0 мм. Допускается использование также калибровочных устройств, поставляемых заводом-изготовителем (так называемые, «гребенки»), если погрешность воспроизведения ими диаметров не превышает ±1,0 мм.

19.3.2 В качестве средства полевой калибровки используют образцовые кольца (не менее двух) или «гребенку».

19.4 Исследования в скважинах ведут согласно требованиям раздела 6.

19.4.1 Интервал контрольной записи должен включать участок протяженностью не менее 50 м перед входом в обсадную колонну и не менее 20 м в колонне.

19.4.2 Для приборов однократного раскрытия повторную запись не проводят; контрольную запись выполняют согласно предыдущему разделу.

19.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные требования:

19.5.1 Расхождения кривых основной и повторной записей не должны превышать ±5 мм

19.5.2 Расхождения измеренных и проектных диаметров колонны и скважины в интервалах с номинальным диаметром ствола не должны превышать ±3 мм.

19.6 Первичная обработка включает придание кавернограммам и профилеграммам физических масштабов, построение поперечных сечений скважины по результатам горизонтальной профилеметрии.

19.7 На твердых копиях результаты измерений представляют в арифметическом масштабе в треке Т1 (рис. 1).