КОМПЛЕКСЫ КАРОТАЖНЫХ МЕТОДОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ РАБОТ

Комплексы методов каротажа определяются задачами, соответствующими назначению скважин и включают обязательные и дополнительные методы, состав которых определяется геолого-техническими параметрами конкретных месторождений. В то же время в Методических рекомендациях ГКЗ Российской федерации сказано:

Для повышения достоверности и информативности бурения необходимо использовать методы геофизических исследований в скважинах, рациональный комплекс которых определяется, исходя из конкретных геологических условий месторождений и современных возможностей геофизических методов.

Во всех буровых скважинах обязательно производится гамма- каротаж (ГК). Целесообразность и условия применения других видов каротажа определяются задачами, возникающими при изучении различных месторождений, и устанавливаются в каждом конкретном случае.

На месторождениях в проницаемых породах для картирования проницаемых и водоупорных горизонтов к выявлению в проницаемых рудных интервалах глинистых пропластков может применяться электрокаротаж методами КС и ПС.

При исследовании технологических, наблюдательных, контрольных и других скважин на опытных участках ПВ, кроме гамма- каротажа, могут применяться методы прямого определения содержания урана в частности, каротаж нейтронов деления (КНД), термометрия и индукционный каротаж. С помощью метода КНД-М контролируется процесс выщелачивания, определяется степень извлечения и остаточное содержание урана в недрах. Индукционным каротажем (в необсаженных скважинах) исследуется растекание закачиваемого раствора. При проектировании и подготовке участка для опыта ПВ предусматриваются наблюдательные скважины.

При разведке урано-угольных месторождений в комплексе с гамма- и электрокаротажем обязательно применение гамма-гамма- каротажа плотностного (ГГК-П) и селективного (ГГК-С). По результатам ГГК-П и электрокаротажа определяются границы и мощность, а по данным ГГК-С - вещественный состав угольного пласта.

Естественно, что рекомендуемые ниже комплексы и виды геофизических исследований на различных этапах работ на месторождении могут быть дополнены или заменены в зависимости от конкретных условий. Но в любом случае каротажные комплексы должны:

• • включать набор методов, обеспечивающих однозначное и достоверное решение всех поставленных геологических задач;
• • включать методы, освоенные в отечественной практике и практике стран СНГ;
• • быть (по возможности) ориентированы на применение цифровой компьютеризированной каротажной техники;
• • иметь программное обеспечение для интерпретации результатов измерений.
• 5.1. Эксплуатационная разведка

Эксплуатационная разведка выполняется путем сгущения сети разведочных геологических скважин и дополнительного бурения скважин по периферии рудных тел для проектирования мест расположения технологических скважин.

На данной стадии геологические задачи решаются следующим комплексом геофизических исследований:

• • гамма-каротаж;
• • каротаж методом мгновенных нейтронов деления;
• • электрокаротаж (КС, ПС);
• • инклинометрия;
• • кавернометрия;
• • нейтрон-нейтронный каротаж.

Гамма-каротаж проводится для уточнения параметров рудных тел. При интерпретации гамма-каротажа используют определенный при разведке средний коэффициент радиоактивного равновесия (К_рр) для всего месторождения или для рудного тела (блока), в пределах которого пробурены данные скважины. Конкретное значение К_рр должно соответствовать тому, которое применялось при подсчете запасов при сдаче объекта в ГКЗ. Поправка на отжатие радона в пласт (Щ_п) берется аналогичным способом. При бурении на стадии доразведки и эксплуатационной разведки скважин с кондиционным выходом керна уточняют значения К_рр и П_Кп. Для уточнения значения К_рр и Щ_п также используются данные КНД-м. Решение об использовании уточненных значений К_рр и Пр_н принимается в каждом конкретном случае при расхождении в данных подсчета запасов, определенных при геологической разведке и эксплуатационной разведке, более чем на 20 % в целом по залежи.

Результаты интерпретации гамма-каротажа технологических скважин со средними поправками, определенными при разведке, используют при подсчете запасов урана по эксплуатационным блокам. Этот подсчет запасов предназначен для планирования добычных работ, а после отработки отдельного рудного тела (залежи) - для списания запасов.

Каротаж методом мгновенных нейтронов деления (КНД-м) проводится для прямого определения урана в стволе скважины. Решение о проведение и объемах КНД-М принимается геологической службой в каждом конкретном случае. По данным КНД-М уточняется морфология рудных залежей в сложной радиологической обстановке с целью исключения радиевых ореолов из отработки. Данные КНД-М используются для получения информации о нарушениях радиоактивного равновесия по скважинам без кернового опробования, определения суммарной поправки на нарушение радиоактивного равновесия и отжатая радона. При применении двухзондового скважинного снаряда по данным КНД-М возможно определение влажности, объемного веса, глинистости пород в условиях естественного залегания.

Электрокаротаж (КС, ПС) на данной стадии используется для литологического расчленения пород, выделения фациальных разностей проницаемых пород продуктивного горизонта, для определения границ верхнего, нижнего и промежуточных водоупоров. Данные электрокаротажа КС, ПС используются для расчетов послойных коэффициентов фильтрации продуктивной толщи. Для расчетов коэффициентов фильтрации по электрокаротажу используются зависимости между величинами кажущегося сопротивления (или ПС) и гранулометрическим составом пород, а также коэффициентами фильтрации, определенными по данным откачек гидрогеологических скважин. Такие зависимости устанавливаются на стадии детальной геологической разведки для скважин малого диаметра и проверяются в технологических скважинах большого диаметра. По результатам уточнения находятся переходные коэффициенты, позволяющие использовать имеющиеся зависимости.

Инклинометрия проводится с целью определения истинного положения ствола скважины в пространстве.

Кавернометрия проводится с целью определения истинного диаметра скважины в пределах рудного горизонта для введения поправки при интерпретации результатов гамма-каротажа на поглощение гамма- излучения промывочной жидкостью. Дополнительно данные каверно- метрии используются для выделения в песчано-глинистом разрезе проницаемых интервалов. На интервале песчаных пород с высокой проницаемостью диаметр скважины уменьшается на толщину глинистой корки. Это обусловлено тем, что в породах, в которые проникает фильтрат промывочной жидкости, диаметр скважины уменьшается из-за накопления на ее стенках глинистой корки.

Нейтрон-нейтронный каротаж на данной стадии используется для литологического расчленения разреза в зоне уже закисленных пород, когда методами электрокаротажа невозможно провести расчленение разреза.

Конечным документом интерпретации результатов ГИС является геологический паспорт скважины.

5.2. Подготовка участка к эксплуатации

Подготовка участка к эксплуатации заключается в сооружении и освоении сети технологических и наблюдательных скважин. Проходка ствола скважины выполняется в два этапа - пилот-скважина и последующее расширение до конечного диаметра. На данном этапе кроме геологических задач геофизическими исследованиями решаются и технические задачи.

На первом этапе (после бурения пилот-скважины) проводится следующий комплекс геофизических исследований:

• • гамма-каротаж;
• • каротаж методом мгновенных нейтронов деления;
• • электрокаротаж (КС, ПС);
• • инклинометрия;
• • кавернометрия.

Задачи, решаемые данными методами, аналогичны задачам этапа эксплуатационной разведки. В части скважин желательно проводить определение урана методом КНД-М, если другие методы не обеспечивают полноты решаемых задач. Данные по наблюдательным скважинам позволяют проследить ход процесса выщелачивания, связать изменения остаточного содержания урана с расходом кислоты и таким образом получить исходные данные для расчетов оптимального времени работы участка. Выполнение гамма-каротажа в наблюдательных скважинах обеспечивает контроль распределения радия в процессе выщелачивания. Это необходимо для обоснования возможности использования результатов гамма-каротажа контрольных скважин при определении исходного содержания урана.

Инклинометрия проводится в процессе проходки технологических скважин с целью контроля азимутальных и угловых отклонений стволов сооружаемых скважин. Каротаж может проводиться многократно в режиме «сопровождения» по мере углубления скважины. Интервалы глубин, на которых проводится инклинометрия, должны задаваться в техническом задании на сооружение скважины. При отклонении траектории ствола скважины от проектного положения на величину, большую допустимой, скважина бракуется и другие виды каротажа не выполняются.

На втором этапе (после разбуривания скважины) для расчета необходимого количества цемента и определения объема зоны гравийной обсыпки фильтров дополнительно проводится кавернометрия.

После сооружения и освоения скважин проводится комплекс геофизических исследований:

• • токовый каротаж (ТК) или КС-каротаж в обсадной колонне;
• • индукционный каротаж (ПК);
• • термометрия (ТМ);
• • гамма-гамма каротаж плотностной (ГГК-П);
• • расходометрия;
• • гидрогеохимический каротаж (ГХК);
• • радиоволновая геоинтроскопия (РВГИ).

Токовый каротаж или КС-каротаж в обсадной колонне выполняется дважды: сразу после обсадки скважины с целью определения целостности обсадной колонны полиэтиленовых труб и правильности установки фильтров, и после освоения скважины, для определения чистоты фильтров и повторной проверки целостности обсадной колонны. Данный метод очень чувствителен и позволяет выявить даже незначительные повреждения обсадной колонны. Поэтому при обнаружении нарушений нужно дополнительно провести расходометрию для оценки объема перетока жидкости через обнаруженное нарушение.

Индукционный каротаж проводится в целях определения электропроводимости пород перед зачислением. Эти результаты индукционного каротажа являются исходными для последующей интерпретации на стадии закисления и эксплуатации.

Гидрогеохимический каротаж проводится для определения исходных параметров перед закислением с целью контроля их дальнейшего изменения.

Во всех сооружаемых скважинах, где проводится гидроизоляция затрубного пространства цементированием, выполняется термометрия для определения местоположения цементного кольца. Эти результаты термометрии являются исходными для решения некоторых вопросов контроля за дальнейшим ходом процесса ПСВ.

Гамма-гамма каротаж плотностной проводится для уточнения качества цементации, контроля уровня и качества гравийной обсыпки зоны фильтров технологических скважин. ГГК-П проводится во всех технологических скважинах, сооружаемых с гравийной обсыпкой.

Расходометрия проводится после освоения скважины для определения состояния прифильтровой и фильтровой зоны.

Конечным документом интерпретации результатов ГИС является геотехнологический паспорт скважины.

Радиоволноваягеоинтроскопия проводится после сооружения всех скважин технологического блока для получения исходной ЗО-карты эффективных сопротивлений.

5.3. Эксплуатация участка

На этапе эксплуатации участка геофизическими методами решаются геотехнологические и технические задачи. Систематически контролируется техническое состояние скважин, определяется распространение технологических растворов по площади участка и их проникновение за водоупоры, отслеживается ход процесса выщелачивания.

На этапе эксплуатации участка в комплекс геофизических исследований скважин входят:

• • токовый каротаж или КС-каротаж в обсадной колонне;
• • индукционный каротаж;
• • гамма-каротаж;
• • каротаж методом мгновенных нейтронов деления;
• • термометрия;
• • расходометрия;
• • гидрогеохимический каротаж;
• • радиоволновая геоинтроскопия (РВГИ).

Токовый каротаж или КС-каротаж в обсадной колонне проводится в технологических скважинах с полиэтиленовыми обсадными трубами для определения целостности обсадной колонны и степени за- песоченности фильтровой зоны. Токовый каротаж или КС-каротаж в обсадной колонне проводится во всех технологических скважинах не реже одного раза в год. Периодичность проведения может корректироваться в зависимости от количества и частоты обнаружения нарушений на контролируемом блоке и по заявкам ответственной службы. При обнаружении нарушения целостности труб проводят расходометрию для количественной оценки потерь технологических растворов или их разу- боживания пластовыми водами.

Индукционный каротаж проводится для контроля над растеканием технологических растворов по площади участка и за проникновением раствора выше водоупорного горизонта. ПК проводится во всех наблюдательных и при необходимости в технологических скважинах, обсаженных полиэтиленовыми трубами. Периодичность проведения ПК на отрабатываемом блоке - раз в квартал на начальном этапе и не реже одного раза в год до конца отработки. Сопоставление графиков индукционного каротажа, полученных до и после закисления, позволяет определить зоны распространения кислых растворов. Распространение кислых растворов по мощности продуктивного горизонта может быть связано как с вертикальной составляющей фильтрации, так и с затруб- ной циркуляцией раствора.

Гамма-каротаж периодически проводится в наблюдательных скважинах для получения информации о перемещении радия при выщелачивании урана. Это необходимо для обоснования возможности использования результатов гамма-каротажа контрольных скважин при определении исходного содержания урана. Периодичность проведения гамма-каротажа зависит от скорости протекания процесса выщелачивания, и каждое последующее измерение делается после уменьшения остаточного содержания урана на 15-20 %.

Гамма-каротаж в закачных технологических скважинах проводится по результатам злектрокаротажа, которые предполагают нарушение целостности обсадной колонны. Появление технологических растворов в затрубном пространстве, как правило, сопровождается гамма- аномалиями.

Каротаж методом мгновенных нейтронов деления позволяет следить за изменениями содержания урана или его перераспределением между песчаными и глинистыми разностями пород. Одновременно можно получить информацию о ходе процесса выщелачивания по измерениям в наблюдательных скважинах. По отдельным наблюдательным скважинам затруднительно оценить количество урана, оставшегося в рудном горизонте, но ход процесса выщелачивания во времени характеризуется достаточно надежно. Для этого необходимо располагать наблюдательные скважины в местах, для которых, по данным гидродинамических расчетов, характерен усредненный ход процесса выщелачивания. По результатам КНД-М в наблюдательных скважинах возможна оценка доли урана, выщелачиваемого из технологического забаланса. Измерения КНД-М в законтурных наблюдательных скважинах дают информацию о дополнительном извлечении урана из этого пространства и о возможном пе- реотложении урана.

Термометрия в комплексе с индукционным каротажем позволяет проследить распространение кислых растворов по горизонту. Периодичность проведения метода аналогична периодичности индукционного каротажа. По данным термометрии также определяются места поступления затрубных растворов в местах порыва обсадной колонны.

Расходометрия проводится с целью определения объема поглощаемой или приточной жидкости через нарушения колонн и технические отверстия. Контролируется профиль приемистости фильтров эксплуатационных скважин.

Гидрогеохимический каротаж проводится для контроля над изменением следующих параметров: удельной электропроводности Е, pH, Ей, О? Н₂8, температуры, давления.

Радиоволновая геоинтроскопия проводится для контроля степени закисления пород продуктивного горизонта технологического блока, а также для контроля над растеканием технологических растворов по площади участка и за проникновением раствора в проницаемые отложения локализованные выше водоупорного горизонта.

5.4. Ликвидация участка

Основными показателями завершения отработки запасов участка являются необратимое снижение содержания металла в продуктивных растворах до уровня ниже бортового и достижение проектного уровня извлечения металла из недр. Отключению (погашению) эксплуатационных блоков в отдельных случаях (опытные и специальные полигоны) может предшествовать бурение контрольных скважин. При этом решаются геологические и экологические задачи следующим комплексом геофизических исследований скважин:

• • гамма-каротаж;
• • каротаж методом мгновенных нейтронов деления;
• • индукционный каротаж;
• • расходометрия;
• • гидрогеохимический каротаж.

Гамма-каротаж проводится для определения исходного содержания урана в скважине, если по результатам гамма-каротажа в наблюдательных скважинах, проведенного в процессе отработки участка, установлена сохранность распределения радия во время выщелачивания. В этом случае в данные гамма-каротажа вводятся средние поправки на отжатие радона и нарушение радиоактивного равновесия в руде, определенные до начала выщелачивания.

Каротаж методом мгновенных нейтронов деления проводится для оценки полноты отработки участка. Каротаж проводится в открытом стволе контрольных скважин. Сеть контрольных скважин должна быть достаточной для получения представительных результатов. Методом КНД-М подтверждается полнота отработки запасов металла эксплуатационного блока, выделяются площади с сохранившимися в недрах продуктивными растворами и определяется степень проникновения металла в смежные водоносные горизонты. По данным КНД-М определяется остаточное содержание металла в недрах и при благоприятных условиях возможен расчет коэффициента извлечения металла из недр.

Индукционный каротаж проводится в контрольных скважинах, в том числе пробуренных за контуром отработки. По данным ПК дается оценка остаточной закисленности пород, определяется степень проникновения в смежные водоносные горизонты кислых растворов и растекание технологических растворов в отрабатываемом продуктивном водоносном горизонте за пределы отработанного участка.

Индукционный каротаж, проводимый в целях слежения за процессом восстановления среды после отработки участка, проводится в подготовленных скважинах. Ввиду того, что фильтровая часть неработающей скважины подвергается процессу кольматации, перед проведением индукционного каротажа необходимо провести прокачку скважины. Работоспособность фильтров прокаченной скважины определяется методом расходометрии.

Гидрогеохимический каротаж проводится в наблюдательных скважинах с целью мониторинга восстановления среды после завершения отработки.