3.3.1. Відбір проб нафти, газу та води

Якщо під час буріння свердловини спостерігаються прояви води, газу та нафти, слід відбирати їх проби. При обертальному бурінні ці проби відбирають із глинистого розчину, який виходить із свердловини. Якщо спостерігається виділення води і газу, то глинистий розчин розрі­джують, і з нього виділяється газ. При цьому густина глинистого розчину знижується, а в'язкість збільшується.

У разі значного надходження води у свердловину помітно збільшується потік глинистого розчину, який виходить із свердловини. Невелике виді­лення газу визначають за допомогою газового каротажу, а нафти — за да­ними люмінесцентного аналізу глинистого розчину. У разі значних нафто-газопроявів слід відбирати проби газу та нафти у достатній кількості для дослідження їх у лабораторії. Для відбору проби газу застосовують газовід-бірну лійку, яку встановлюють на поверхні потоку глинистого розчину, що виходить із свердловини. При цьому лійку ширшим боком потрібно на­прямити униз, а вузьким з'єднати гумовою трубкою з пляшкою, перевер­нутою у спеціальну посудину з водою (рис. 3.21).

Газ, який виділяється із глинистого розчину, накопичується у верхній частині пляшки і витісняє з неї воду. Після цього горловину пляшки гер­метично закривають під водою гумовим корком (дуже зручно застосовувати для цього дитячу гумову соску) і направляють у лабораторію для аналізу. Заповнювати пляшку газом рекомендується неповністю, з метою запобі­гання попадання у неї повітря. Слід залишити 4—5 см води над корком і у такому вигляді направити в лабораторію.

Отже, у процесі буріння свердловин геологу потрібно провести такий комплекс робіт:

• спостереження та дослідження для складання детального комплекс­ ного геологічного розрізу свердловин;

• вивчення нафтових або газових колекторів, їх фізичної характеристи­ ки, нафто- або газоносності;

• вивчення водоносності розбурюваних пластів;

• вивчення якісних характеристик нафти і газу, відкритих у процесі розвідувального буріння, з'ясування їх промислової цінності;

• контроль за бурінням свердловини залежно від геологічних умов.

Нафта, що виходить із свердловини разом із глинистим розчином, скупчується, як правило, на його поверхні у вигляді плівки та окремих плям. Для досліджень таку нафту відбирають у посудину за допомогою совка або ложки.

Зрозуміло, що геологічне обслуговування свердловин, які бурять, — завдання дуже відповідальне і потребує від геологів високої кваліфікації.

З розвитком техніки геологічні спостереження під час буріння окремих свердловин все більше ускладнюються. Якщо раніше інформацію про роз-бурювані породи отримували лише за керном і шламом, то нині цим об­межуватися не можна.

Геологічна служба нафтогазових промислів і розвідувальних підпри­ємств для своїх висновків має використовувати широкий та різноманітний матеріал цілого комплексу спостережень. Геолог, який обслуговує свердло­вини розвідувальних площ, повинен володіти не лише методом геологічних спостережень, а й методами геофізичних і геохімічних спостережень. За­стосування усього комплексу спостережень дає змогу скласти чітку уяву про розріз відкладів, характеристики продуктивних горизонтів і тим самим сприяти успішному бурінню свердловини з виконанням при цьому правил охорони надр.

3.3.2. Прилади для визначення якості глинистих розчинів

Ареометр АГ-1. За допомогою приладу визначають густину глинистого розчину (рис. 3.22). Для цього слід від'єднати склянку від по­плавця, заповнити її глинистим розчином, потім вставити в неї поплавець, після чого ареометр необхідно опустити у відро з водою. Густину визнача­ють за шкалою на верхній частині поплавця. Ареометром АГ-1 також мож­на вимірювати густину обважнених розчинів. Для цього потрібно відгвин­тити з'ємний важіль, а відлік густини проводити за окремою шкалою, яка нанесена поруч зі стандартною.

Віскозиметр СПВ-5 (рис. 3.23). Замір в'язкості глинистого розчину проводять у такий спосіб. У лійку наливають 500 та 200 см³ глинистого розчину, закривши нижній кінець трубки пальцем. 200 см³ глинистого розчину наливають для створення додаткової маси, щоб 500 см³ глинис­того розчину могли витекти із віскозиметра через трубку при дослі­дженні. Для достовірності показань розчин потрібно профільтрувати че­рез сітку, попередньо вставлену в лійку. Підставивши під лійку посуди­ну, забирають палець від кінця трубки і за допомогою секундоміра ви­значають час витікання 500 см³ глинистого розчину із віскозиметра че­рез трубку діаметром 5 мм. Час витікання стандартного розчину дорів­нює 15 с. Значення в'язкості вимірюють часом витікання 500 см³ розчи­ну в секундах.

Автомат для реєстрації параметрів глинистого розчину АПРГ-1 (рис. 3.24). Автомат призначений для неперервного вимірювання та реєст­рації густини та в'язкості глинистого розчину.

Автомат складається із шести окремих вузлів, зібраних на загальній рамі: циркуляційної камери; віскозиметра; блока насосів; блока живлення цовітрям; розподільчого щитка; дифманометра.

Відцентровий насос /5 із жолоба циркуляційної системи подає глинис­тий розчин у циркуляційну камеру 3, надлишок глинистого розчину виті­кає через зливну трубку 16. Призначення зливної трубки — підтримувати сталий рівень у камері і сталу швидкість руху розчину у вимірювальному блоці. У вимірювальний блок занурені дві п'єзометричні трубки 4, через які подають повітря.

Рис. 3.25. Металевий відстійник ОМ-1

Повітря від пристрою нагнітання повітря 13 через регу­лятор тиску 14 подають на контрольні стаканчики /. Витра­ту повітря встановлюють регулювальними гвинтами 2. За­звичай кількість повітря становить 120—140 бульбашок, що відповідає витраті 0,7—0,8 л/год через кожну трубку.

Густину розчину визначають за різницею тиску, яку ви­мірюють самописним поплавцевим дифманометром 7, який підключений паралельно трубкам 4.

В'язкість розчину вимірюють стандартним польовим віс­козиметром 10типу СПВ-5, в який опущено три електроди 11.

Через кожні 10 хв таймер 9 з'єднує сітку котушки соле­ноїдного клапана 5, який, спрацьовуючи, відкриває доступ розчину у віскозиметр. Коли рівень розчину в лійці торкнеть­ся верхнього електрода, що відповідає об'єму 800—1000 см³, клапан 5 автоматично закриється, а приплив розчину зупи­ниться. Рівень розчину у віскозиметрі почне знижуватися.

Коли у віскозиметрі залишиться 700 см глинистого розчину, середній елек­трод не торкатиметься його рівня і увімкнеться електронний годинник 8. Коли у віскозиметрі залишиться 200 см³ глинистого розчину, нижній елек­трод не торкатиметься його рівня і зупиниться запис часу витікання.

Через 3 хв після початку циклу вимірювання в'язкості відкриється клапан 6, у віскозиметр надійде вода для промивання приладу. Промиван­ня приладу триває 30—40 с.

Наступний цикл вимірювання розпочинається через 6 хв після закін­чення попереднього.

Діапазон вимірювання густини 1000—2000 кг/м³, межа вимірювання в'язкості 50—100 с.

Похибка вимірювання густини ± 20 кг/м% в яз-кості ±1 с. Швидкість переміщення дискової діаг­рами приладу, який реєструє, 1 об/доба.

Відстійник ОМ-1 (рис. 3.25). За допомогою цього пристрою визначають вміст піску у глини­стому розчині.

У відстійник заливають 50 см³ глинистого роз­чину, який потім розбавляють водою до об'єму 500 см³. Суміш сильно збовтують, після чого прилад ставлять у вертикальне положення на 3 хв. Цього часу досить для осадження піску. При цьому всти­гають осісти усі частинки розміром понад 0,02 мм. Частинки, що не встигли осісти, є пилом і на якість глинистого розчину практично не впливають.

Рис. 3.26. Прилад ЦС-1 для визначення стабільності глинис­того розчину

Вміст піску визначають за об'ємом піску, що осів за 3 хв, помноженому на 2. Наприклад, якщо осідає 1 см³ піску, то вміст його дорівнює 2 %.

Визначення стабільності глинистого розчину. Стабільність глинистого розчину вимірюють за допомогою циліндричної посудини (рис. 3.26), яку заповнюють глинистим розчином і залишають у стані спокою на 24 год. Якщо спочатку розчин у посудині однорідний, то після відстоювання його властивості у верхній і нижній її частинах стають різними.

Після 24-годинного відстоювання глинистий розчин із верхньої части­ни посудини зливають через бічний відвід, який має гумову трубку і затис­кач, а із нижньої — через нижній відвід. Вимірюють ареометром густину обох порцій розчину. Різницю густин позначають літерою С і беруть за міру стабільності глинистого розчину.

Для визначення добового відстоювання глинистий розчин наливають у скляну мензурку і залишають у спокої на 24 год. Потім вимірюють об'єм шару світлої рідини, який виділився із розчину, у відсотках від об'єму гли­нистого розчину.

Для добрих глинистих розчинів добове відстоювання дорівнює нулю (має не перевищувати 2—4 %).

Визначення статичного напруження зсуву глинистого розчину. Статич­ним напруженням зсуву називають міцність жорсткої просторової структури, яка виникає в глинистому розчині у стані спокою внаслідок злипання час­тинок глини.

У зв'язку із тим що міцність структури глинистого розчину зростає з часом, що пройшов з моменту закінчення перемішування, було встановле­но, що виміри слід проводити через 1 і 10 хв після закінчення перемі­шування. Статичне напруження зсуву при цьому позначають В_х та 6₁₀.

Статичне напруження зсуву вимірюють за допомогою приладу СНС-1 (рис. 3.27). Глинистий розчин наливають у стакан /, встановлений на сто­лику 2, шо обертається. Обертання столика передається за допомогою кільцеподібної пружини 3 від маленького електродвигуна. Після сильного перемішування розчину в стакані 4 у нього занурюють циліндр /, підві­шений на кронштейні 3 на тонкому пружному сталевому дроті 2. Через 10 хв вмикають електродвигун, стакан починає обертатися із швидкістю 1 оберт за 5 хв. Доки структура у глинистому розчині не порушена, обер­тання від стакана передається через шар глинистого розчину, як через тверде тіло, циліндра 5, який обертається разом зі стаканом. Дріт 2 при цьому закручується, і сила його опору подальшому закручуванню все зро­стає. Проте настає такий момент, коли опір дроту переборює міцність структури глинистого розчину біля стінок циліндра і циліндр зупиняється. У цьому положенні помічають найбільший кут закручування дроту від пер­винного положення і за даними, які є у паспорті приладу, обчислюють ста­тичне напруження зсуву, відповідне цьому куту закручування. Для відліку кутів закручування на приладі встановлено лімб.

Для обважнення вважають придатними глинисті розчини, статичне напруження зсуву 8 яких становить 30—50 мг/см².

Визначення водовіддачі глинистого розчину. Водовіддачу вимірюють за допомогою приладу ВМ-6 (рис. 3.28). Глинистий розчин об'ємом 120 см³

Рис. 3.27. Прилад СНС-1 для визначення статичного напруження зсуву глинистих розчинів Рис. 3.28. Прилад ВМ-6 для визначення водовіддачі глинистих розчинів

заливають у фільтраційний стакан /. Дно стакана є решіткою для витікан­ня відокремлювальної рідини. На цю решітку як пористу перегородку кла­дуть фільтрувальний папір. Тиск на глинистий розчин створюють вагою плунжера 2 та кожухом З із ваговим кільцем 4, підібраним із розрахунку утворення надлишкового тиску 0,1 МПа.

Тиск плунжера на глинистий розчин передається через машинне мас­ло, яке заповнює циліндр 5. Об'єм води, яка віджимається із глинистого розчину, визначають за опусканням плунжера у циліндрі. Для відліку на циліндрі 5 зроблено мітку, а на кожусі 3 прикріплено шкалу, поділки на якій показують величину водовіддачі (у см³). У нижній кришці 6 зроблено запірний клапан, який складається із сталевого диска 7 з гумовою про­кладкою зверху і нажимного гвинта 8. Цей запірний клапан слугує для то­го, щоб не проходила вода із глинистого розчину під час збирання і регу­лювання приладу перед вимірами.

Прилад ВМ-6 дає змогу вимірювати водовіддачу до 40 см³.

Пробовідбірники. Пробовідбірники слугують для викликання припливу флюїду із пласта та відбору проб пластових флюїдів з метою визначення їх фізичних параметрів. Існують різні конструкції пробовідбірників. Під час пошуків і розвідки нафтових і газових родовищ у нафтогазоносних регіонах колишнього СРСР найширше застосовують пробовідбірники ГрозНДІ (рис. 3.29).

Головні вузли: запірний клапан, головний тарілчастий клапан, зрівню-вальний клапан і пакер з фільтром. У нижній частині фільтра розміщують

реєструвальний глибинний манометр. У зібраному вигляді пробовідбір­ник приєднаний до нижнього кінця колони бурильних труб, які під час спускання у свердловину залишаються порожніми. Вибір пакера зале­жить від твердості порід над пластом, який потрібно випробувати. У твердих породах застосовують конічні пакери (рис. 3.29, а), у м'яких, недостат­ньо стійких — циліндричні (рис. 3.29, б). Перед випробуванням пласта слід перевірити на герметичність всі елементи пробовідбірника та коло­ни бурильних труб. Пробовідбірник утримують на вибої до 25—30 хв.

За допомогою пробовідбірників системи ГрозНДІ відбирають проби флюїдів з пластів у процесі буріння, не затримуючи будівництво свердло­вини на тривалий час.

Деяку інформацію про водоносні горизонти, які розбурено, можна от­римати за аналізом хімічного складу глинистого розчину. Для цього віді­брану пробу глинистого розчину фільтрують у мензурку, де за допомогою ареометра Боме визначають солоність води. Порівнявши отримані дані з характеристиками розчину, що подається в свердловину, можна визначити солоність води, що надходить до свердловини із пласта. Для детального дослідження проби води відправляють на додаткові дослідження в лабора­торію, для цього відбирають не менше 1 л води.

У разі появи нафти потрібно відібрати пробу нафти і відправити в ла­бораторію для аналізу, вказавши номер свердловини, глибину вибою, гори­зонт, де відібрана проба, ким відібрана та дату відбору. Для аналізу слід ві­дібрати 2—3 л нафти.

У разі появи у свердловині газу слід відібрати його пробу для аналізу. Із бурового розчину газ відбирають за допомогою лійки методом, шо опи­саний у підрозд. 3.3.1.

Відбір проб газу з одночасним його аналізом проводять за допомогою газового каротажу.