Газовый каротаж

Общие принципы метода

Газовый каротаж относится к числу методов оперативного контроля состава флюидов, поступающих из продуктивных пластов при бурении скважин. Его основное назначение — регистрация газовых компонентов, выделяющихся из бурового раствора при подъёме на поверхность. Метод основан на извлечении, детектировании и анализе газов, преимущественно углеводородных (метан, этан, пропан и т.д.), растворённых в буровом растворе, а также инертных и активных компонентов (азот, углекислый газ, сероводород и др.).

Газовый каротаж используется как в открытом, так и в обсаженном стволе скважины, а также на этапах бурения, ремонта и освоения. Он позволяет проводить предварительное районирование по флюидонасыщенности, фиксировать газоносные и нефтеносные горизонты, контролировать выбросоопасность и обеспечивать геологическую поддержку бурения.

Классификация методов газового каротажа

Газовый каротаж по буровому раствору (ГКР) Основан на отборе проб бурового раствора и извлечении из него газа с последующим анализом. Применяется непрерывно во время бурения. Оценивается суммарная газоносность и характер газового состава.
Газовый каротаж по шламу (ГКШ) Выполняется на основании анализа газа, выделяющегося из выбуренной породы (шлама). Метод характеризуется большей запаздываемостью по глубине по сравнению с ГКР, но может быть полезным для подтверждения газонасыщенности.
Газовый каротаж при продувке скважин воздухом или азотом Применяется в сухих или слабонасыщенных зонах. Газоанализ осуществляется по выносимому газу в процессе продувки.
Геохимический каротаж Включает в себя углублённый анализ состава газов, в том числе редких и следовых компонентов. Используется в поисково-разведочных работах.

Основные параметры и величины, измеряемые при газовом каротаже

Общая газоносность — сумма объёмов всех газов, выделенных из бурового раствора.
Компонентный состав газа — относительное содержание метана, этана, пропана, бутанов, углекислого газа, азота и других компонентов.
Газовый фактор — количество газа, приходящееся на единицу объема или массы раствора/шлака.
Глубина запаздывания — расстояние между реальной точкой газовыделения в скважине и моментом регистрации этого газа на поверхности.

Аппаратура и схема оборудования

Стандартная установка для газового каротажа состоит из следующих элементов:

Газоотделитель — устройство, обеспечивающее дегазацию бурового раствора. Обычно представляет собой герметичную ёмкость с мешалкой и системой отвода газа.
Газопровод и влагоотделитель — трубопроводы, по которым газ поступает к анализатору, с удалением капельной влаги.
Газоанализатор — центральное звено схемы, обеспечивающее количественное и качественное определение газов. Используются следующие типы анализаторов:
- Теплопроводностные
- Ионизационные
- Оптические (инфракрасные)
- Масспектрометрические
Блок регистрации и визуализации данных — графопостроитель, цифровой монитор или компьютер с программным обеспечением для интерпретации результатов.

Методика измерений

Газоотделение производится непрерывно или дискретно. Для непрерывного режима поток бурового раствора постоянно проходит через газоотделитель, и газ анализируется в реальном времени. Дискретный режим применяется при выборочном контроле определённых интервалов.

После дегазации газ направляется в анализатор, где осуществляется его калибровка и определение состава. Особое внимание уделяется отклику по метану и более тяжёлым углеводородам, которые указывают на наличие нефти и газа.

Для расчёта глубины интервала, соответствующего зарегистрированному газу, учитываются скорость восходящего потока, циркуляционное время раствора и глубина спуска инструмента.

Интерпретация результатов

Результаты газового каротажа интерпретируются в совокупности с данными других геофизических методов и бурового журнала. Основные интерпретационные признаки:

Резкое увеличение содержания метана может свидетельствовать о прохождении газоносного горизонта.
Рост содержания этана, пропана и бутанов указывает на присутствие жидких углеводородов — нефти или конденсата.
Высокое содержание углекислого газа может быть признаком минерализованных водоносных горизонтов, процессов окисления органического вещества.
Наличие сероводорода требует повышенного внимания к безопасности, так как это ядовитый газ.

Графическое представление результатов газового каротажа часто строится в виде газовых диаграмм с вертикальной шкалой глубины и горизонтальной шкалой содержания компонентов газа. Это позволяет быстро выделять аномалии и сопоставлять их с литолого-стратиграфическими данными.

Факторы, влияющие на достоверность данных

Скорость бурения и циркуляции: при высоких скоростях возможно частичное ускользание газа из раствора.
Температура и давление: влияют на растворимость и диффузию газов.
Тип бурового раствора: масло- и водоосновные растворы по-разному удерживают газы.
Потери циркуляции: могут приводить к недоучёту газов.
Наличие выноса шлама и глинистых частиц: может искажать газовый фон.

Преимущества и ограничения метода

Преимущества:

Оперативность получения данных.
Возможность непрерывного контроля во время бурения.
Высокая чувствительность к углеводородным газам.
Относительная простота аппаратуры.

Ограничения:

Не позволяет точно локализовать газоносный пласт без учёта запаздывания.
Подвержен влиянию буровых факторов.
Требует калибровки и контроля корректности данных.
Не различает флюиды в поровом пространстве от адсорбированных или вторичных газов.

Совмещение с другими методами

Газовый каротаж эффективен в комплексе с радиоактивными методами (нейтронный, гамма-каротаж), акустическим каротажем, резистивиметрией и электрокаротажем. Такое объединение позволяет достоверно выделять проницаемые зоны, определять насыщенность порового пространства и тип флюида, а также отслеживать динамику изменения газоносности в реальном времени.

Особую роль газовый каротаж играет при бурении горизонтальных и наклонных скважин, а также в условиях сложнопостроенных залежей. Его оперативность и чувствительность к малым концентрациям газов делают его незаменимым инструментом при поиске и разведке углеводородов.