В общем комплексе оперативных методов изучения разреза в процессе бурения большая роль принадлежит также исследованию шлама.
| Шлам – мелкие кусочки породы, полученные при бурении и поднятые на поверхность струей бурового раствора |
Шлам поднимается на поверхность при чистке скважины специальными приборами (желонками, ложками, стаканами и т.д.).
Та часть шлама, которая выносится из скважины промывочной жидкостью, называется буровой мутью. Частицы, которые улавливаются при колонковом бурении шламовой трубой, обычно называют буровым шламом.
Необходимость отбора шлама определяется малым выходом керна при вскрытии и отборе слабосцементированных, пористых и проницаемых разностей. Своевременный и качественный отбор шлама при проведении геологического контроля имеет большое значение. Интервал отбора проб шлама устанавливается в зависимости от необходимой степени точности изучения разреза скважины. Для детального изучения разреза образцы шлама отбирают через 5 м проходки в интервалах, где керн отбирался сплошь.
В интервалах, из которых керн не отбирался, а также на перспективных участках разреза шлам отбирается через каждые 1–2 м проходки. При больших скоростях бурения с глубин от 500 м до 1000 м шлам можно отбирать через 15–20 м. В случаях появления газовой аномалии отбор шлама производится вне зависимости от отбора предыдущей пробы. Время отбора выбирается таким, чтобы обеспечить получение шлама с интервала проходки 0,5–1 м.
Отбор шлама производится в строго определенном месте у устья скважины в желобной системе в потоке выходящего бурового раствора с применением шламоотборников непрерывного или эпизодического действия. Для отбора шлама применяется также набор сит, через которые пропускают из скважины буровой раствор с добавленной в него водой во избежание засорения сит. Отбор производится непосредственно на сетке с помощью скребка. Оставшиеся на ситах обломки породы осторожно промывают водой, просушивают, укладывают в бумажные или полиэтиленовые пакеты или пробирки и снабжают этикетками.
В летнее время на сбросе с вибросита можно установить шламонакопитель удлиненной формы. Так как зимой возможно замерзание шлама, то шлам удобнее отбирать непосредственно с сетки из естественных накопителей, образованных из смерзшихся кусочков шлама.
Наиболее информативной фракцией являются частицы размером 3–7 мм. Место преимущественного сбора этой фракции будет зависеть от перераспределения частиц шлама при движении по виброситу. Частицы крупнее 7 мм характеризуют обвальную породу и представляют собой остроугольные обломки, порой больших размеров. При роторном способе бурения и применении долот истирающего типа шлам имеет более мелкие частицы размером 0,5–3 мм, а часто разбивается до отдельных зерен и выносится в небольшом количестве.
Обломки, крупнее 0,3 мм, отстают от потока бурового раствора. Это осложняет привязку полученных обломков к глубине их залегания.
Поэтому при взятии образцов шлама следует отмечать глубину, соответствующую положению забоя скважины в данный момент. Учет запаздывания подъема шлама в струе глинистого раствора при записях глубины скважины производится и определяется в каждом отдельном случае по практическим данным в зависимости от глубины и скорости движения струи раствора.
Для привязки проб шлама к истинным глубинам отбора рассчитывается время отставания шлама (Тш) в минутах, т.е. время движения выбуренных частиц шлама от забоя до шламоотборника, по формуле:
Тш=Н/60 (VКП – a∙VКП),
где: а –коэффициент, зависящий от площади кольцевого пространства, вращения бурильных труб, состояния ствола скважины (при роторном бурении а =1,14; при турбинном – а =1);
VКП – скорость движения бурового раствора в кольцевом пространстве, м/с.
Н – глубина забоя скважины на момент расчета.
При остановках циркуляции бурового раствора необходимо учитывать оседание частиц шлама во время ее перерыва.
Корректировку отставания можно проводить также по вскрытии коллекторов: определяют интервал коллектора по каротажу и засекают время выхода песчаников на устье (можно на вибросите) скважины.
Отобранные пробы шлама отмываются от бурового раствора холодной водой непосредственно на буровой или в станции. При бурении на известково-битумных растворах шлам промывается сначала дизельным топливом, затем теплой (40–60° С) водой.
Образцы шлама подлежат изучению и долговременному хранению наравне с керновым материалом. Шлам укладывают в ящики, соблюдая последовательность извлечения его из недр, документируют.
В лабораторных условиях при изучении литологического состава шлама проводится предварительный просмотр всей пробы под бинокулярным микроскопом с целью выявления специфических особенностей, затем, если пробы шлама большие, или его нужно срочно отправить на другие аналитические исследования, шлам четвертуют, оставляя для изучения его четвертую часть. Для этого аккуратно, по возможности вертикально, шлам высыпают на ровную поверхность, покрытую листом кальки так, чтобы на поверхности образовалась конусообразная горка. Разделителем (например, линейкой и т.п.) горку насыпанного шлама разделяют на 4 одинаковые части. В случае необходимости полученную четверть можно четвертовать еще раз.
Отобранные пробы шлама в лаборатории отмываются дополнительно холодной водой (шлам часто поступает плохо отмытым) и высушиваются при комнатной температуре. В реальных условиях шлам представляет собой смесь воды и частиц, разрушенных пород забоя и стенок скважины, бурового снаряда, обсадных труб, истирающего материала. Поэтому перед проведением анализа производится расшламовка пробы шлама на литологические разности и отбраковка посторонних примесей.
Делается это весовым способом с применением набора сит или при помощи бинокулярной лупы. Отбирается 5 см3 (100 шламинок 3–7 мм) шлама. Определяется процентное содержание литологических разновидностей. По преобладанию или появлению тех или иных обломков пород и зерен определяют литологический состав пород, разбуривающихся в известном интервале глубин.
С применением бинокулярного стереоскопического микроскопа в пробе выделяется основная порода, определяется цвет основной и обвальной породы, плотность основной породы. При проведении дополнительного комплекса исследований измеряются газонасыщенность и окислительно-восстановительный потенциал пород, после чего шлам высушивается. После осушки проводится фракционный анализ шлама, макро- и микроописание, определяется процентное соотношение литологических разностей.
Образцы шлама описываются в том же порядке, что и керн. При описании литологических разностей шлама определяется их состав, цвет, оттенок, характер окраски, текстурно-структурные особенности пород, минеральные и органические включения, отмечаются вторичные и акцессорные минералы.
Описание шлама заносится в геологический журнал.
По результатам исследования шлама с привлечением каротажа проводят литологическое расчленение разреза, строят литологические колонки и шламограммы.
При изучении шлама нельзя получить детальную послойную характеристику разрезов (как при исследовании керна); можно установить лишь общий литологический состав пород и их смену, а иногда уловить обломки пород, характеризующие маркирующие горизонты.