БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (СК)
М. Я. Юделович.
Скачок уплотнения
Скачо'к уплотне'ния, ударная волна, характерная для сверхзвукового течения газа область, в которой происходит резкое уменьшение его скорости и соответствующий рост давления, температуры, плотности и энтропии. Толщина С. у. в направлении, нормальном к его поверхности, т. е. длина, на которой происходит изменение параметров газа, мала — порядка средней длины свободного пробега молекул; поэтому при решении большинства задач газовой динамики толщиной С. у. пренебрегают. Подробнее о С. у. и физических явлениях, связанных с ними, см. ст. Ударная волна .
Скважина
Сква'жина буровая, горная выработка круглого сечения глубиной свыше 5 м и диаметром обычно 75—300 мм, проводимая с помощью буровой установки . С. проходят с поверхности земли и из подземных горных выработок под любым углом к горизонту. Различают начало скважины (устье), дно (забой) и ствол. Глубины скважин составляют от нескольких м до 9 и более км. При бурении разведочных скважин на твёрдые полезные ископаемые их диаметр обычно 59 и 76 мм, на нефть и газ — 100—400 мм.
По назначению С. подразделяются на: разведочные для геологических целей, инженерно-геологических и гидрологических изысканий, изучения структур, геофизических работ, поисков и разведки полезных ископаемых; эксплуатационные — для добычи нефти и газа, подземных вод, минеральных солей и др.; вспомогательные — нагнетательные, наблюдательные, пьезометрические, вентиляционные, водоотливные, дегазационные; специальные — замораживающие, тампонажные, дренажные и т. п.; взрывные — для размещения в них зарядов взрывчатых веществ.
С. создаётся последовательным разрушением (см. Бурение ) горных пород, удалением выбуренной породы и, при необходимости, закреплением стенок скважины от обрушения. Удаление выбуренной породы производится промывочной жидкостью, газом и механическими устройствами. В разведочных скважинах при неустойчивых верхних породах применяют тонкостенные обсадные трубы (в устойчивых породах — без крепления). В сильнотрещиноватых породах и зонах поглощения тампонируют быстросхватывающимися смесями. Эксплуатационные и глубокие разведочные скважины крепят металлическими обсадными трубами и цементируют. Обсадные трубы свинчиваются или свариваются; в неглубоких скважинах на воду применяют трубы из пластмассы, асбоцемента и др.
Технология крепления скважины на нефть и газ включает установку в устье первой обсадной колонны длиной обычно до 20 м, называемой направлением (рис. ). Для обеспечения вертикальности или наклонной направленности последующему стволу скважины и для перекрытия неустойчивых верхних пород и изоляции газоводяных притоков спускают вторую колонну обсадных труб — т. н. кондуктор длиной от десятков до сотен м. В кольцевое (затрубное) пространство между стенками скважины и кондуктором с помощью промывочной или специальной жидкости через кондуктор закачивается цементный раствор. После окончания бурения до проектной глубины и проведения геофизических работ, выявляющих наличие продуктивных горизонтов (нефть, газ и др.), в скважину спускают эксплуатационную колонну обсадных труб. Во избежание перетоков нефти или газа в вышележащие горизонты, а воды в продуктивные пласты пространство скважины за эксплуатационной колонной также заполняется цементным раствором. В сложных геологических условиях (водоносные, поглощающие горизонты и др.), когда проходка С. без дополнительного крепления невозможна, между кондуктором и эксплуатационной колонной спускается промежуточная (техническая) колонна. Если после кондуктора спускается только эксплуатационная колонна, конструкция скважины называется одноколонной (при одной или двух промежуточных колоннах конструкция скважины называется двух- или трехколонной).
Для извлечения из пластов жидких и газообразных полезных ископаемых существуют различные методы вскрытия и оборудования забоя С. В большинстве случаев в нижней зацементированной части эксплуатационной колонны, находящейся в продуктивном пласте, простреливают (перфорируют) ряд отверстий в стенке обсадных труб и цементной оболочке. В устойчивых породах призабойную зону скважины оборудуют различного типа фильтрами и не цементируют или обсадную колонну спускают до кровли продуктивного пласта, а его разбуривание и эксплуатацию производят без крепления ствола скважины. Устье С. в зависимости от её назначения оборудуют арматурой (колонная головка, задвижки, крестовина и др.).
Лит.: Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1961; Куличихин Н. И., Воздвиженский Б. И., Разведочное бурение, 2 изд., М., 1973.
С. Н. Удянский.
Конструкция эксплуатационной скважины на нефть и газ: 1 — направление; 2 — кондуктор; 3 — промывочная жидкость; 4 — цементный камень; 5 — эксплуатационная колонна; 6 — продуктивный пласт; 7 — перфорированные отверстия; 8 — колонная головка; 9 — задвижки; 10 — крестовина.
Скважинная геофизика
Сква'жинная геофи'зика, геофизические исследования, выполняемые с целью изучения массива горных пород в окрестностях скважин и между скважинами на расстояниях от долей м до сотен м. Основное отличие С. г. от каротажа , применяемого для изучения геологических разрезов вдоль стенок скважин, — большая дальность действия.
Основные задачи С. г.: обнаружение тел полезных ископаемых и определение их положения, размеров, формы, элементов залегания; оценка физических параметров и минерального состава тел; подсчёт запасов полезных ископаемых; корреляция и построение (с использованием данных каротажа) геологических разрезов. С. г. — единственный способ изучения окрестностей скважин и межскважинных пространств на глубинах свыше 200—300 м.
В С. г. получили распространение электрические методы постоянного и низкочастотного тока (включающие в себя методы заряда, естественного поля, вызванной поляризации, индукционные), радиоволновые и магнитные. Используются также методы переходных процессов, сейсмоакустических, пьезоэлектрических и др.
Электрическими методами изучается распределение электрических или магнитных полей, создаваемых искусственными и естественными источниками постоянного и низкочастотного тока (ниже 10 кгц ). На изучении электрических полей точечных и дипольных источников основаны методы заряда. В методе естественного поля изучаются электрические поля, возникающие в результате окислительно-восстановительных реакций, протекающих на границах рудных тел. Поляризация пород при пропускании электрического тока служит источником полей, исследуемых в методах вызванной поляризации. Индукционные методы основаны на измерении магнитных полей, создаваемых дипольными скважинными и петлевыми наземными источниками. На изучении магнитных полей, возникающих при выключении тока в источнике, основан метод переходных процессов. Радиоволновыми методами исследуется распределение электрических и магнитных полей высокой частоты (0,1—40 Мгц ), изучаются коэффициент поглощения горных пород и коэффициент экранирования искомых тел. Магнитные методы опираются на измерение компонент постоянного магнитного поля, создаваемого рудными телами с повышенной магнитной проницаемостью. В сейсмоакустических методах используют главным образом затухание сейсмических колебаний. На изучении электрических полей, возникающих в минералах-пьезоэлектриках под воздействием упругих колебаний, основаны пьезоэлектрические методы. Иногда применяются методы, которые опираются на измерение температур в скважинах, использование зависимости между потенциалами электрохимических реакций на контактах минералов и силой пропускаемого через них тока, а также на изучение мюонной компоненты космического излучения. В большинстве методов С. г. выделяются три варианта: двускважинные (или межскважинные), односкважинные и скважина-поверхность. Зарождение С. г. связано с применением метода заряда на постоянном токе, предложенного К. Шлюмберже (Франция) в 1932. Как самостоятельное направление разведочной геофизики С. г. оформилась в 1960—70 благодаря исследованиям, выполненным в СССР. Большую роль для развития теории и методики отдельных методов С. г. сыграли работы в области шахтной геофизики, которые в СССР были начаты в 1923—25 А. А. Петровским. Аналогичные работы выполнялись и за рубежом.
Лит.: Методы рудной геофизики, Л., 1968; Разведка сульфидных месторождений с использованием скважинных геофизических и геохимических методов. Методическое руководство, Л., 1971; Скважинная рудная геофизика, Л., 1971.
