Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор проблемы изученности эффузивных пород методами ГИС 11
2. Цитологическое расчленение эффузивного разреза 18
2.1. Цитологическая характеристика типичных эффузивных разрезов, относящихся к отложениям триаса Западной Сибири 18
2.2.Минералогический состав эффузивных пород 21
2.3. Цитологическая диагностика коллекторов в эффузивных породах по петрофизическим данным и данным ГИС 25
2.4.Качественные и количественные критерии разделения эффузивных пород на литотипы 35
3. Изучение структуры ёмкостного пространства коллекторов в эффузивных породах методами ГИС 42
3.1.Формирование структуры ёмкостного пространства коллекторов в кислых эффузивных породах 42
3.2. Исследование структуры ёмкостного пространства коллекторов в кислых эффузивных породах 46
4. Фильтрационно-ёмкостные свойства эффузивных пород 56
4.1.Определение фильтрационно-ёмкостных свойств эффузивных пород методами ГИС 56
4.1.1.Петрофизическая зависимость между объёмной плотностью пород по данным ГИС и общей пористостью, определённой по керну 57
4.1.2.3ависимость между водородосодержанием, полученным по данным нейтрон-нейтронного каротажа и общей пористостью пород, определённой по керну 59
4.1.3 .Зависимость между интервальными временами продольной и поперечной волн и общей пористостью пород, определённой по керну...61
4.1.4.Исследование зависимости параметра пористости от Кпи параметра насыщенности от К 66
4.1.5. Исследование связи пористости с кажущимся сопротивлением Pk .70
4.1.6. Комплексирование методов ГИС для определения коэффициента общей пористости эффузивных пород 71
4.1.7.Определение проницаемости эффузивных пород 75
5. Результаты практической апробации методики интерпретации данных ГИС в эффузивном разрезе 81
5.1 .Основы методики интерпретации 81
5.2.Примеры комплексной интерпретации по предлагаемой методике 83
Заключение 88
Список литературы 91
- Обзор проблемы изученности эффузивных пород методами ГИС
- Цитологическая диагностика коллекторов в эффузивных породах по петрофизическим данным и данным ГИС
- Исследование структуры ёмкостного пространства коллекторов в кислых эффузивных породах
- Комплексирование методов ГИС для определения коэффициента общей пористости эффузивных пород
Введение к работе
Нефтегазоносность пород фундамента, современные данные об условиях формирования залежей углеводородов в земной коре, огромная площадь и мощность кристаллического фундамента позволяют предполагать, что запасы углеводородов (УВ) в фундаменте будут превышать запасы осадочного чехла. "Сегодня уже известны и частично эксплуатируются месторождения УВ на всех континентах, кроме Антарктиды (хотя и здесь были обнаружены признаки нефти)".[47]
В мировой практике известны месторождения нефти и газа в эффузивных и интрузивных породах. Наиболее известны месторождения - Ла-Пас (Венесуэла), Мара (Венесуэла), Белый Тигр (Вьетнам), Дракон (Вьетнам), Кыулонг (Вьетнам), Пис-Ривер (Канада), Ауджила Нафура (Ливия), Оймаша (Казахстан) и другие[47]. Также известны месторождения Восточной и Западной Сибири, Азербайджана, Грузии, Калининградского района. "Высокая пластовая энергия залежей и значительные дебиты скважин (до 1500-2000 т/сут) обеспечивают высокоэффективную эксплуатацию залежей нефти длительное время без затрат на поддержание пластового давления"[48]. К настоящему времени, в основном, эксплуатируются месторождения, приуроченные к интрузивным породам гранитного состава. К эффузивным породам относится незначительное количество месторождений в различных регионах мира. Например, к туфогенным породам приурочено месторождение Ниноцминда (Грузия), к эффузивно-пирокластовым относятся площади Мурадханлы, Зардоб, Джафарлы (Азербайджан) [2].
К настоящему времени основные месторождения Западной Сибири в терригенных отложениях мелового и юрского возраста находятся на конечной стадии эксплуатации. Проведение поисково-разведочных работ на эффузивные породы фундамента триасово-пермского возраста, показали наличие потенциальных месторождений нефти и газа в данных отложениях. Поскольку освоение новых районов требует больших материальных затрат на развитие инфраструктуры и на техническое оснащение нефтегазодобывающих предприятий, экономически более целесообразно проводить поисково-разведочные работы с дальнейшей разработкой новых залежей. Открытие крупных месторождений нефти, приуроченных к эффузивным породам, диктуют необходимость их комплексного изучения. Актуальность работы.
Вулканогенные отложения Западной Сибири представлены мощной толщей эффузивных пород кислого, среднего и основного состава. По данным исследований керна преобладают кислые эффузивы, представленные переслаиванием трахитовых, дацитовых, риолитовых, риодацитовых лав, туфов, лавобрекчий, кластолав, перлита, пемзы, кластита.
Коллекторы нефти и газа в этих породах относят к сложнопостроенным или нетрадиционным. Трудности, возникающие при интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС), связаны с отсутствием методик выделения продуктивных коллекторов и количественной оценки их фильтрационно-ёмкостных свойств (ФЕС). Традиционные методики литологического расчленения разреза и количественной интерпретации данных ГИС неприменимы.
Коллекторы в эффузивных породах кислого состава относятся к относительно новому типу малоизученных коллекторов, которые, в отличие от коллекторов осадочных пород, характеризуются широким спектром литотипов. Минеральный состав этих пород в значительной мере изменен процессами выветривания и гидротермально-метосамотических преобразований, что обусловило сложность строения ёмкостного пространства, состоящего из пор, трещин, каверн в различных сочетаниях. Из всего многообразия эффузивных пород коллекторскими свойствами обладают литотипы, в которых прошли процессы вторичных преобразований.
Очевидна актуальность разработки методики изучения коллекторов в эффузивных породах методами ГИС, позволяющей выполнять литологическое расчленение эффузивного разреза, выделять коллекторы, оценивать их ФЕС, а также тип их ёмкостного пространства. Такая методика обеспечит более точный прогноз продуктивности и обоснованный выбор первоочередных объектов разработки месторождений углеводородного сырья.
Цель работы.
Разработка методики оценки ФЕС коллекторов в эффузивных породах, выделения литотипов, разделения коллекторов по структуре ёмкостного пространства по данным ГИС с учетом лабораторных анализов керна.
Основные задачи исследований.
Систематизация и обобщение петрографических, минералогических и петрофизических данных, характеризующих разнообразие состава, строения и физических свойств эффузивных пород Западной Сибири.
Систематизация лабораторных исследований керна для установления диапазонов изменений физических свойств эффузивных пород.
Выявление решающих правил и диагностических критериев для разделения эффузивных пород на литотипы с учетом их минерального состава по данным анализов керна и ГИС.
Выявление основных петрофизических зависимостей, формализация выделения коллекторов, типов пористости и количественного определения ФЕС.
Выделение проницаемых коллекторов и оценка нижних граничных значений пористости.
Способы и методы решения задач.
Обработка и анализ петрофизических данных.
Статистическая обработка данных типа «керн-ГИС» и «ГИС-ГИС».
Многомерные сопоставления данных плотностного, нейтронного и акустического методов (ГГКП, ННК, АК) для определения литологии и пористости.
Математическое моделирование методом Монте-Карло.
Защищаемое научное положение.
Методика изучения коллекторов в эффузивных породах методами ГИС должна обеспечивать литологическое расчленение эффузивного разреза, выделять коллекторы, оценивать их ФЕС, а также тип их ёмкостного пространства. Такая методика обеспечит более точный прогноз продуктивности и обоснованный выбор первоочередных объектов разработки месторождений углеводородного сырья.
Защищаемые научные результаты.
1. Петрофизические зависимости «керн-ГИС» и методические способы и приемы определения ФЕС коллекторов различных литотипов эффузивных пород.
Обоснование возможностей комплекса ГИС, пределов изменений и граничных значений измеряемых геофизических параметров для разделения эффузивных пород на литотипы.
Способы определения структуры ёмкостного пространства и оценки граничных значений общей пористости (Кп) для различных типов коллекторов эффузивных пород.
Научная новизна.
Впервые получены петрофизические зависимости для определения Кп по данным нейтронного, плотностного и акустического методов (по данным продольных и поперечных волн) в кислых эффузивных породах, показаны ограничения и погрешности определения Кп .
В результате обобщения и анализа данных ГИС и керна впервые определены интервалы значений Кп, характерные для кислых эффузивных пород с определённой структурой ёмкостного пространства.
3. На основе большого количества скважинных и керновых данных (2600 образцов), впервые получены пределы изменений и средние значения геофизических параметров для различных литотипов эффузивных пород.
Определён нижний предел Кп для проницаемых зон коллекторов. Показана перспективность использования волн Стоунли для выделения проницаемых зон коллекторов.
Разработана методика интерпретации данных ГИС по выделению литотипов пород и определению ФЕС в кислых эффузивных породах.
Практическая ценность.
Исследованы количественно и оценены возможности методов нейтронного, плотностного и акустического каротажа, разработана методика для определения литотипов пород и ФЕС коллекторов в эффузивных породах.
Установлены петрофизические зависимости для определения пористости и определено нижнее граничное значение пористости для проницаемых зон коллекторов в кислых эффузивных породах и критерии выбора объектов к испытанию и освоению.
Создана методика интерпретации данных ГИС для определения ФЕС в эффузивных породах Западной Сибири.
4. В рамках хоздоговорных работ подготовлены и переданы в производство ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «Лукойл» методические указания по проведению ГИС и комплексной интерпретации в сложнопостроенных эффузивных коллекторах. По результатам исследований оценена эффективность комплекса ГИС для решения задач по оценке ФЕС коллекторов в эффузивных породах, выделения литотипов, разделения коллекторов по структуре ёмкостного пространства, данный комплекс рекомендован геофизическим предприятиям ОАО «Сургутнефтегеофизика» и ООО «Геофизсервис».
Апробация работы.
Результаты работы докладывались на Тюменской геолого-геофизической научно-практической конференции, Тюмень-2008; на 2-ой международной геолого-геофизической конференции, Тюмень -2009.
Диссертационная работа докладывалась на заседании технического совета 000«Нефтегазгеофизика»(31 марта 2010г.) на заседании кафедры Общей и прикладной геофизики при Международном университете природы, общества и человека «Дубна»(9 апреля 2010г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи в издании перечня ВАК.
Личный вклад автора.
Автор лично провела обзор проблемы изученности эффузивных пород методами ГИС, разработала качественные и количественные критерии для решения задачи литологического расчленения эффузивного разреза по данным АК, ННК, ГТКП; провела исследования по изучению структуры емкостного пространства эффузивных коллекторов; разработала петрофизическое обеспечение («керн-ГИС») для определения пористости по данным АК, ННК, ГГКП, способ определения к„ путем решения системы петрофизических уравнений-моделей; проанализировала возможности электрических методов при оценке ФЕС коллекторов; вывела критерии для определения проницаемых зон коллекторов на основе анализа данных керна и волн Стоунли; провела практическую апробацию методики интерпретации на данных ГИС по 26 скважинам Рогожниковского месторождения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Объем работы 95 страниц текста, рисунков 25, таблиц 8, блок-схема 1. Список литературы содержит 53 наименования. Диссертация выполнена на производстве в ООО «Нефтегазгеофизика».
Автор глубоко признательна научному руководителю доктору физико-математических наук Д.А.Кожевникову, главному геологу ОАО «Сургутнефтегеофизика» Н.К.Глебочевой, доктору технических наук В.Ф.Козяру. Большое влияние на направление и уровень исследований оказали: главный геолог ОАО «Сургутнефтегаз» Н.Я.Медведев, генеральный директор ООО «Нефтегазгеофизика» Р.Т.Хаматдинов, С.В.Мрозовская. Особую благодарность приношу научному консультанту зам. генерального директора ООО «Нефтегазгеофизика» по геологии В.М.Теленкову.
Содержание работы.
Во введении изложены актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, способы и методы решения задач, показаны научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе проведен обзор проблемы изученности эффузивных пород методами ГИС. Во второй главе рассмотрены возможности АК, ННК, ГГКП по выделению литотипов в эффузивном разрезе, а также качественные и количественные критерии для решения данной задачи. В третьей главе изложены результаты исследований по изучению структуры емкостного пространства эффузивных коллекторов.Четвертая глава посвящена изучению ФЕС эффузивных пород, содержит петрофизическое обеспечение, состоящее из зависимостей «керн-ГИС» для определения пористости по данным АК, ННК, ГГКП, способ определения Кп по комплексу методов АК, ННК, ГГКП, анализ возможностей электрических методов при оценке ФЕС эффузивных коллекторов, критерии для определения проницаемых зон коллекторов на основе анализа данных керна и волн Стоунли. В пятой главе изложены результаты практической апробации методики интерпретации данных ГИС в эффузивном разрезе. В заключении сформулированы результаты выполненных исследований по теме диссертации.
Обзор проблемы изученности эффузивных пород методами ГИС
Открытие в последние годы новых промышленных скоплений углеводородов в кристаллических и эффузивных породах, а также прогрессирующее истощение запасов нефти в традиционных коллекторах подняло интерес геологической общественности к комплексному изучению нового типа коллекторов.
Признаки нефтегазоносное в породах данного типа обнаружены и привели к разработке месторождений Латинской Америки, Ливии, Египта, Азербайджана, Грузии. В данной работе предметом исследований стали эффузивные породы Западной Сибири.
Образование эффузивных пород — результат излияния магмы на земную поверхность и результат вулканических выбросов обломочного материала и пепла. Таким образом, из излившейся магмы образуются лавовые породы, из обломочного материала и пепла - пирокластические породы (туфы, лавобрекчии, кластолавы и др.) разного состава. По содержанию SiOi лавы делятся на кислые, средние и основные. Соответственно такое же деление присутствует и в образованных этими лавами породах. После извержения проходят процессы остывания, растрескивания, поверхностного выветривания, гидротермально-метасоматических преобразований. Поверхностное физическое выветривание проходит под действием температуры, воды, кислорода, углекислого газа, воздуха, что сопровождается растворением минералов, гидролизом, гидратацией. При гидротермально-метасоматических преобразованиях происходят процессы образования коллоидных и горячих водных растворов, которые циркулируют в породе, выщелачивая первичные минералы. В результате, меняется исходный минеральный состав пород, образуются вторичные минералы, изменяется структура ёмкостного пространства.
Таким образом, эффузивные породы изначально непроницаемы, но в результате прохождения процессов, описанных выше, создаются условия для формирования ФЕС. "Формации погребенных кор выветривания и трещиноватых зон изверженных и метаморфических пород образуются в различных геологических условиях"[39].
Эти условия различны для основных, средних и кислых эффузивных пород. Вторичные изменения основных пород сопровождаются переходом известковистых плагиоклазов в глинистые продукты с выделением кремнекислоты и карбонатов. В кислых и некоторых разновидностях средних пород происходит замещение калиевых, а затем натриевьтх полевых шпатов. Так первично непроницаемые породы становятся проницаемыми коллекторами.
"Важное значение для приобретения зонами дезинтеграции фильтрационно-ёмкостных свойств, необходимых для образования скоплений углеводородов, имеет первоначальный минералогический состав магматических и метаморфических пород, подвергшихся дезинтеграции. Наиболее благоприятными являются кислые кварцсодержащие породы (группа гранитоидов). Открытая пористость в дезинтегрированных разностях более 10 % и может достигать 30 %, проницаемость до 7,5 мкм". В случае присутствия кварца образуется подобие каркаса, предохраняющего пустоты, возникшие от разрушения полевых шпатов и других недостаточно устойчивых минералов. Породы среднего и основного состава уступают по фильтрационно-ёмкостным свойствам (пористость 14—16 %, проницаемость до 1 мкм2) кислым. На последнем месте находятся ультраосновные породы. Однако при пористости менее 10 %, проницаемости не более первых единиц квадратных микрометров дезинтегрированные породы могут содержать залежи нефти, конденсата и газа.
Необходимые фильтрационно-ёмкостные свойства зон дезинтеграции возникают в результате действия в прошлом какой-либо одной или нескольких причин, из которых основными являются тектонические процессы, континентальное выветривание, подводное выветривание, или гальмиролиз, гидротермальное воздействие" [39].
"Коллекторы нефти и газа в изверженных, вулканогенных и пирокластических породах относятся к так называемым сложнопостроенным (нетрадиционным). На сегодняшний день их поиск, оценка коллекторского потенциала и промышленной нефтегазоносности представляют сложную задачу. Не меньше проблем возникает на стадии освоения и эксплуатации. Все эти трудности вызваны крайней неоднородностью коллектора (резервуара), сложной структурой ёмкостного пространства, многокомпонентным составом твердой фазы и низкими значениями фильтрационно-ёмкостных параметров. Отмечается и относительно слабая изученность специфики рассматриваемых коллекторов, связанная с отсутствием достаточно разработанных и обоснованных методик поиска и разведки перспективных зон развития коллекторов в фундаменте и их оценки геофизическими методами"[39].
"Дополнительные трудности в изучении этого сложного объекта связаны с невозможностью на начальной стадии разведки выявить зональную неоднородность коллекторов, интерполировать результаты исследований в одной скважине на соседний участок залежи и установить гидродинамические характеристики резервуара. Лишь по мере разбуривания месторождения и получения дополнительной информации о строении залежи и коллектора появляется возможность обоснованно прогнозировать перспективность того или иного участка" [39].
Цитологическая диагностика коллекторов в эффузивных породах по петрофизическим данным и данным ГИС
В диссертации приведены результаты работы по обобщению исследований 2600 образцов керна эффузивных пород триасового возраста и ГИС по 26 скважинам. Исследуемая толща пород составляла от 100 до 600м.
Кислые эффузивные породы близки по минеральному составу, это показано как в предыдущем разделе, так и в табл.4, отражающей элементный состав и минералогическую плотность вулканогенных пород. Однако, они различны по структуре ёмкостного пространства, что подтверждается исследованиями керна. В диссертационной работе проведены исследования по поиску критериев для разделения кислых эффузивных пород по структуре ёмкостного пространства на основе показаний методов ГИС.
По результатам исследования шлифов можно сделать вывод о том, что ёмкостное пространство лав и туфов отличается. В лавах присутствуют ёмкости разгазирования (первичные) и ёмкости перлитизации и выщелачивания (вторичные)[4]. Перлитизация ведет к образованию трещин в породе, а процессы выщелачивания носят гидротермальный характер и ведут к образованию каверн. Таким образом, в лавах ёмкостное пространство представлено в основном трещинами либо трещинами, порами и кавернами. Трещины в эффузивных породах имеют преимущественно субвертикальную направленность и формируются за счет различия температур внутри и на поверхности лавового тела при его остывании (трещины первичной отдельности). В данных породах присутствуют также трещины вторичной отдельности (кливаж), "возникающие под влиянием нагрузки вышележащих толщ или направленных тектонических сил"[4]. Наряду с этим в определённых типах пород отмечается наличие закрытых пор и залеченных вторичными минералами трещин. В туфовых разностях ёмкостное пространство формируется за счет неплотной упаковки частиц и их спекания. Вторичные процессы в этих петротипах протекают более интенсивно, чем в других. В шлифах наблюдаются поры разной формы, наблюдаются следы выщелачивания, за счет чего поры становятся фильтрующими. Вулканогенно-обломочная часть лавового потока (в основании и на поверхности) может иметь более разнообразное ёмкостное пространство за счет собственной пористости обломков, их сочетания между собой и с заполнителем.
В итоге, для решения задачи литологического расчленения эффузивного разреза и изучения влияния минерального состава и структуры ёмкостного пространства на показания геофизических методов в диссертации разработан комплексный подход, который заключается в использовании различных приемов обобщения результатов ГИС, данных анализа керна, а так же математическое моделирование показаний нейтрон-нейтронного каротажа (ННК) методом Монте-Карло. Рассматривались геофизические параметры -водородосодержание по ГИС, объёмная и минералогическая плотности (полученные по керну), скорости продольных и поперечных волн по ГИС.
Относительно выдержанный минеральный состав кислых эффузивных пород определяет стабильность их минералогической плотности (табл.4). Для всех кислых разновидностей эффузивных пород среднее значение минералогической плотности составляет 2,64 г/см (рис.2).
При относительном постоянстве минерального состава кислых эффузивов наблюдаются изменения по значениям объёмной плотности в пределах 2,2 -2,55 г/см , в зависимости от степени вторичных преобразований в различных литотипах пород. Частично диапазоны изменения объёмной плотности разных пород перекрываются. Это может быть связано со сложным строением данных пород, структурой ёмкостного пространства и переслаиванием пород (что подтверждается описанием керна). Основные породы относятся к более плотным с минералогической плотностью 2,76 г/см , значения объёмной плотности изменяются в пределах 2,65-2,85 г/см и в данной работе как потенциальные коллекторы не рассматриваются.
Анализ керновых данных показывает, что параметр плотности может быть информативен для решения поставленной задачи.
Параметр водородо содержания одновременно отражает минералогический состав пород и наличие флюида в ёмкостном пространстве. По сравнению с другими геофизическими методами, в частности с рассматриваемым плотностным и акустическим каротажем, нейтронный каротаж наиболее чувствителен даже к незначительным изменениям состава за счет образования вторичных минералов. Как отмечено, в процессе преобразования первичных пород, которые мало различаются по водородосодержанию, происходит образование вторичных минералов, в частности хлоритов, гидрослюд, кальцита и привноса акцессорных минералов. Их содержания варьируются в различных литотипах, что делает возможным решение поставленной задачи с использованием водородосодержания, получаемого с помощью геофизических измерений методом нейтрон-нейтронного каротажа.
Поскольку построение натурных моделей пластов эффузивных пород мономинерального состава, пересеченных скважиной, технически не представляется возможным для оценки влияния на данные нейтрон-нейтронного каротажа химического состава эффузивных пород проведено математическое моделирование методом Монте-Карло. Результаты моделирования для приборов типа СРК-73 и СРК-76, широко используемых в Западной Сибири, представлены на рис.3. Из данных на рис.3 следует, что показания приборов СРК-73 и СРК-76 практически идентичны и расхождения между показаниями не достигают ±1% в абс.ед. водородосодержания. За базовые показания приняты показания в пластах чистого известняка, насыщенного пресной водой. Из данных следует, что наименьшим влиянием на показания ННК отличаются для изначально кислых эффузивных пород (перлит риолит, трахит, гранит) от известняка не более ±(1-2)% абсолютных единиц водородосодержания; для средних (андезит, трахит) не более ±(3-4)%.;для базальта не более ±(10-11)%.
Незначительные вариации водородосодержания ( СО ) между собой ±(1-2)% в абс.ед. для кислых эффузивных пород (риолит, трахит, гранит, андезит) объясняется близким химическим составом и практически одинаковой минералогической плотностью этих пород.
Недостатком математического моделирования является невозможность учета сложной структуры ёмкостного пространства (наличия трещин, каверн), а также наличия вторичных изменений.
Все эти признаки присутствуют, например, в пирокластических породах (туфах, лавобрекчиях). По химическому составу данные породы будут близки к составу лавы, но из-за интенсивно проходивших в них гидротермальных изменений, в этих породах содержаться глинистые минералы, процентное содержание которых учесть трудно из-за их неравномерного распределения в порах, трещинах и кавернах.
Исследование структуры ёмкостного пространства коллекторов в кислых эффузивных породах
С типом пористости коллектора связаны ФЕС и потенциальная продуктивность залежей. Многообразие эффузивных пород и изменение их в процессе метасоматических преобразований приводят к многообразию форм ёмкостного пространства в зависимости от литотипов и расположения в разрезе по вертикали и латерали. С целью установления диапазона изменения коэффициента общей пористости для различных литотипов и определения его вероятных значений, проведена статистическая обработка полученных значений Кп по 12 разведочным скважинам с отбором керна и последующим контролем за испытаниями гидродинамическими геофизическими методами. Результаты представлены на рис.9, где построены два распределения по частоте для значений общей пористости в коллекторах (синий цвет) и приточных интервалах (розовый цвет). По частоте появления выделяются три области потенциальных коллекторов. Первый включает породы с преобладающими значениями пористости 6-12 %, второй 12-24 %, и третий более 24 %. Максимальное количество коллекторов имеют пористость 12-24 % и минимальное более 24 %.
Условно первый класс коллекторов можно отнести преимущественно к трещинным, второй к трещинно-каверновому третий к трещинно-каверново-гранулярным, по керновым данным во всех типах коллекторов отмечается система разнонаправленных трещин в разной степени осложненных кавернами метасоматического происхождения.
Для определения типов ёмкостного пространства необходимы количественные и качественные критерии, для этого проведен анализ комплекса ГИС. За основу были взяты методы нейтронного, плотностного и акустического каротажа. В качестве дополнительного метода использовались данные профилеметрии ствола скважины. Наличие в породе трещиноватости и кавернозно сти, как правило, влияет на показания профилемера увеличением диаметра скважины, что связано с большей разрушаемостью этих пород. Подобное положение было отмечено рядом авторов для карбонатных пород.
Плотные породы после разбуривания, как правило, имеют диаметр ствола близкий к номинальному. Поскольку на показания АК сильно влияет структура ёмкостного пространства, было проведено сопоставление интервальных времен продольной и поперечной волн, общей пористости с наложением на эти данные замеров диаметра ствола скважины (рис.10). Для коллекторов во всем диапазоне пористости отмечается наличие увеличения диаметра ствола скважины. Для диаметра ствола скважины были установлены четыре градации (рис.10) -до 220мм, 220-230 мм, 230-250мм, и более 250мм. Максимальная кавернозность ствола скважины (диаметр ствола скважины- "С\в 250мм) отмечается в интервалах пористости 6-12% и более 15%. Плотные породы в интервале пористости от 0-6% в большей степени имеют номинальный диаметр скважины, в интервале 12-15% отмечается в основном незначительное увеличение диаметра ствола скважины (220-230мм).
Для разделения коллекторов по типам пористости наряду с керновыми данными использовались данные плотностного, нейтронного и акустического каротажа. В качестве примера попарно сопоставлялись геофизические параметры (СТ г/см3, СО %, Atp мкс/м, А мкс/м) по одной из скважин. Получилось, что линейно связаны параметры - плотность и интервальное время продольной волны (О" г/см3, Atp мкс/м), и водородосодержание и интервальное время продольной волны ( СО %,Atp мкс/м) (рис.Па, 116). Также линейно связаны водородосодержание и плотность (О" г/см3, СО %)(рис.12а), т.к. показания нейтронного и плотностного каротажа отражают не только литотипы, но и суммарное содержание ёмкостного пространства-поры, каверны, трещины). Нелинейно связаны интервальное время продольной волны и интервальное время поперечной волны (Аґр мкс/м, Ats мкс/м), т.к. на показания акустического каротажа влияние оказывает структура ёмкостного пространства (рис.126). Зависимость разделяется на четыре отдельных отрезка со значениями общей пористости 1-6%, 6-13%, 13-23% и выше 23%, что практически полностью совпадает с выделенными областями статистического распределения Кп (рис.9). Также были проведены сопоставления интервальных времен продольной и поперечной волн для эффузивных лавовых пород (рис.ІЗа), и туфогенных и пирокластических пород (рис.136) по 12 разведочным скважинам, в которых был произведен отбор керна. На приведенном сопоставлении для эффузивных лавовых пород (рис.ІЗа) отмечаются две области линейных зависимостей. Первая область находиться вдиапазоне значений общей пористости 0-6% (А -180-200 мкс/м; А/\-300-315мкс/м).
Комплексирование методов ГИС для определения коэффициента общей пористости эффузивных пород
Как видно из приведенных данных, определение коэффициента пористости по отдельным методам ГИС связано со значительными погрешностями, поэтому логично определять Кп по комплексу ГИС.
Определение общей пористости Кп эффузивных пород, производилось путем решения системы уравнений, которые связывают измеренные значения геофизических параметров со значениями коэффициента пористости и объёмами предполагаемых компонентов породы, при этом учитывается влияние минерального состава и структуры порового пространства на данные методов ГИС - АК, ННК, ГГКП. Для этого рассчитываются палеточные (теоретические) зависимости (с учетом минерального состава, известного по рентгеновским анализам керна и физических констант для исходных минералов) для всех трех методов пористости. При этом для расчета акустических параметров используется модель Раймера-Ханта-Гарднера; для расчета нейтронных параметров используется нелинейная-объёмная модель; для параметров естественной активности используется объёмно-поверхностная модель. Реальные скважинные данные накладываются на полученные теоретические (кросс-плотинг), по положению реальных данных рассчитывается объёмное содержание компонент модели и пористость. Это реализуется следующим образом.
В общем случае для эффузивных пород геофизические параметры описываются системой линейных уравнений: где СО , Atp, О" измерения водородосодержания, интервального времени, объёмной плотности; v, - объёмная доля литологического компонента в породе; п - количество компонентов.
Корректное решение системы уравнений достигается при включении в нее любых компонентов при условии, что их количество не превышает число уравнений. В общем случае предлагается упрощённая модель эффузивных отложений, которая описывается двумя палеточными зависимостями:!— зависимость для неизмененных эффузивных пород; 2— зависимость для измененных эффузивных пород. Данные зависимости носят условный характер и отражают скорее минеральный состав рассматриваемых отложений. Основные породообразующие минералы приведены в табл.8. Таким образом, неизмененным породам будут соответствовать породы, в минеральном составе которых преобладают кварц и полевой шпат; измененным породам будут соответствовать породы, в которых прошли гидротермальные преобразования, в результате чего в минеральном составе будут присутствовать глинистые минералы - гидрослюда и хлорит. Данные ГИС, полученные по большинству скважин, хорошо описываются такой моделью, что обеспечивает устойчивое определение пористости. Однако, объёмные содержания компонент модели нельзя отнести к литологии, так как они отражают минеральный состав отложений и степень преобразованности эффузивных пород. Поэтому, литологическое расчленение разрезов скважин проводилось по данным, приведенным в таблице 5. где Кп — значения общей пористости, Fj, V2, V3 - соответственно объёмы вышеуказанных пород, (1,2), 1,2)» (1,2) _ значения плотности, водородосодержания, интервального времени продольной волны для вышеуказанных пород, рассчитанных с учетом физических свойств минеральных компонент. Для рассматриваемых эффузивных пород рекомендуемые значения по основным породообразующим минералам приведены в таблице 8.
Основы предлагаемого способа определения коэффициента общей пористости впервые изложены в справочнике по интерпретации каротажных данных фирмы Шлюмберже за 1968г. Решение системы уравнений произведено программным комплексом «LogWin», разработанным специалистами ООО «Нефтегазгеофизика». Поле корреляции полученной таким образом пористости с пористостью по керну приведено на рис.20. Зависимость линейна во всех диапазонах пористости, разброс точек незначителен, коэффициент корреляции 0,85, абсолютная ошибка определения коэффициента пористости ±2.5%. Полученные значения практически во всех интервалах отбора керна совпадают. Отличие имеет место на переходных границах и в случае максимально преобразованных пород.
Кислые эффузивные породы имеют сложное ёмкостное пространство. Оно представлено порами, кавернами и трещинами. Матрица пород содержит пустоты разгазирования порового( 100мкм) и кавернозного( 100мкм) размеров, а также пустоты выщелачивания. Поры и каверны могут быть изолированными, а также соединенными микро и макротрещинами. Размеры пустот не соизмеримы с размерами капилляров фильтрационной модели. Имеют место значительная часть капилляров с эквивалентными разностями от 0.5 до 1мкм, фильтрация флюидов по которым не происходит. Подобное сочетание разнообразия пустотного пространства определяет сложность оценки определения количественных и качественных показателей проницаемости эффузивных пород.
В работе для исследования вопроса проницаемости эффузивных пород использована общепринятая методика поиска корреляционной связи между проницаемостью и общей пористостью, определёнными по керну. Обычно для гранулярных терригенных коллекторов петрофизическая связь между Кп и Кпр имеет достаточно высокие коэффициенты корреляции. В случае смешанного типа коллектора, содержащего помимо пор каверны и трещины, устойчивые связи, как правило, не получают из-за трудностей учета трещинной составляющей. Эффузивные коллекторы относятся к смешанным, дополнительной их особенностью является структура ёмкостного пространства, где крупные поры и каверны могут, соединятся достаточно узкими каналами, в том числе капиллярами.
По сопоставлению коэффициента пористости с коэффициентом проницаемости, удалось оценить только нижнюю границу пористости для проницаемых коллекторов, которая близка к 6% (рис.21). Это связано с большим разбросом значений, при котором невозможно было получить устойчивую корреляционную зависимость.
