Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы интерпретации материалов гис в карбонатных разрезах 7
1.1. Особенности геологического строения карбонатных толщ, определяющие выбор комплекса гис 7
1.2. Применяемые методики интерпретации данных промыслово-геофизических исследований карбонатных пород 10
1.2.1. Количественные определения параметров емкости по данным гис 10
1.2.2. Фациальная интерпретация данных гис и основные каротажные модели фаций... 17
Глава 2. Особенности геологического строения нижнедевонских отложений вала гамбурцева 25
2.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза 25
2.2. Седиментационно-емкостная модель 33
2.2.1. Закономерности формирования карбонатных толщ 33
2.2.2.циклиты и фации в нижнем девоне вала гамбурцева 40
2.2.3. Характеристика пустотного пространства и его типизация 44
2.3. Анализ петрофизической базы для интерпретации данных гис 61
Глава 3. Характеристика геофизических исследований скважин, применяемых на месторождениях вала гамбурцева 75
3.1. Анализ результатов геофизических исследований нижнедевонских отложений и методики интерпретации данных гис 75
3.2. Специальные исследования для решения геологических задач в разрезах скважин месторождений вала гамбурцева 80
3.2.1. Анализ результатов специальных исследований в скважинах месторождений вала гамбурцева. 80
3.2.2. Обоснование возможности применения технологии исследований и методики интерпретации данных имр при изучении методом ркр отложений нижнего девона месторождений вала гамбурцева с целью выделения низкопоровых коллекторов 86
Глава 4. Методика комплексной интерпретации скважинных данных 92
4.1. Петрофизическая модель коллекторов 92
4.2. Методика комплексной количественной интерпретации данных гис, материалов исследований керна и результатов опробования скважин 98
4.3. Алгоритм методики интерпретации скважинных данных и его применение при изучении нижнедевонских карбонатных отложений вала гамбурцева 103
4.4. Разработка и реализация комплексной методики интерпретации материалов литолого-фациальных исследований и данных гис в автоматизированной программе solver 111
Глава 5. Обоснование расширенного комплекса гис и разработка технологической схемы проведения скважинных исследований в открытом стволе бурящихся скважин при оценке сложнопостроенных карбонатных коллекторов 119
5.1. Рекомендуемые комплексы гис для изучения сложных по строению карбонатных пород нижнедевонских отложений месторождений вала гамбурцева 119
5.2. Рекомендуемая технологическая схема проведения геофизических исследований в открытом стволе скважины и интерпретации полученных материалов 126
Заключение 130
Литература
- Применяемые методики интерпретации данных промыслово-геофизических исследований карбонатных пород
- Седиментационно-емкостная модель
- Специальные исследования для решения геологических задач в разрезах скважин месторождений вала гамбурцева
- Методика комплексной количественной интерпретации данных гис, материалов исследований керна и результатов опробования скважин
Введение к работе
Актуальность темы
Решение задач повышения эффективности освоения месторождений нефти и газа требует разработки новых подходов к интерпретации материалов нефтегазопромысловых исследований скважин. Эти задачи приобретают особенную значимость для карбонатных пород, поскольку именно карбонатные резервуары содержат более 40% мировых запасов углеводородов (УВ) и с ними связаны наиболее крупные скопления УВ как в мире, так и на северо-востоке Тимано-Печорского региона. Однако особенности строения известняков и доломитов затрудняют использование для определения их физических свойств традиционных методик интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС). Разнообразие слагающих карбонатные породы литологических разностей, наличие в полезной емкости пустот различной конфигурации и генезиса, присутствие многообразных включений, а также влияние сложных геолого-технических условий проведения исследований в скважинах (аномальные давления и температуры, токонепроводящие растворы и т.д.) - все это предопределяет актуальность появления новой методики интерпретации геолого-геофизических данных.
Кроме того, обязательность решения стоящих перед разработчиками геологических задач вместе с экономическими соображениями, продиктовали необходимость оптимизации комплекса геофизических исследований скважин в карбонатных отложениях, отвечающего требованиям как геологического, так и финансового характера.
Цель и задачи исследований.
Разработка методики количественной интерпретации данных геофизических исследований скважин и обоснование оптимального комплекса ГИС в сложнопостроенных карбонатных коллекторах.
Исходя из поставленной цели, в работе решались следующие основные задачи: Критический анализ существующих и применяемых методик интерпретации ГИС в карбонатных разрезах.
Выявление влияния седиментационных факторов на особенности строения пустотного пространства карбонатных коллекторов и их отображение в данных ГИС.
Определение особенностей формирования карбонатных коллекторов в нижнедевонских отложениях вала Гамбурцева.
Адаптация результатов литолого-петрографических и петрофизических исследований керна в специальной обрабатывающей системе GeoSolver, с построением петрофизических связей и многомерной классификацией изучаемых пород.
Разработка методики обработки и интерпретации данных ГИС, базирующейся на универсальном подходе к определению свойств изучаемых пород карбонатного разреза.
Реализация алгоритма предлагаемой методики интерпретации данных ГИС в системе обработки данных GeoSollver на примере продуктивных нижнедевонских отложений вала Гамбурцева.
Обоснование оптимального комплекса ГИС для карбонатных объектов, находящихся в различных геологических условиях (на примере верхнедевонских отложений Сотчемью-Талыйюской зоны,- нижнедевонских отложений вала Гамбурцева, среднека-менноугольных отложений месторождения Тенгиз), с учетом экономических факторов, определяющих успешное освоение месторождений.
Научная новизна
Разработана и апробирована авторская методика обработки и интерпретации данных ГИС, базирующаяся на универсальном подходе к определению физических свойств карбонатных пород по регистрируемым геофизическим величинам с учетом интегрального влияния условий их седиментации и преобразований в литогенезе.
Выработан алгоритм обработки геолого-геофизических данных исследований скважин, который может быть стандартно применен при изучении полигенных отложений со сложным строением пустотного пространства и неоднородной литологией.
Впервые для нижнедевонских отложений вала Гамбурцева обоснован комплекс ГИС для изучения разреза карбонатных пород сложного строения при исследовании открытого ствола скважины, позволяющий однозначно выделять интервалы коллекторов, определять характер насыщения и литологию, получать количественные характеристики пористости и насыщенности.
Защищаемые положения
Разработанная методика обработки и интерпретации данных ГИС, базирующаяся на сравнительном анализе рассчитываемых по геофизическим методам коэффициентов пористости в комплексе с результатами литолого-фациальных исследований, представляет собой альтернативный способ определения коллекторских свойств изучаемого карбонатного разреза традиционно применяемой методике с использованием граничных значений петрофизических параметров.
Апробированный на нижнедевонских отложениях вала Гамбурцева алгоритм обработки и интерпретации данных ГИС в комплексе с петрофизическими исследованиями керна может быть адаптирован и применен для изучения любых карбонатных пород со сложным строением пустотного пространства и неоднородным вещественным составом.
Обоснованный на примере нижнедевонских карбонатных отложений месторождений вала Гамбурцева комплекс ГИС позволяет однозначно определять проницаемые интервалы и коллекторские свойства изучаемых пород с количественной оценкой коэффициентов пористости, глинистости, нефте-, водонасыщенности.
Практическая ценность и реализация работы в производстве
Возможность однозначной диагностики проницаемых интервалов в разрезе карбонатных толщ, определения параметров для подсчета запасов, полученная благодаря нетрадиционному подходу в интерпретации данных ГИС и обоснованному комплексу геофизических методов, обусловливает несомненную практическую значимость защищаемой методики на месторождениях со сложными по строению карбонатными резервуарами.
Особое значение такой подход в интерпретации ГИС приобретает при работе с нижнедевонскими отложениями вала Гамбурцева, характеризующимися сложнейшим геологическим строением.
Успешный опыт применения предлагаемых методики и алгоритма интерпретации данных ГИС для выделения коллекторов и определения их свойств в рамках производственных отчетов для ОАО «Северная нефть" характеризуют положительно реализацию представленной работы на производстве.
Рекомендации по применению индикаторных исследований в комплексе методов ГИС были приняты для "промьппленного опробования в геолого-технических условиях месторождений Татарстана на таких первоочередных объектах исследований как породы кристаллического фундамента в сверхглубоких скважинах, в сложных коллекторах разведочных и эксплуатационных скважинах при доразведке, в интервалах разреза с вязкими нефтями и битумами" (Протокол технического совета треста "Татнефтегеофизика", 1991г).
Универсальная методика прогнозирования коллекторов в верхнедевонских отложениях Сотчемью-Талыйюской зоны, использующая в части интерпретации данных ГИС принципиальные основы комплексирования геолого-геофизических данных, позволила пробурить, согласно рекомендациям, две скважины и получить большие дебиты нефти там, где стандартные подходы не давали однозначных рекомендаций на бурение скважин.
Основные положения и выводы по диссертационной работе были представлены в виде тематических отчетов по договорам с ОАО "Северная нефть": "Рекомендации по оптимизации комплекса ГИС фонда бурящихся и действующих скважин на месторождениях ОАО "Северная нефть" и создание компьютерного банка данных с целью повышения геологической информативности и экономической эффективности исследований" (2001), "Литолого-петрофизические исследования керна с обоснованием параметров для подсчета
запасов по Хасырейскому, Нядейюскому и Черпаюскому месторождению вала Гамбурце-ва " (2002) и обсуждены на производственных совещаниях.
Программная реализация алгоритма интерпретации осуществлена в автоматизированной обрабатьшающей системе GeoSoIver и может быть адаптирована в любой обрабатывающей геофизической системе (в том числе и всегда имеющихся в распоряжении геофизика-интерпретатора электронных таблицах Excel).
Апробация работы
Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзных и республиканских совещаниях, конференциях и школах передового опыта в Кисловодске (1991 г.), Москве (1997 г.), Сыктывкаре (2000 г.), изложены в четырех тематических производственных отчетах (Ухта (1999г), Москва (2002,2003гг)), опубликованы в 8 научных статьях.
Фактический материал
В основу диссертации положены исследования автора, проводимые с 1991 года в ГАНГ им. И.М.Губкина г. Москве, ВНИГИК г. Твери, ОАО «СеверНИПИгаз" г. Ухте, ФГУП ИГиРГИ г. Москве. Проанализированы петрофизические базы и методики интерпретации данных ГИС в отложениях разновозрастных карбонатов по месторождениям: Тенгизскому, Карачаганакскому (Прикаспийская впадина), Сотчемьюскому, Талыйюско-му, Веякошорскому, Сандивейскому, Нядейюскому, Черпаюскому, Хасырейскому (Тима-но-Печорская провинция). Изучены и проинтерпретированы геолого-геофизические материалы по 24 скважинам Тенгизского и Карачаганакского месторождений, 30 скважинам Сотчемью-Талыйюской зоны, 8 скважинам Веякошорского и Сандивейского месторождений, 43 скважинам месторождений вала Гамбурцева; проанализированы результаты петрографических и петрофизических исследований на более чем 3000 образцах, составляющих свыше 800 м керна.
Применяемые методики интерпретации данных промыслово-геофизических исследований карбонатных пород
Эффективность разведки и освоения залежей углеводородов в карбонатных толщах, где сосредоточена значительная часть запасов нефти и газа, во многом зависит от надежности методических приемов диагностики коллекторов в том числе по данным ГИС. Присущие карбонатным коллекторам литологическая неоднородность, разнообразие структурных форм порового пространства и резкая изменчивость физических свойств приводят к значительным трудностям при их оценке с помощью методов промысловой геофизики. Однако, в связи с тем, что результаты экспериментальных исследований керна не всегда отражают истинные значения физических и геологических параметров доломитов и известняков (поскольку трещиноватые и кавернозные разности разрушаются в про цессе бурения), то ведущая роль в методических решениях проблемы всестороннего изучения карбонатного разреза принадлежит все же каротажной информации.
Разработкой и совершенствованием геофизических методов изучения карбонатных коллекторов занимались Я.Н.Абдулхаликов, Б.Л.Александров, А.Н.Африкян, Я.Н.Басин, А.Ф.Боярчук, Л.П.Брагина, Б.Ю.Венделынтейн, И.Н.Горюнов, В.Н.Дахнов, В.М.Добрынин, Н.З.Заляев, Г.М.Золоева, В.П. Иванкин, Т.С.Изотова, В.М.Ильинский, С.С.Итенберг, С.Г.Комаров, В.С.Кудрявцев, В.А.Кошляк, Ю.АЛимбергер, А.М.Нечай, Л.И.Орлов, Р.А.Резванов, А.В.Ручкин, Н.М.Свихнушин, Н.В.Фарманова, Н.В.Царева, В.Д.Чухвичев, М.Д.Шварцман, Г.Н.Шнурман и другие, а за рубежом - Г.Е.Арчи, М.В.Вилли, Р.Дебранц, Г.Г.Долль, К.Р.Дэвис, СДж.Пирсон, В.Х.Фертль, Л.Г.Шомбар, Р.П.Элиджер и др.
В итоге были сформированы основные методики интерпретации данных ГИС для карбонатных разрезов, направленные на решение задач литологического расчленения разреза, выделение коллекторов, оценку их емкостных свойств, характера насыщения и пр.
Решение перечисленных задач будет различаться в зависимости от типа исследуемого карбонатного коллектора. В связи с этим важны вопросы классификации карбонатных пород для интерпретации данных ГИС. В настоящее время созданы такие классификации, которые широко используются в практике интерпретационных работ.
Так, В.Н. Дахнов (1964) в своей классификации разделяет карбонатные коллектора не только по структуре емкостного пространства, но и дополнительно проводит деление по проницаемости на четыре класса.
Г.Е.Арчи (1967) дает классификацию карбонатных пород, которая основывается на двух основных признаках: структуре скелета породы и структуре порового пространства. Для применения этой классификации необходимы данные изучения керна.
Б.Л.Александров предлагает рассматривать следующие типы карбонатных коллекторов: поровый (мелоподобный и зернистый); кавернозный; трещинный; смешанный (трещинно-поровый, трещинно-кавернозный, порово-трещинно-кавернозный и др.) [8].
Ряд авторов считает, что для оценки карбонатных коллекторов их необходимо также классифицировать в зависимости от фациальной принадлежности [9], разнообразить интерпретацию для различных фациальных типов карбонатных пород, например, фаций рифовых отложений, фаций открытого шельфа, хемогенных фаций умеренно-глубоководных частей шельфа (известняково-мергельных толщ) и т.д.
Один из предложенных методических приемов [10] для интерпретации данных ГИС при изучении карбонатного разреза содержит следующие операции.
Изначально используется наиболее вероятная структурная модель карбонатного коллектора, которую устанавливают на основе обобщения данных ГИС и результатов пет рофизического изучения керна. В обобщенном виде это - модель глинистого карбонатного коллектора, включающего литологические компоненты известняка, доломита, глины. Предполагается, что коллектор имеет сложную структуру пустотного пространства. В процессе интерпретации модель уточняется в соответствии с фациальной принадлежностью различным генетическим типам карбонатных пород и типам коллекторов (поровый, трещинный и т.д.).
По результатам изучения физических и коллекторских свойств образцов керна, применяются так называемые "петрофизические образы" для различных типов коллекторов карбонатных пород и анализируются петрофизические зависимости между ними. В качестве "петрофизических образов" используется сводная оценочная классификация карбонатных коллекторов, которая обосновывается с помощью методов математической статистики при обработке результатов изучения таких свойств образцов, как объемная плотность, общая и открытая пористость, газопроницаемость, содержание связанной воды. Дополнительные характеристики классификационной схемы следует получать при анализе зависимостей между следующими параметрами: открытой пористостью и проницаемостью, открытой и общей пористостью, общей пористостью и плотностью, водонасыщен-ностью и проницаемостью.
Затем проводят послойную корреляцию разрезов скважин по направлению 2-3 профилей (обычно вдоль и поперек простирания структуры) для изучения распространения различных типов коллекторов по площади, а также для детального изучения ВНК в залежи. Породы исследуемого интервала выбранной с максимально вскрытым разрезом скважины расчленяются по комплексу каротажных кривых на слои или пласты, которые затем коррелируются в разрезах скважин (по линии профиля). Основанием для межскважинной корреляции по площади служит циклическое строение карбонатных разрезов, обусловленное эвстатическими колебаниями уровня моря [5,6].
Структурная схема, приведенная на рис. 1.2.1 характеризует эту технологию комплексной интерпретации геофизических материалов [10].
Основные этапы количественной интерпретации данных ГИС при оценке параметров рифовых пород могут быть следующими:
1. Расчленение разреза скважин в исследуемом интервале по каротажным кривым комплекса ГИС, коррелирование выделенных объектов с разрезом опорной скважины. Прослои объединяют в пласты, а последние - в пачки.
2. Внесение поправок за влияние условий измерения с помощью существующих палеток [11,12] в показания всех методов каротажа, т.е. используют корректировочные модели.
Седиментационно-емкостная модель
Большая часть современных и древних карбонатов имеет биогенный генезис, несравнимо меньшую роль в их образовании играют процессы биохемогенного и хемогенного осаждения карбоната кальция из растворов (Страхов, 1951; Бушинский, 1954; Ginsburg, 1974; Лисицын, 1974; Уилсон, 1980; Ильин, Фортунатова, 1988; Фролов, 1993; Tucker, Wright, 1996 и другие). В современных морях области их развития локализуются преимущественно в экваториальных и тропических поясах и в районах действия теплых течений, где обеспечиваются все необходимые для жизнедеятельности организмов условия.
Карбонатные отложения и в первую очередь известняки формируют всего три компонента: зерна, скелетный материал, сохранившийся практически в прижизненном состоянии, литифицированный карбонатный ил (матрикс) или эпигенетический кальцит выполнения пор (спарит).
Несмотря на различия в структурных характеристиках карбонатных зерен, их генезис определяется в основном механизмами рассеивания биогенного вещества. Этим они принципиально отличаются от скелетного материала, являющегося производным биогенного механизма концентрации карбоната (Ильин, Фортунатова, 1988). В его основе лежит способность организмов избирательно поглощать элементы, находящиеся в морской воде, и строить из них свой скелет, выделяя карбонат кальция непосредственно в тканях или вокруг них. Второе отличие скелетного материала от биокластического - его накопление in situ. Поскольку в реальных разрезах палеозоя Печорского бассейна скелетный материал в «чистом виде» практически не встречается (раковины в той или иной мере всегда несут следы разрушения), при выделении петротипов отдельные его представители условно отнесены к карбонатным зернам.
Литифицированный иловый компонент может иметь кальцитовый, арагонитовый и значительно реже доломитовый минеральный состав. О возможности химического выпадения кристаллов CaMg(CC 3)2 непосредственно из морских вод споры идут до настоящего времени. Отсутствие современных аналогов этого осадка, а также неудачные попытки создать его экспериментальными методами приводили к тому, что метасоматическая природа доломитов прошлого принималась за аксиому. «Доломитовую проблему» удалось разрешить во многом благодаря применению для диагностики карбонатных минералов рентгеноструктурного анализа. В настоящее время в качестве сингенетического (первич-ноосажденного) доломита выделяют преимущественно микрокристаллический доломит, аналогичный обнаруженному в отложениях и водах сильно осолоненных озер и прибрежных лагун (Фридмен, Сендерс, 1970). Подобные находки были сделаны еще в 40-е годы Н.М.Страховым и Д.Г.Сапожниковым. Все это позволяет предполагать наличие и в древних породах седиментационного доломита и диагностировать его в качестве одного из структурных элементов карбонатных отложений.
Классификация карбонатных пород. Фациально-циклическая направленность исследований предопределила использование в ней так называемой «динамической классификации» Р.Данема (Dunham, 1962), ос нованной на количественных соотношениях первичных структурных компонентов пород. По мнению этого автора, различные соотношения илового и зернистого компонентов свидетельствуют о неодинаковой гидродинамической активности среды осадконакопле-ния: «Поскольку спокойные воды характеризуются илистым осадком, способным осесть на дно и сохраниться там, представляется, что породы с основной илистой массой следует противопоставить породам, в которых она отсутствует, независимо от количества и размеров грубого материала» (Уилсон, 1980, с. 25).
«Русскоязычный» вариант динамической классификации карбонатных пород был предложен В.А.Жемчуговой (Жемчугова, 1998). Последовательность разделения карбонатных отложений, своеобразное «древо» классификации, иллюстрирующее взаимосвязи между структурными компонентами и типами пород, можно представить в виде рисунка (рис. 2.2.1.1). Карбонатные породы как класс по минеральному составу распадаются на группы известняков и доломитов; дальнейшее их разделение идет по двум самостоятельным ветвям.
Группа известняков (и вторичных доломитов, в которых удается установить седи-ментационную структуру) дифференцируется по первично-седиментационной структуре на иловые, зернисто-иловые, илово-зернистые, зернистые и каркасные типы, аналогичные мадстоуну, пакстоуну, вакстоуну... в классификации Р.Данема. Каждый из выделенных типов в свою очередь подразделяется по генетическим признакам элементарных структурных компонентов на подтипы (к примеру, на биокластический, биокластиче-ско-иловый, илово-биокластический, пелоидно-иловый, литокластический, илово-литокластический и т.д.). Для выделения более мелких подразделений (разновидностей) используются структурные показатели или характеристики самих элементов (например, размер зернистого компонента, видовой состав организмов - строителей каркаса или «поставщиков» биокластов, способы нарастания оболочек и пр.).
Группа седиментационных доломитов подразделяется на типы в основном по размеру кристаллов.
Карбонаты, седиментационная структура которых неясна, занимают в классификации самостоятельное место. Их дифференциация производится согласно кристаллическим структурам (по форме, размерам кристаллов, взаимоотношению между ними).
Специальные исследования для решения геологических задач в разрезах скважин месторождений вала гамбурцева
На месторождениях вала Гамбурцева провели целый ряд специальных исследований с разными геологическими задачами: временные замеры БК и МБК со сменой растворов разной проводимости (в скважинах №21-Нядейюская, № 45-Хасырейская, №22-Черпаюская) - с целью выделения интервалов коллекторов; широкополосный акустический каротаж (ШАК) (в скважинах № 45-Хасырейская, № 41-Хасырейская, №21-Черпаюская) - с целью выделения трещиноватых зон; радиоактивный каротаж на основе использования радионуклидов Na (РКР) (в скважинах № 45-Хасырейская, №10 - Нядейю-ская) с целью выделения проницаемых интервалов; кроме того, в скважинах №21 Нядей-юской и №30 Черпаюской продуктивные интервалы вкрывались на известково-битумном растворе (ИБР) с целью изучения керна в условиях, приближенных к пластовым. Приведем в качестве примера исследований разреза скважин методами электрометрии на двух растворах разной проводимости скважину 45-Хасырей. Проводились замеры БК и МБК со сменой растворов, рис.3.2.1.1: МВК1 (19.01.91 ), МВК2 (23.01.91), БК и МБК (2.02.91), МВК4(9.02.91 ) в [1984-2192]; ВКЗ и МВКЗ (2.02.91) в [2028-2172]); ВК4 и МВК6 (10.04.1) в [1900-2448]). Как это видно на рисунке, проведенные исследования не принесли ожидаемого эффекта по выделению коллекторов. По-видимому, эти работы не дали положительного результата из-за нескольких факторов: прошло значительное время с момента вскрытия продуктивной части разреза до каротажа; изучаемый разрез характеризуется сложным строением емкостного пространства; основной объем изучаемых пород характеризуется малой величиной открытой пористости (3-4%), на фоне которой, изменения величины удельного сопротивления на 1-2% неопределенны и невыразительны.
Применение метода короткоживущих изотопов (РКР) в открытом стволе для выделения эффективных толщин. В рамках опытно-методических работ были проведены исследования по закачке активированной соды (радионуклидов натрия-24) для оценки возможности использования этого метода для выделения проницаемых интервалов.
Выделение интервалов коллекторов с помощью индикаторных закачек основано на способности раствора, меченого, например, гамма-излучающими радионуклидами, проникать в процессе фильтрации в поры и трещины пород, образовывать аномальное гамма-поле, мощность которого зависит от эффективной емкости изучаемого пласта.
Разработчики метода РКР предложили два варианта проведения исследований в открытом стволе скважины [80,81]: либо непосредственно в процессе бурения в интервале перспективного пласта, либо после его вскрытия и создания соответствующей репрессии на пласт. Первый путь оценен как более эффективный из-за высокой оперативности получаемой информации, и, одновременно, самый сложный как по технологии исполнения, так и по организации таких работ.
Однако, автором представляемой работы, в свое время, был проанализирован и изучен обширный материала по индикаторным исследованиям, проведенным по разным технологическим схемам. На основании выводов, сделанных в результате этого анализа, можно говорить о многих негативных факторах первого варианта индикаторных закачек, к которым относятся: большой расход меченого раствора, невозможность как достижения однородности смеси индикаторной жидкости с активированной содой и раствора, так и определения ее свойств, что, вкупе с усиленным (по сравнению с обычным раствором) отрицательным механическим воздействием на породу, может привести к образованию ложных гамма-аномалий.
Второй способ привнесения меченой жидкости в исследуемый пласт, таким образом, является предпочтительным даже с точки зрения надежности защиты обслуживающего персонала от радиоактивного загрязнения. Кроме того, применение раствора, меченого активированной содой, эффективно в интервалах ограниченной мощности (неэффективно при мощности вскрытой части перспективного пласта более 100 — 200 м, когда суммарный расход радиоактивного материала для активации разреза возрастает до 6 м3 меченого раствора - из практики работ с радоном ), в противном случае возрастает опасность облучения персонала. Авторы РКР посчитали, что для активации пласта мощностью более 100 м, потребуется, как минимум, 2 устройства ТАУ-2, что не желательно. Руководствуясь принципом оптимальности, разработчиками метода РКР был предложен и принят за основу поэтапный путь исследования, по схеме "бурение - каротаж - бурение": после вскрытия не более 50 - 60 м перспективного пласта проводятся фоновые измерения ГК, затем зака чивается меченый раствор и осуществляться режим активации, обеспечивающий ввод меченого раствора в поры и трещины породы перспективной части пласта. После активации должны проводиться контрольные измерения ПС, а затем продолжено бурение.
Возможен и выбор режима активации пласта: за счет создания избыточного давления на устье скважины или путем создания локальной репрессии на пласт за счет расха-живания инструмента в интервале меченого раствора. При реализации первого способа, в зависимости от приемистости пласта, авторы РКР предлагают осуществлять закачку продавочной жидкости как непрерывно, так и циклическом режиме. В первом случае проводятся временные контрольные измерения ГК (через 0,5 - 1 час), во втором - после выполнения очередного цикла закачки продавочной жидкости. При локальном воздействии на пласт режим расхаживания выбирается, исходя из практики таких работ: продолжительность не менее 2 - 3 ч, скорость подъема и спуска инструмента в пределах (0,5 — 1) м/с. Контрольные измерения ПС проводятся после расхаживания инструмента и промывки скважины в интервале перспективного пласта.
В скважинах месторождений вала Гамбурцева были опробованы оба способа. Выбор концентрации радионуклидов в водном растворе облученного соединения натрия осуществлялся с учетом предполагаемой вторичной пористости породы в интервале проницаемого пласта (принималась около 3 %), величины гамма-фона (1—3 мкР/ч), диаметра скважины в интервале исследования (215 мм), протяженности исследуемого интервала (50 -60 м). Измерения ПС выполнялись аппаратурой типа ДРСТ-60. Расчетное время на ввод меченого раствора в интервал перспективного пласта и для контрольных измерений (включая работы, связанные с активацией пласта) предполагалось равным 10 - 15 ч. Выполненные расчеты в соответствии с регламентными документами по применению корот-коживущих радионуклидов, показали, что для однозначного выделения проницаемых пластов с предполагаемыми емкостными свойствами, концентрация радионуклидов натрия в приготовленном растворе должна быть не ниже (0,5 - 1,0) / 10 Ки/л на момент завершения контрольных измерений ПС (индикация после промывки скважины). При этом количество приготовленного меченого раствора должна быть не менее 1,5 - 2 м , исходная активация учтенного соединения натрия в устройстве ТАУ-2 — не ниже 0,2 - 0,3 мКи. Для приготовления радионуклидов потребуется источник (либо несколько источников) с выходом нейтронов не менее 3 1071/с. Расчетные параметры меченого раствора учитывались при составлении план-программы проведения работ на скважине.
Методика комплексной количественной интерпретации данных гис, материалов исследований керна и результатов опробования скважин
Первые шаги в формулировании основ защищаемой методики комплексной интерпретации были сделаны в работах по верхнедевонским отложениям месторождений Сот-чемью-Талыйюской зоны. Их относительно несложное геологическое строение (по сравнению с нижнедевонскими отложениями вала Гамбурцева) упростило задачи, стоящие перед промысловыми геофизиками при разработке методики интерпретации, но позволило выработать общие принципы комплексирования данных ГИС и результатов литолого-фациального анализа. На рис.4.2.1 показана корреляция пласта-коллектора ФО, состоящего из четырех проницаемых пропластков, выделенных в результате комплексной интерпретации данных литолого-фациального анализа и ГИС. Характеристика по керновому материалу выделенных циклитов дана д.г.-м.н. Жемчуговой В.А.
Благодаря выработанным принципам диагностики интервалов коллекторов по материалам ГИС и литолого-фациальным исследованиям керна с привлечением сейсмических данных на месторождениях Сотчемью-Талыйюской зоны были сделаны прогнозы о распространении коллекторов в зонах, не охваченных бурением и пробурены две скважины с большими притоками нефти.
В основе предложенной методики количественной интерпретации данных ГИС по скважинам месторождений Сотчемью-Талыйюской зоны лежат принципы интерпретации, усовершенствованные в процессе работы над карбонатными породами вала Гамбурцева (рисЛШ).
Работа с геолого-геофизическим материалом проводится по двум направлениям: обработка собственно каротажного (левая часть схемы) и кернового материала (правая часть схемы). Овальными фигурами отмечены базы данных и базы знаний, используемые на каждом из этапов работы.
Часть операций, проводимых по этой схеме, общеприменяемы (например, определение глинистости и водородосодержания, расчет удельного электрического сопротивления пород), часть же из них предложены впервые как для вала Гамбурцева, так и для карбонатных разрезов в целом.
После проверки качества каротажа, особенно радиоактивного, метрологическим нормам, увязывается весь комплекс диаграмм, причем в качестве опорной выбирается кривая гамма-каротажа.
Интерпретация данных керна начинается с изучения макро-, микроскопических описаний керна и списков фауны, по результатам которого разрабатывается модель биостратиграфического расчленения разреза. Одновременно, осуществляется выделение се-диментационных маркеров на основании комплекса ГИС по отобранным и обработанным кротажным кривым, с учетом данных геолого-технических исследований (ГТИ) и сопоставления проектного геолого-технического наряда на скважину (ГТН). Стратиграфическое расчленение изучаемого разреза по ГИС проводят с учетом биостратиграфических определений и литолого-петрографических характеристик с последующей корреляцией стра-тонов по разрезам скважин.
Затем по результатам литолого-петрографических исследований проводится литоге-нетическая типизация пород и диагностика фаций (рис.2.2.3.1-2.2.3.3, колонка - фации).
Опираясь на данные петрофизических исследований и проведенной дагностики фаций, проводится генетическая типизация емкости изучаемых пород и осуществляется классификация литотипов с учетом преобладающего типа емкости.
Параллельно проводится работа по определению глинистости и нерастворимого остатка в изучаемых породах на основании данных петрофизических и петрографических исследований, по выбранной структурной модели, по каротажным и керновым данным.
Независимо от описанных исследований проводится обработка материала электрического каротажа (бокового, БК), по которому с учетом скважинных условий измерений рассчитывается удельное электрическое сопротивление породы. Стоит отметить, что все определения геофизических параметров производятся в поточечном режиме, что имеет глубокий смысл в сильно дифференциированном, маломощном (пласты имеют мощность часто в пределах 0.4м) карбонатном разрезе.
Определение коэффициентов пористости по методам ГИС проводят следующим образом:
- по акустическому каротажу КПдк по уравнению среднего времени для известняка, доломита и ангидрита с использованием соответствующих величин скелетных значений интервального времени пробега волны. Если в основном составе породы присутствуют другие породообразующие элементы, расчет производится и для них;
- по плотностному каротажу по уравнению средней плотности для основных типов карбонатных пород (известняка, доломита и пр.) с использованием соответствующих скелетных значений плотности породы;
- по сопротивлению КРг=1Л/рпбк, причем возможность применения предложенной формулы обоснована и впервые предложена для изучения карбонатных продуктивных отложений вала Гамбурцева.
- Вид зависимости был выбран на основании изучения петрофизических взаимосвязей параметров по керновому материалу, сама формула отработана на массиве всех проинтерпретаированных материалов ГИС по скважинам вала Гамбурцева.
Важнейшая часть методики - выявление критериев диагностики литогенетических типов карбонатов по ГИС. В качестве таких критериев предложены радиоактивность (ГК и НГК) и величины коэффициентов пористости по геофизическим методам (АК, НГК, ГТК и БК), оцениваемые на качественном уровне. В таблицах 4.1.1 - 4.1.3 показаны характеристики преобладающего типа емкости и возможного насыщения пустотного пространства выделенных литогенетических типов в глинисто-доломитовой, доломитовой и известняковой толщ для месторождений вала Гамбурцева. Несмотря на прикладной вид выработанных критериев, общие закономерности оценки типов емкостного пространства и насыщения в литогенетических типах пород по ГИС имеют принципиальный характер. Необходимо подчеркнуть, что при наличии данных плотностного гамма-каротажа хотя бы в 50% изученных скважин, коэффициент пористости по ГГКп был бы обязательно внесен в диагностические признаки литогенетических типов по каротажу.
Выявленные критерии диагностики литогенетических типов карбонатов по ГИС в соответствии с классификацией литотипов по керновому материалу представляют собой разработанные модели каротажных фаций.
Далее, разработанные модели каротажных фаций используются для определения литологии, типов пустотного пространства и характера насыщения в разрезах скважин, не охарактеризованных керновым материалом, что сопровождается кластеризацией петрофизических и каротажных материалов с учетом генезиса пород и типов их емкости.
По результатам проведенных исследований проводится собственно выделение интервалов коллекторов, уже "привязанных" к определенным литотипам.
