Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Метод бокового каротажного зондирования: практика применения и численное моделирование 11
1.1. История развития, область применения и современное состояние метода БКЗ 11
1.2. Известные тестовые геоэлектрические модели геологической среды 17
Глава 2. Влияние на сигналы БКЗ условий измерения 23
2.1. Геоэлектрические модели коллекторов и вмещающих пород в терригенных разрезах Широтного Приобья 23
2.1.1. Толщина и УЭС зоны проникновения в скважинах с глинистым раствором 25
2.1.2. Толщина и УЭС зоны проникновения в скважинах с минерализованным буровым раствором 27
2.2. Влияние эксцентриситета прибора 30
2.3. Влияние некруговой формы сечения скважины 33
2.4. Влияние УЭС бурового раствора 36
2.5. Влияние корпуса прибора 37
2.6. Влияние конструктивных особенностей прибора 40
Глава 3. Особенности сигналов БКЗ в субгоризонтальных скважинах и возможности их количественной интерпретации 43
3.1. Сигналы БКЗ при горизонтальном вскрытии тонкого пласта 43
3.1.1. Влияние вмещающих пород при положении скважины в середине пласта 44
3.1.2. Кривая зондирования при разном положения горизонтальной скважины в пласте 47
3.1.3. Влияние контраста УЭС вмещающих пластов и коллектора при положении скважины в его середине 49
3.2. Особенности сигналов БКЗ при разном угле наклона скважины 53
3.2.1. Двуслойная модель 54
3.2.2. Трехслойная модель 59
3.2.3. Многопластовые модели 67
Глава 4. Построение геоэлектрической модели отложений по данным БКЗ в наклонных скважинах 79
4.1. Инверсия пластовых отсчетов синтетических сигналов БКЗ в вертикальной и субгоризонтальной скважине 79
4.1.1. Восстановление параметров измененных зон проницаемого пласта при наклонном вскрытии на глинистом растворе 80
4.1.2. Восстановление параметров измененных зон проницаемого пласта при наклонном вскрытии на биополимерном растворе 97
4.2. Количественная интерпретация практических данных 104
4.2.1. Практические данные БКЗ в субгоризонтальных скважинах 104
4.2.2. Количественная интерпретация 109
4.2.3. Приемы количественной интерпретации 116
Заключение 119
Список литературы 120
- История развития, область применения и современное состояние метода БКЗ
- Влияние контраста УЭС вмещающих пластов и коллектора при положении скважины в его середине
- Многопластовые модели
- Количественная интерпретация
История развития, область применения и современное состояние метода БКЗ
Метод бокового каротажного зондирования, широко применяемый в настоящее время преимущественно в вертикальных и слабонаклонных скважинах, имеет 80–летнюю историю развития теоретической, программно-алгоритмической и аппаратурной составляющих.
Теория электрического каротажа методом сопротивления начала разрабатываться с 1927 г., когда братья Шлюмберже выполнили свой первый каротаж методом сопротивления. Затем Львом Моисеевичем Альпиным теория электрического каротажа методом сопротивлений развивается для моделей: пласта неограниченной мощности с зоной проникновения (ЗП) и пласта ограниченной мощности [Альпин, 1938]. Не менее значительный вклад в развитие метода БКЗ, как в плане формирования палеток БКЗ, так и проведении первых модельных исследований внес С.Г. Комаров, который провел первое физическое моделирование кривых кажущегося сопротивления (КС). Приведенные в монографии результаты исследования позднее стали теоретической основой метода бокового каротажного зондирования. Нельзя не упомянуть ранние работы Виктора Робертовича Бурсиана [Бурсиан, 1933] и Владимира Александровича Фока [Фок, 1933], посвященные теории электромагнитных полей, а также один из ранних трудов Матильды Львовны Озерской, посвященный физическому моделированию кривых КС в пачках тонких пластов высокого сопротивления [Озерская, 1936].
В конце 50-х годов Л. М. Альпин создает палеточную базу (палетки рассчитывались при участии и кураторстве С. Г. Комарова) для метода БКЗ [Альпин, 1958], данные которой используются для решения обратных задач и в наши дни. В 1960 году С.Г. Комаровым подробно излагается методика геофизической интерпретации бокового каротажного зондирования [Комаров, 1960]. Особенности формы кривых потенциал- и градиент-зондов детально исследуются позднее [Журавлев, Попов, 1962; Сидорчук, Чаадаев, 1972; Альпин, 1973 и др.].
Вопросам количественной и качественной интерпретации данных метода посвящен ряд работ советских ученых [Дахнов, 1953, 1975; Дахнов, Долина, 1959; Дьяконов, Леонтьев, Кузнецов, 1977; Альпин, 1979; и др.].
В вопросах исследования, влияющих на сигналы зондов БКЗ условий измерения, значителен вклад отечественных ученых. Так теоретическое исследование зависимости сигнала градиент-зондов от эксцентриситета прибора проводит А.Е. Кулинкович в 1962 г. [Кулинкович, 1962], где автор получает выражение для потенциала точечного и кольцевого источника в цилиндрически-слоистой среде, смещенного относительно оси симметрии (позже упомянуто С.Д. Пирсоном [Pirson, 1963]), но не приводит численной оценки влияния смещения на сигнал.
За рубежом метод БКЗ с 50-ых годов практически игнорировали, и только с 70-ых годов появились независимые оценки отдельных положений теории БКЗ, представленные в работах [Roy, Dhar, 1971; Дебранд, 1972; Roy, Rathi, 1982], посвященных улучшению способов обработки и интерпретации данных БКЗ.
Е.В. Чаадаев в своей диссертационной работе [Чаадаев, 1991] на основе теоретических исследований устанавливает, что "... влияние эксцентриситета зондов и реальных размеров их электродов на показания в большинстве случаев незначительно", поэтому корректно использовать при интерпретации данных БКЗ палетки, рассчитанные "...для идеальных потенциал- и градиент-зондов с точечными электродами, поскольку влияние эксцентриситета зондов и реальных размеров их электродов на показания в большинстве случаев незначительно".
Среди известных исследований влияния высокоминерализованной промывочной жидкости в скважине на сигналы зондов БКЗ весьма интересна работа О.Н. Кропотова с коллегами (КО ВНИИГИС, 1981), посвященная анализу диаграмм КС, зарегистрированных в скважинах Якутии и Украины [Некоторые особенности интерпретации данных БКЗ …, 1981]. Авторами установлено что использование высокоминерализованных буровых растворов не снижает информативности БКЗ, а лишь вносит некоторые особенности в методы его обработки данных, связанные с незавершенностью кривых зондирования при больших значениях п /с (где п – УЭС пласта; с – УЭС бурового раствора в скважине). Подобные исследования крайне важны и при изучении трудностей интерпретации кривых зондирования методом БКЗ в горизонтальных скважинах с высокоминерализованным буровым раствором.
Электрическая анизотропия осадочных формаций в теории электроразведки была определена Конрадом Шлюмберже еще в 1920 году [Schlumberger, 1920]. Позднее, в 1932 году, Р. Майе и Г. Доллем исследуется электропроводность анизотропной среды, имеющей одинаковое УЭС в любом горизонтальном направлении, но отличающееся в вертикальном [Maillet, Doll, 1932]. Авторы называют такую среду “трансверсально-изотропной” и приводят расчеты ее электропроводности. Важно и то, что в этой работе показано, что сопротивление, измеренное системой электродов, расположенной перпендикулярно напластованию, равно продольному сопротивлению формации. Этот эффект получает название “парадокс анизотропии”, который заключается в независимости электрического поля и его потенциала, создаваемых точечным источником на оси вертикальной скважины, от вертикальной электропроводности разреза. Одним из первых трудов отечественных авторов, в котором подробно рассмотрен вопрос анизотропии, стала работа Р.И. Тюркишера [Тюркишер, 1945]. В 1958 году американскими учеными [Kunz, Moran, 1958] публикуется статья, посвященная парадоксу анизотропии для потенциал- и градиент-зондов, где описывается эквивалентность электрических сигналов зондов постоянного тока в анизотропных и изотропных моделях при наличии скважины и без нее, позднее названная “КМ-эквивалентностью”.
Количество исследуемых анизотропных моделей значительно расширяется в работе [Moran, Gianzero, 1979], где также показывается, что парадокс анизотропии остается верным при зондировании среды боковым и индукционным каротажем.
Исследование влияния анизотропии на данные БКЗ нашло продолжение и в трудах отечественных ученых [Сидорчук, Чаадаев, 1972; Дашевский, Эпов, 1981; Дашевский, Табаровский, 1987; Вержбицкий, 1993, 2016 и др.]. Выявлено неизвестное ранее свойство электрического поля дипольного типа преодолевать действие парадокса анизотропии и KM-эквивалентности, и предложены принципиально новые системы электрического каротажа на постоянном токе, основанные на возбуждении и регистрации в скважине неосесимметричного электрического поля постоянного тока [Дашевский, Суродина, Эпов, 1999; Дашевский, 2008].
В разное время предпринимаются попытки усовершенствовать зондовую конструкцию с целью увеличения информативности сигнала и точности получаемых кривых зондирования. Так, для уменьшения амплитуды экранирования сигналов зондов КС в 1934 году Г. Доллем предлагается вместо трехэлектродных (AMNB с электродом B на поверхности) использовать четырехэлектродные градиент-зонды типа AMNB (с электродом B в скважине) [Долль, 1934]. Практическое применение четырёхэлектродных градиент-зондов большого размера становится возможным в 80-е гг. Подробное описание теории, а также методики интерпретации на примере данных, полученных преимущественно в карбонатных разрезах востока Татарии, приводится в трудах Г.Е. Яковлева [Яковлев, 1974, 1978, 1982].
Для улучшения вертикальной разрешающей способности зондов комплекса БКЗ Н.А. Ершовым предлагается использовать 2-метровый зонд с уменьшенным расстоянием между приемными электродами – с 0.5 до 0.1 м для выявления тонкослоистых разрезов ачимовских и тюменских отложений [Ершов, 2013].
Важно отметить, что в последние годы в нашей стране активно создаются алгоритмы инверсии данных БКЗ в вертикальных и наклонных скважинах. Разработке и тестированию алгоритмов решения прямых и обратных задач БКЗ в одномерной и двумерной постановках посвящен ряд работ отечественных исследователей [Кнеллер, Потапов, 2010; Суродина, Эпов, 2004; Нечаев, Шурина, 2008; Суродина, Лабутин, 2012].
Влияние контраста УЭС вмещающих пластов и коллектора при положении скважины в его середине
Известно, что в вертикальных скважинах при увеличении длины градиент-зонда в силу парадокса анизотропии [Kunz, Moran, 1958] происходит снижение разрешающей способности по вертикали, особенно в средах с низкими значениями УЭС, а также в условиях тонкослоистого разреза, где сигналы часто подвержены эффектам экранирования тока прослоями с большим УЭС. Протяженные зоны экранирования существенно затрудняют снятие пластовых отсчетов, особенно в рамках решения обратной задачи БКЗ в одномерной постановке.
Двумерные постановки задач количественной интерпретации в настоящее время разрабатываются, но не применяются в производственной практике. При этом первые опыты их применения уже свидетельствуют о высокой информативности сигналов градиент-зондов как при выделении тонких пластов, так и при определении значений УЭС в весьма широком диапазоне значений [Сухорукова, Петров, Нечаев, 2017]. А для горизонтальных и сильнонаклонных скважин этот аспект возможностей метода почти не исследован.
В условиях субгоризонтальных скважин возможность восстановления УЭС пласта по сигналам градиент-зондов можно оценить, как его относительный вклад в кажущееся сопротивление при влиянии вмещающих пластов разного УЭС. Для этого рассмотрена трехслойная горизонтально-слоистая модель среды, в которой горизонтальная скважина, заполненная высокопроводящим раствором, проходит в середине целевого пласта-коллектора, то есть одинаково удалена от вмещающих пластов (рисунок 3.5). Сигналы градиент-зондов рассчитаны для прибора СКЛ-А-102 в горизонтальной скважине, находящейся в целевом пласте толщиной /гпл = 0.5; 0.8; 1; 1.5 и 2 м. Диаметр скважины гс = 0.062 м, УЭС бурового раствора с = 0.1 Ом-м, диаметр прибора 0.102 м. Ниже, как наиболее показательные, приведены примеры расчетов для /гпл = 1 и 2 м.
Для оценки влияния вмещающих пластов на значения сигналов рассчитаны кажущиеся УЭС для зондов БКЗ (к) в модели "скважина - однородный пласт" для значений УЭС пласта пл = 3, 6, 10, 15, 20, 50, 75, 100 Ом-м. Затем рассчитаны сигналы (к) для модели "скважина -пласт - вмещающие" для разных комбинаций (контрастов) УЭС в пласте и во вмещающих пластах из сетки значений 3; 6; 10; 15; 20; 50; 75; 100 Ом-м. Полученные для модели "скважина - пласт - вмещающие" сигналы нормированы на значения сигналов в модели "скважина однородный пласт" с УЭС пласта, равным пл.
Отношения значений сигналов (к/к) для зондов A1.0M0.1N A2.0M0.5N и A4.0M0.5N представлены в зависимости от значения пл по оси абсцисс и вм по оси ординат. Области отклонения сигналов в модели с пластом конечной мощности от сигналов в модели "скважина - однородный пласт", меньшего 5%, показаны белым цветом. Пласт толщиной 1 м
Для модели пласта толщиной более 1 м изменения сигналов на коротких зондах A0.2M0.1N и A0.4M0.1N, обусловленные влиянием вмещающих пластов, не превышают 4%, что меньше обычно принимаемого уровня погрешности измерения, равного 5%. Поэтому рисунки для этих зондов не приведены. В сигналах зонда Al .0М0. IN вклад вмещающих пластов становится заметнее: достигает 20% при УЭС пласта меньшем УЭС вмещающих, но не превышает 10% при обратном соотношении (рисунок 3.6). Область практически малых отклонений (менее 5%) охватывает более половины площади рисунка, ее границы почти линейны в плоскости графика: верхняя граница проходит от точки (1, 5) Ом-м до точки (40, 100) Ом-м, нижняя - от точки (5, 1) Ом-м до точки (100, 24) Ом-м.
Относительные изменения значений сигналов зонда A2.0M0.5N при УЭС пласта, большем УЭС вмещающих, достигают 25-30% в области УЭС пласта 10-60 Ом-м и УЭС вмещающих 1-4 Ом-м, а при УЭС пласта, меньшем УЭС вмещающих, достигают 60% при УЭС пласта 1-4 Ом-м и УЭС вмещающих более 40 Ом-м. Область слабых изменений ограничена квазилинейными линиями (слабое искривление обусловлено применяемым способом интерполяции): верхняя граница проходит от точки (1; 1) Ом-м до точки (67, 100) Ом-м, нижняя - от точки (1, 1) Ом-м до точки (100, 63) Ом-м.
С длиной зонда в измеряемый сигнал увеличивается и вклад вмещающих пластов: в сигнале зонда A4.0M0.5N при УЭС пласта, большем УЭС вмещающих, он превышает 45% в области УЭС пласта 12-100 Ом-м и УЭС вмещающих 1–10 Ом-м, а при УЭС пласта, меньшем УЭС вмещающих, - 75% при УЭС пласта 1-12 Ом-м и УЭС вмещающих более 40 Ом-м. Область слабых изменений ограничена квазилинейными границами: верхняя проходит от точки (1, 1) Ом-м до точки (83, 100) Ом-м, нижняя - от точки (1, 1) Ом-м до точки (100, 82) Ом-м.
Пласт толщиной 2 м
При толщине коллектора 2 м (рисунок 3.7), можно пренебречь влиянием вмещающих пород на сигналы не только двух коротких зондов, но и зонда A1.0M0.1N, поскольку для последнего оно едва превышает 5% в узкой по УЭС пласта области (1-8 Ом-м) при высоких УЭС вмещающих пластов (более 20 Ом-м).
На сигнал зонда A2.0M0.5N вмещающие оказывают большее влияние, чем на сигнал зонда A1.0M0.1N в пласте мощностью 1 м, вследствие меньшего влияния раствора в скважине. При УЭС пласта, большем УЭС вмещающих, вклад вмещающих пластов превышает 10% в области УЭС пласта 8-95 Ом-м и УЭС вмещающих 1-7 Ом-м, а при УЭС пласта, меньшем УЭС вмещающих, достигает 30% (при УЭС пласта 1-7 Ом-м и УЭС вмещающих более 45 Ом-м). Область слабых изменений ограничена линиями: верхняя проходит от точки (1, 3) Ом-м до точки (47, 100) Ом-м, нижняя - от точки (3, 1) Ом-м до точки (100, 38) Ом-м.
Сигнал зонда A4.0M0.5N тоже отличается от сигнала зонда A2.0M0.5N в пласте мощностью 1 м, вследствие тех же причин (меньшего влияния раствора в скважине при большей длине зонда). При УЭС пласта, большем УЭС вмещающих, вклад вмещающих пластов превышает 30% в области УЭС пласта 10-85 Ом-м и УЭС вмещающих 1-6 Ом-м, а при УЭС пласта, меньшем УЭС вмещающих, превышает 60% при УЭС пласта 1-8 Ом-м и УЭС вмещающих более 47 Ом-м. Область слабых изменений ограничена линиями: верхняя проходит от точки (1, 2) Ом-м до точки (83, 100) Ом-м, нижняя - от точки (2, 1) Ом-м до точки (100, 70) Ом-м.
По приведенным результатам численного моделирования, когда субгоризонтальная скважина проходит по пласту, влияние вмещающих пород на зонды БКЗ начинает сказываться на расстоянии, равном половине длины зондов. То есть, если граница пласта (кровля или подошва) удалена от оси скважины на 1 м, то влияние вмещающих будет сказываться на зонды БКЗ длиной более 2 м. При небольшом контрасте УЭС в пласте и вмещающих породах способность градиент-зондов различать влияние вмещающих пород закономерно ухудшается.
Многопластовые модели
Модели с переменной толщиной пластов
На рисунках 3.21-3.24 приведены результаты расчетов прямых задач в двумерной и трехмерной постановках для моделей, каждая из которых представляет чередование непроницаемых пластов переменной мощности с уменьшением от 8 до 1 м заключенных между вмещающими, мощность которых меняется в том же соответствии.
Модель №1: состоит из пластов с УЭС 4 и 10 Ом-м. Зоны проникновения фильтрата бурового раствора отсутствуют, с= 0.05 Ом-м, гс= 0.062 м (рисунок 3.21).
Симметричная форма кривых сопротивлений для сильнонаклонного случая (когда зенитный угол скважины 85) упрощает расстановку границ и определение кажущихся УЭС пластов в сравнении с сигналами, полученными для случая вертикальной скважины. Сильное влияние прилегающих (подстилающих) пластов на сигналы зондов БКЗ начинается с толщины пластов 2 м и усиливается по мере ее уменьшения.
УЭС пластов толщиной 8 и 4 м наиболее соответствуют значения на диаграммах зондов A0.4M0.1N и A4.0M0.5N. Стоит отметить более сглаженную форму диаграмм этих зондов в интервалах пластов толщиной 2 и 1 м для случая субгоризонтальной скважины, что приведет к большим ошибкам в определении кажущегося УЭС.
Модель №2: состоит из однородных изотропных пластов с УЭС 50 и 10 Ом-м. Зоны проникновения фильтрата бурового раствора отсутствуют, с = 0.05 Ом-м, гс = 0.062 м (рисунок 3.22).
В этой модели, как для вертикальной, так и для сильнонаклонной скважины, параметру УЭС высокоомных пластов наилучшим образом соответствуют значения сигналов среднего зонда A1.0M0.1N, в то время как значения кривые КС зонда A0.4M0.1N наилучшим образом отвечают сопротивлению более проводящих пластов (10 Ом-м).
Для сравнения сигналов зондов на интервале непроницаемых пластов с УЭС 10 Ом-м на рис. 3.21 и 3.22 (в моделях №1 и №2), наиболее подходящим будет рассмотреть случаи с сильнонаклонными скважинами (зенитный угол 85). Так при мощности пласта 4 м в модели №1 к значению истинного сопротивления пласта близки сигналы зондов A0.4M0.1N, A4.0M0.5N, в то время как в модели № 2 этому значению приближаются сигналы всех зондов кроме короткого A0.2M0.1N. При уменьшении мощности пласта до двух метров в модели №1 УЭС пласта также хорошо соответствуют сигналы зондов A0.4M0.1N, A4.0M0.5N, однако сигналы длинного зонда становятся подвержены эффектам экранирования от низкоомных вмещающих и его значения начинают снижаться. В модели №2 при уменьшении мощности пласта до 2 м сигналы зондов A1.0M0.1N, A2.0M0.5N и A4.0M0.5N подвергаются действию экранных эффектов со стороны высокоомных вмещающих, что приводит к увеличению значения УЭС 10 Ом-м а наиболее близким к этому значению остается сигнал зонда А0.4М0. IN. Тем самым отмечается, что для определения УЭС среднего диапазона в непроницаемых пластах мощностью не менее 4 м, заключенных в низкоомных или высокоомных вмещающих при их пересечении субгоризонтальной скважиной, можно использовать зонды A0.4M0.1N и A4.0M0.5N, при уменьшении мощности пластов до двух метров корректно использовать только сигналы зонда A0.4M0.1N.
Модель №3: представляет собой последовательность пластов с УЭС 4 и 10 Ом-м, через которые проходит скважина, заполненная глинистым буровым раствором с с = 2 Ом-м и гс = 0.062 м. В пластах с УЭС 10 Ом-м есть повышающая зона проникновения, где зп = 20 Ом-м, /гзп = 0.4 м (рисунок 3.23).
В обоих случаях (зенитный угол скважины 0 и 85) сопротивление зоны проникновения можно установить с высокой точностью по данным коротких зондов A0.2M0.1N и A0.4M0.1N.
Сопротивлению неизмененной части пластов мощностью от 4 до 8 м наиболее соответствуют значения сигналов зонда A2.0M0.5N. УЭС неизмененной части пластов мощностью 1 и 2 м в случае вертикальной скважины наилучшим образом определяется по кривой зонда A4.0M0.5N, а для модели с субгоризонтальной скважиной данному параметру наилучшим образом соответствует диаграмма среднего зонда A1.0M0.1N.
Модель К»4: в этой модели последовательность пластов с УЭС 4 и 10 Ом-м пересечена скважиной, заполненной буровым раствором высокой минерализации с с = 0.05 Ом-м и гс = 0.062 м, фильтрат которого формирует в проницаемых пластах (УЭС 10 Ом-м) понижающую зону проникновения (УЭС зп = 0.5 Ом-м, толщина пзп = 0.1 м) (рисунок 3.24).
В этой модели УЭС понижающей ЗП не определяется ни по одному из зондов БКЗ. На интервале проницаемых пластов наименьшее КС около 2 Ом-м показывает короткий зонд A0.2M0.1N. В обоих случаях (зенитный угол 0 и 85), параметру УЭС неизмененной части проницаемых пластов наиболее соответствуют значения сигналов среднего зонда Al .0М0. IN, в то время как значения КС зонда A0.4M0.1N ближе всего к УЭС более проводящих пластов (4 Ом-м).
Таким образом, анализируя сигналы в рассмотренных многослойных моделях, можно сделать вывод, что низкое УЭС минерализованного биополимерного раствора и измененной прискважинной зоны обусловливают лучшее визуальное выделение пластов по диаграммам БКЗ в субгоризонтальных интервалах по сравнению с глинистым раствором и повышающей зоной проникновения. Тонкая понижающая прискважинная зона при выделении нефтеводонасыщенных коллекторов в глинистых вмещающих породах
Модели с маломощными контрастными по УЭС прослоями
Ранее в работах автора, посвященных численному моделированию сигналов БКЗ [Аржанцев, 2015; Аппаратурный комплекс СКЛ для каротажа в нефтегазовых скважинах …, 2015], были представлены результаты расчета сигналов в геоэлектрических моделях, в которых коллектор осложнен тонкими прослоями плотного песчаника с карбонатным цементом, обычно имеющего повышенные значения УЭС на фоне остальной части коллектора. Некоторые из них приведены ниже в виде диаграмм синтетических сигналов БКЗ.
Одна из моделей: скважина с проводящим буровым раствором наклонно пересекает два тонких пропластка карбонатизированного песчаника толщиной 0.6 м и УЭС 60 Ом-м, находящиеся в пласте с УЭС 12 Ом-м на расстоянии 2 м друг от друга (рисунок 3.25). Такой тип разреза часто встречается на практике при интерпретации юрских терригенных отложений Западной Сибири. УЭС раствора в скважине с = 0.3 Ом-м, ее радиус гс = 0.108 м, зенитный угол наклона 0, 50, 70 и 85.
Количественная интерпретация
Для того чтобы точно определить электрические параметры разреза необходимо корректно решить обратную задачу БКЗ. Однако при одномерной инверсии на базе цилиндрически-слоистой модели не учитывается ряд факторов, способных существенно влиять на сигналы зондов каротажа на постоянном токе (влияние вмещающих пород, отсутствие учета вытеснения раствора корпусом прибора и проч.). В то же время необходимо проверить и возможности двумерной инверсии данных, полученных в интервалах наклонных скважин. Для этого следует выполнить расчеты прямой задачи БКЗ в двумерной и трехмерной постановке до соответствия полученных синтетических диаграмм практическим с точностью в пределах погрешности измерения.
Для решения этой задачи выполнены подборы в сильнонаклонных интервалах ряда скважин широтного Приобья.
Перед проведением интерпретации с подбором практических данных БКЗ в субгоризонтальных и сильнонаклонных скважинах с высокоминерализованным буровым раствором целесообразно выполнять сглаживание низкоамплитудных колебаний (шумов) на диаграммах. На рисунке 4.25 приведены каротажные диаграммы БКЗ в интервале входа горизонтальной скважины в коллектор (координата кровли 2196 м) в скважине Лянторского месторождения. Интервалы с наиболее интенсивным шумом приурочены главным образом к глинистым пластам или к контрастным границам пластов. Заметно, что даже незначительная обработка сглаживанием по методу Гаусса существенно улучшает визуальное восприятие диаграмм БКЗ и не приводит к изменению значений кажущегося УЭС (в том числе не изменяются и средние пластовые значения). То есть, сглаживание сигналов не приведет к потере информации при решении задач определения границ и УЭС коллектора и вмещающих, но в то же время улучшает визуальное восприятие данных БКЗ, что вместе с учетом влияния угла наклона скважины будет способствовать повышению достоверности подбираемой модели.
Наклонная скважина
Наклонный интервал скважины Восточно-Сургутского месторождения (dс = 0.124 м, с = 0.03 Ом-м) пересекает толщу пород под зенитным углом 60 (рисунок 4.26). Для участка скважины, проходящего в интервале подошвы баженовской, георгиевской и васюганской свит выполнен подбор сигналов зондов БКЗ. Породы в разрезе представлены преимущественно аргиллитами: относительно высокоомные аргиллиты баженовской свиты (до глубины 1 м) сменяются высокопроводящими аргиллитами георгиевской свиты (до глубины 7.8 м), которые переходят в аргиллиты и алевролиты верхнего и нижнего васюганского горизонтов.
В начале процесса подбора сигналы БКЗ рассчитывались в двумерной модели с применением программы «AlondraWL» (программно-алгоритмическое обеспечение предоставлено О.В. Нечаевым, ИНГГ СО РАН), при этом положение точек измерения пересчитывалось с расстояния вдоль скважины на расстояние по вертикали. В результате была получена геоэлектрическая модель, на основе которой в программе «real_bkz_3d_pr_el_iz» (программно-алгоритмическое обеспечение предоставлено И.В. Суродиной, ИВМИМГиМГ СО РАН) рассчитывались сигналы с учетом угла наклона скважины. Пример сигналов, рассчитанных в подобранной модели, и ее параметры показаны на рисунке 4.27.
На подбираемом интервале в пластах задана узкая (радиусом от 0.14 до 0.25 м) понижающая прискважинная зона (УЭС меняется от 0.3 до 0.5 Ом-м). Понижающая зона проникновения может возникать вследствие неглубокого проникновения фильтрата бурового раствора высокой минерализации, диффузии ионов солей из бурового раствора через биополимерную пленку, а также заполнения буровым раствором микротрещиноватости, образовавшейся при бурении. В среднем по всем зондам в рассмотренном интервале расхождение между подобранными синтетическими значениями кажущегося УЭС и практическими сигналами не превышает 6%. Наименее точно подобраны сигналы зонда A2.0M0.5N (расхождение значений составляет около 8%).
Стоит отметить, что для рассмотренного угла наклона скважины - около 60 -наблюдается хорошее соответствие между диаграммами, рассчитанными на базе двумерной и трехмерной моделей.
Субгоризонтальная скважина
В субгоризонтальном интервале скважины Лянторского месторождения (dс = 0.124 м, с = 0.05 Ом-м) толща пород пересекается под зенитным углом 85. Рассмотренный интервал скважины (2200-2280 м) проходит в песчанике с уплотнением, представленным карбонатизированным песчаником (2245-2265 м). По заключению ГИС песчаник в интервалах 2200-2245 и 2265-2280 м является коллектором (рисунок 4.28).
На подбираемом интервале в пластах задана узкая (радиусы до 0.3 м) прискважинная зона (УЭС меняется от 0.6 до 0.8 Ом-м). Расхождение подобранных синтетических значений КС и практических в рассмотренном интервале не более 10% (рисунок 4.29). Наименее точно подобраны кажущиеся УЭС зондов A0.4M0.1N и A1.0M0.1N (в среднем расхождение значений составляет 9%). Наименее точно подобраны значения параметров модели по данным зондов БКЗ в интервале 2260-2276 м, этот же интервал с невысокой точностью подбирается и по данным ВЭМКЗ, что дает основание считать пересекаемые здесь границы не горизонтальными, а субвертикальными.
При сопоставлении двух моделей, получившихся после подбора сигналов на базе осесимметричной модели (2D) и модели с наклонной скважиной (3D), можно отметить следующее (рисунок 4.30).
Значения УЭС зоны проникновения толщиной в среднем равной 0.05 м в результате подбора как 2D, так и 3D модели достаточно низкие, но при учете угла снижаются в среднем в 1.5-2.0 раза, при этом максимальное изменение происходит в верхнем пласте (2201-2218 м): УЭС ЗП с 2.0 Ом-м уточняется до 0.7 Ом-м. На уплотненном интервале (2244-2264 м) уточнения не происходит, УЭС остается прежним.