Введение к работе
Актуальность работы. Высокие объемы добычи нефти и газа в Российской Федерации и СНГ, стремительно падающие в последние годы, требуют незамедлительного и планомерного расширения сырьевой базы нефтегазодобывающей отрасли и связанного с этим повышения эффективности поисково-разведочных работ. В условиях высокой изученности территории и широкомасштабного освоения запасов в коллекторах с высокими фильтрапионно-емкостными свойствами решение задачи связано с вовлечением в разведку и эксплуатацию коллекторов и залежей углеводородов сложного строения, не вызывавших особого интереса ранее. Активное освоение запасов в таких объектах связано с развитием знаний о моделях слож-нопостроенных коллекторов и залежей, детальностью изучения фильтрационно-емкостных свойств, с условиями вскрытия коллекторов и сохранности фильтрационных свойств при существующей технологии ведения буровых работ.
Эффективность промысловой оценки коллекторов и залежей определяется материальной оснащенностью и технологией работ по отбору. и исследованиям керна, геофизических исследований скважин (ГИС), опробований и испытаний пластов. Оперативно доступна для изменений технология ведения работ. Техническое оснащение работ более консервативно. К тому же, существенное расширение объемов отбора керна и испытаний крайне нежелательно вследствие большой продолжительности и стоимости работ и подверженности сложнопостроенных коллекторов необратимым изменениям при их длительном проведении.
По сравнению с отбором керна и испытаниями ГИС характеризуются высокой оперативностью, непрерывностью исследований по разрезу скважин, меньшей трудоемкостью. Однако, эффективность применения ГИС существенно уменьшается, если в разрезе присутствуют коллекторы с резко выраженной вертикальной неоднородностью. Обычно это прослои уплотненных проницаемых песчаников, алевролитов и гравелитов в толще высокопористых песчаников, трещинно-кавер-новые и низкопоровые межзерновые коллекторы в массивных карбонатных залежах, коллекторы малой единичной толщины. Соседство коллекторов различных типов
4 и классов, филътрационно-емкостные свойства которых изменяются на порядок и более, ведет к фильтрации промывочных жидкостей (ПЖ) в наиболее проницаемые прослои, вследствие чего не удается установить наличие в разрезе остальных коллекторов. Проницаемость уплотненных прослоев невозможно доказать также с помощью опробований и испытаний, так как при совместном испытании притоки получают из более проницаемых разностей.
Комплекс выполняемых геофизических исследований в последние годы в достаточной степени стабилизировался и повсеместно включает независимо от типов разрезов и коллекторов практически все известные и освоенные промышленностью виды каротажа. Резервы повышения эффективности изучения сложных коллекторов и залежей углеводородов связаны, таким образом, с совершенствованием технологии проведения исследований, обработки и геологической интерпретации полученных материалов, комплексированием в оптимальных объемах ГИС с отбором керна, опробованиями и испытаниями пластов.
Цель работы заключается в повышении эффективности изучения коллекторов и залежей сложного строения, в первую очередь вертикально неоднородных, разработке для них методик определений подсчетных параметров, - эффективных толщин, коэффициентов пористости и иефтегазонасыщенности, положений межфлюидных контактов, - с достоверностью, удовлетворяющей требованиям подсчета запасов нефти и газа и подготовки залежей к эксплуатации.
Задачи работы:
изучение распределения ресурсов и запасов нефти и газа, приуроченных к коллекторам различных типов, и факторов, снижающих эффективность исследований коллекторов сложного строения;
разработка принципов и критериев выбора оптимальных комплексов и технологий геофизических исследований сложнопостроенных коллекторов и залежей, характеризующихся резко выраженной латеральной и вертикальной неоднородностью;
совершенствование методик определения и обоснования подсчетных параметров вертикально неоднородных коллекторов в массивных и пластовых залежах по данным ГИС, керна и испытаний;
апробацию выработанных принципов, технологий исследований и интерпретации на крупных месторождениях, анализ результатов и эффективности исследований.
Методы решения поставленных задач:
анализ и обобщение данных о ресурсах углеводородов, которые вовлечены в активную разведку, результатов подсчета запасов нефти и газа разведанных месторождений и определение направлений совершенствования комплексов и технологий выполнения исследований;
теоретические исследования и экспериментальные работы в скважинах, направленные на обоснование комплекса и технологии ГИС;
систематизация и формализация технологических приемов проведения ГИС, обработки и геологической интерпретации материалов;
согласование технологий исследований и интерпретации с геолого-техническими условиями конкретных месторождений, анализ результатов, обобщение опыта изучения коллекторов сложного строения.
Научная новизна:
обосновано разделение признаков и критериев коллекторов на прямые, однозначно определяющие проницаемость пород и подвижность пластовых флюидов, и косвенные, свидетельствующие о присутствии в породе свободных флюидов, но не о возможности их передвижения;
сформулирован основной принцип выбора комплекса и технологий изучения коллекторов и залежей сложного строения, заключающийся в том, что в разрезах, в которых присутствуют коллекторы различных типов и классов и значения фильтрационио-емкостных свойств хотя бы для некоторых из них сопоставимы с погрешностями определений, каждый подсчетный параметр необходимо находить несколькими независимыми способами;
доказана необходимость одновременного применения качественных признаков и количественных критериев для определения эффективных толщин сложнопост-роенных, вертикально неоднородных коллекторов, неприменимость для них понятия "базовых" скважин и переноса результатов выделения на другие скважины с ограниченным комплексом исследований;
установлено, что критерием сопоставимости и равноценности результатов двух и более измерений (определений) геологического параметра является значение корреляционного момента результатов, полученных разными способами. В случаях, когда один из способов измерений прямой, этим доказывается информативность совместных с ним косвенных измерений для определения данного параметра;
теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены методические приемы определения: а) коэффициентов общей (открытой), межзерновой и ка-верновой пористости по комплексу данных акустического, нейтронного и гамма-гамма плотноствого каротажей и сверлящего керноотборника; б) характера (нефть, газ) и коэффициентов нефтегазонасыщенности и положений межфлюидных контактов по данным гидродинамического каротажа, опробований пластов приборами на кабеле и электрических видов ГИС, полученных на промывочных жидкостях с различной водоотдачей;
обоснована и практическими результатами подтверждена эффективность комплексов ГИС, состоящих из прямых и косвенных видов исследований, для геолого-технических условий нефтегазовых месторождений Восточной Сибири.
Научные положения и результаты, защищаемые автором:
принцип обязательного взаимоконтроля результатов определений по данным ГИС, керна и испытаний подсчетных параметров сложнопостроенных коллекторов и залежей н критерий оптимальности комплекса и технологии исследований как требование определения каждого параметра двумя-тремя независимыми способами, в том числе наличия прямого способа для выделения эффективных толщин;
критерий применения корреляционного момента двух и более независимых совместных измерений (определений) геологического параметра для оценки сопо-
7 сгавимости полученных результатов и оценки истинного значения параметра с гарантированной минимаксной погрешностью;
научно обоснованная технологическая схема ГИС сложнопостроенных коллекторов в пластовых и массивных залежах, основанная на сочетании прямых и косвенных видов измерений и исследований по специальным методикам, обеспечивающая надежное и экономичное решение основных геологических задач при разведке и подсчете запасов нефти и таза.
Практическую ценность работы составляют:
повышение эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ за счет оптимизации объемов отбора керна, ГИС, опробований и испытаний пластов;
достижение требуемой точности и достоверности определений подсчетных параметров, - эффективных толщин, коэффициентов пористости и нефтегазона-сыщенности, положений межфлюидных контактов,- и запасов нефти и газа.
Экономическая эффективность достигается за счет: достоверного обоснования и сохранения при защите разведанных запасов нефти и газа; уменьшения количества неинформативных скважин; оптимизации объемов ГИС, отборов керна и испытаний.
Внедрение результатов работы:
разработаны технологии ГИС, определения и обоснования подсчетных параметров для ряда крупных нефтяных и газовых месторождений: Среднетюнгского (запасы защищены в ГКЗ СССР в 1980 и 1984 г.), Среднеботуобинского (1980 и 1986 г.), Иреляхского (1988 г.), Тас-Юряхского (1990 г.) - все разведаны ПГО "Ленанефтегазгеология"; Дулисьминского (1989 г.), Ковыктинского (1991 г.), Даниловского и Верхнечонского - ПГО "Востсибнефтегазгеология" и "Иркутскгео-физика"; Собинского (1987 г.) и Юрубченского - ПГО "Енисейнефтегазгеология"; Даулетабад-Донмезского (1981 и 1984 г.) - УГ ТССР. По всем месторождениям запасы защищены в авторских вариантах. Экономический эффект от применения технологии составил 133,25 млн.рублей в ценах до 1991 г.;
под руководством и при участии автора подготовлены и утверждены ГКЗ СССР, Мингео СССР, Мингазпромом и Миннефтепромом инструкция [44] и методические рекомендации [45] по определению подсчетных параметров залежей
8 нефти и газа по материалам ГИС с привлечением результатов анализов керна, опробований и испытаний пластов; Мингео СССР утверждены рекомендации пс методике проведения и геологической интерпретации материалов ГИС для нефтегазоносных районов Восточной Сибири [40], наставления по определению емкостных свойств терригенных и карбонатных коллекторов [41,43].
Апробация работы осуществлена при проведении геологоразведочных работ подсчете запасов перечисленных месторождений и их защите в ГКЗ СССР Основные положения работы доложены на Всесоюзных и региональных конференциях,4 семинарах, совещаниях, школах по коллекторам нефти и газа и метода!» их изучения, прошедших в городах: Москве - 1975,1976,1982,1988 г.; Уфе 1981,1986 г.; Тюмени - 1975, 1985 г.; Львове - 1980, 1987 г.; Волгограде - 198; г.; Учкекене - 1984 г.; Карши - 1985 г.; Якутске - 1979, 1983 г.; Красноярск! - 1982, 1985 г.; Иркутске - 1987 г.; Твери - 1981, 1984-1987, 1989, 1990, 199: г. Работа экспонировалась в павильонах "Геология" и "Нефтяная промышленность' ВДНХ СССР в 1975, 1976, 1984 г.; получены Диплом 1 степени ВДНХ в 198^ г., серебряная медаль в 1983 г. В 1992 г. работа доложена ка международны} геофизических конференциях в г. Москве и Санкт-Петербурге.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Текс изложен на 177 страницах, иллюстрирован 21 таблицей и 41 рисунком. Списої литературы включает 206 наименований.
Личный вклад автора. Диссертационная работа базируется на результата: исследований, выполненных автором и под его руководством в 1973-1992 г. і отделе комплексной интерпретации и подсчета запасов нефти и газа по данньи ГИС, который входил до 1983 года в состав Калининского отделения Всесоюзноп научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизически: исследований геологоразведочных скважин (КО ВНИИГИС). В 1983 г. отделени преобразовано во Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструктор ский институт геофизических методов исследований, испытаний и контроля неф тегазоразведочных скважин (ВНИГИК) НПГП "ГЕРС" (ранее НП< "Союзпромгеофизика"). Автор обеспечил:
научное руководство разработкой и совершенствованием технологии геофизических исследований коллекторов сложного строения в основных нефтегазораз-ведочных районах страны, в первую очередь, в Восточной Сибири, Урало-Поволжье, Юго-Восточлой Туркмении;
формулировку принципов и критериев оптимизации комплекса и технологий исследований и обоснование рационального комплекса как сочетания прямых и косвенных видов исследований;
выбор комплексов н технологий исследований сложнопостроенных коллекторов для конкретных месторождениях нефти и газа;
анализ и обобщение результатов геологоразведочных работ на месторождениях и определение технологических схем последующих исследований;
разработку методических рекомендаций по определению подсчетных параметров по данным ГИС, керна и испытаний.
В выполнении исследований и внедрении технологий в различное время принимали участие сотрудники института О.Н.Кропотов, А.В. Ручкин, А.В.Синьков, Т.Ф.Синькова, Г.Г.Яценко, Д.В.Белоконь, А.А. Блюдов, И.В.Головацкая, В.М.Дзк>-ба, В.Г.Драцов, А.А.Зарубин, A.M. Казаков, Л.Д.Колотущенко, В.Г.Топорков, В.Г.Фоменко, М.Я.Фридман, А.Ю.Юматов. При постановке и проведении работ автор пользовался благосклонным вниманием, помощью и поддержкой руководителей института и производственных организаций П.А.Бродского, А.А.Молчанова, А.И.Фионова, В.Е.Бакина, А.В.Бубнова, БЛ. Рыбьякова, В.А.Крынина, В.С.Коваленко, М.К.Мирзаханова, А.П.Шараева, Я.Т.Сталенного. Автор выражает глубокую благодарность этим ученым и производственникам, а также многим другим специалистам научных и производственных организаций, с которыми он был счастлив сотрудничать в ходе работы. По теме диссертации под руководством автора подготовили и защитили кандидатские диссертации А.Ю.Юматов и А.В.Синьков.