Введение к работе
Актуальность работы
Поддержание добычи углеводородного сырья в Уренгойском нефтегазоносном районе связано с поисково-разведочными работами и вводом в эксплуатацию нефтегазовых месторождений со сложным геологическим строением пластов-коллекторов. К ним относятся коллекторы ачимовской толщи и тюменской свиты, характеризующиеся как массивные (однородные), так и тонкослоистые (неоднородные), представленные частым чередованием маломощных (от 0,1 до 1 м) проницаемых песчано-глинистых разностей пород и непроницаемых глинистых, углистых и плотных карбонатных слоев толщиной от нескольких до первых десятков сантиметров. Доля интервалов тонкослоистых пачек, по данным кернового материала, составляет 70 - 90 %. Высокая степень неоднородности коллекторов повышает требования к геофизическим исследованиям скважин (ГИРС), как к основе информационной базы данных прогнозирования, моделирования и разработки месторождений.
Стандартные комплексы ГИРС, применяемые на месторождениях севера Тюменской области, обеспечивают вертикальное расчленение изучаемого разреза на пропластки толщиной свыше 0,4 м, а детальная литологическая оценка пропластков возможна, если эффективная толщина коллектора превышает 0,8 м. Следовательно, отсутствие достоверной информации о физических свойствах тонких слоев приводит к ошибкам детальной интерпретации продуктивных интервалов и неверному начальному определению подсчетных параметров
Вертикальная разрешающая способность отдельного геофизического метода зависит от ограничивающих факторов, в числе которых размеры зондовых установок и технология проведения записи (шаг квантования). В применяемой стандартной аппаратуреэлектрического каротажа сопротивления на постоянном токе(боковое каротажное зондирование (БКЗ), боковой каротаж (БК)) заложены размеры зондовых установок, отвечающие требованиям детальности изучения геологического разреза и техническим возможностям прошлых лет, потенциальные возможности методов используются не в полной мере.
Комплекс геофизических исследований скважин применительно к коллекторам сложного строения требует качественной перестройки, направленной на увеличение детальности исследования продуктивных интервалов.
Цель работы разработка технологии повышенной вертикальной разрешающей способности методов каротажа сопротивления для детального изучения текстурных особенностей строения тонкослоистых коллекторов ачимовских отложений.
Основные задачи исследований:
провести геолого-геофизический анализ текстурных особенностей тонкослоистых ачимовских коллекторов для определения необходимой и достаточной детальности ГИРС и разработать физико-геологическую модель;
разработать методику частотного анализа кривых БКЗ и БК для определения вертикальной разрешающей способности методов относительно параметров изучаемого разреза и технологии проведения ГИРС;
обосновать оптимальные параметры зондов БКЗ и БК стандартного комплекса ГИРС для тонкослоистого разреза ачимовских отложений;
выполнить программно-математическое моделирование и провести экспериментальные исследования в тонкослоистых разрезах ачимовских и тюменских отложений усовершенствованными зондовыми установками БКЗ и БК.
Методы решения поставленных задач:
статистический анализ геологических данных (керна) для оценки масштабов слоистости ачимовских отложений и обоснования необходимой детальности изучения объектов;
частотный Фурье-анализ каротажных кривых комплекса геофизических методов;
анализ результатов решения прямой задачи каротажа сопротивлений для тонкослоистого разреза с учетом влияния поверхностной плотности и программно-математического моделирования каротажных кривых БКЗ и БК стандартных и предлагаемых параметров зондовых установок;
экспериментальное применение разработанной технологии повышенной вертикальной разрешающей способности каротажа сопротивлений в тонкослоистом разрезе ачимовских и тюменских отложений.
Научная новизна полученных результатов:
1.Выявлена дифференциальная закономерность структурной организации вертикальной геологической неоднородности для пластов-коллекторов ачимовских отложений, гранично разделяющая микро- и макроуровень организации геологического объекта, на основе статистического анализа масштабов слоистости кернового материала, петрофизических, геолого–геофизических и промысловых данных.
2. Предложена физико-геологическая модель тонкослоистого пласта коллектора, которая позволяет оценивать влияние распределения глинистых прослоев на фильтрационно–ёмкостные свойства, и выявлять малоразмерные структурные ловушки в продуктивных ачимовских отложениях (пространственный эйлиас–эффект), снижающие флюидоотдачу залежи.
3. Впервые на основе конструктивно усовершенствованных зондовых установок БКЗ и БК разработана и опробована технология исследования тонкослоистых коллекторов, которая обеспечивает детальность расчленения геологического разреза свыше 0,1 м и повышает достоверность изучения строения продуктивных интервалов.
Защищаемые научные положения:
1. Определена и обоснована необходимая степень детальности исследования тонкослоистых коллекторов ачимовских отложений методами ГИРС. Для исследования тонкослоистых коллекторов разрешающая способность стандартного комплекса ГИРС должна быть увеличена и обеспечивать вертикальную степень детальности исследования геологического разреза на пласты толщиной до 0,1 м.
2. Установлено, что для увеличения вертикальной разрешающей способности градиент-зондов, входящих в стандартный набор БКЗ, необходимо, чтобы расстояние между измерительными электродами MN было уменьшено до выполнения соотношения 10MN АО, и не превышало величины необходимой степени детальности изучаемого объекта (A4.25M0.1N, A2.25M0.1N, N0.1M2.25А), при этом шаг квантования должен быть меньше MN.
3. Установлено, что для увеличения вертикальной разрешающей способности зонда трехэлектродного бокового каротажа, необходимо уменьшить длину центрального электрода до 0,03 м. Уменьшение длины центрального электрода аппаратуры трехэлектродного бокового каротажа приводит к увеличению вертикальной разрешающей способности без снижения глубинности исследования. Шаг квантования должен быть меньше длины центрального электрода (
4. Разработанная технология электрического каротажа с высоким вертикальным разрешением обеспечивает детальность расчленения геологического разреза свыше 0,1 м и создает предпосылки для решения проблемы выявления малоразмерных структурных ловушек углеводородов, связанных с повышением уровня сложности эксплуатационных объектов.
Практическая значимость результатов заключается в следующем:
результаты детальной интерпретации каротажных диаграмм усовершенствованного комплекса ГИРС использованы при выдаче заключений с рекомендациями для испытания продуктивных интервалов ачимовских отложений;
предложенная методика определения вертикальной разрешающей способности с использованием математического анализа–Фурье позволяет производить оценку информативности метода относительно параметров изучаемой среды и оптимизацию применяемого комплекса ГИРС. Отличительной особенностью является представление каротажной геофизической кривой в аналитическом виде конечным рядом Фурье;
разработанная физико–геологическая модель тонкослоистого пласта коллектора позволяет учесть влияние глинистых прослоев на анизотропию фильтрационно-ёмкостных свойств и производить расчеты коэффициентов анизотропии для любых участков разреза и площади залежи;
использование разработанной технологии при кустовом эксплуатационном бурении ачимовских отложений позволяет за счет увеличения детальности исследования повысить достоверность корреляции геологических разрезов.
Исходные материалы исследований:
петрофизические данные по 42 скважинам Песцового, Ен-Яхинского, Уренгойского и Ямбургского месторождений, базы данных результатов геофизических, геолого-технологических, промысловых исследований скважин ООО «Газпром георесурс» ПФ «Севергазгеофизика»;
данные моделирования кривых БКЗ и БК с различными параметрами зондовых установок метом матричной прогонки коэффициентов Фурье;
результаты экспериментальных геофизических исследований в скважинах, проведенные автором;
литературные источники, каталоги и информационные проспекты отечественных и зарубежных фирм, ресурсы интернета;
патенты по классу GO1V 5/12.
Фактический материал и личный вклад автора
В основу работы положены результаты, полученные автором в период работы с 2006 г. по настоящее время в ООО «Газпром георесурс» ПФ «Севергазгеофизика» и во время параллельного обучения в очной аспирантуре горно–геологического факультета ЮРГТУ (НПИ) (2008-2011 гг). Собраны и проанализированы материалы геофизических, геолого-технологических, геолого-геохимических данных Уренгойского нефтегазоносного района. Разработана методика частотного анализа каротажных кривых, реализованная в программном пакете «Маthcad». На основе решения прямой задачи каротажа сопротивления обоснованы параметры зондовых установок БКЗ и БК. Автором проведены в трех разведочных и одной эксплуатационной скважинах экспериментальные исследования усовершенствованной аппаратурой с измененными параметрами зондовых установок.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на межрегион. науч.-техн. конф. студ., асп. и молодых ученых Южного федерального округа (Новочеркасск, 2009); XI Междунар. науч.-практ. конф. по проблемам комплексной интерпретации геолого-геофизич. данных, Геомодель - 2009 (Геленджик, 2009); 58-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ), (Новочеркасск, 2009); XII Всерос. угольном совещании по инновационным направлениям изучения, оценки и эффективного использования минерально-сырьевой базы твердых горючих ископаемых (Ростов н/Д ,2010); 59-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ), (Новочеркасск 2009); VIII Междунар. науч.-практ. конф. по проблемам геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования (Новочеркасск , 2009); XII Междунар. науч.-практ. конф., Геомодель - 2010 (Геленджик, 2010).
По теме диссертации опубликовано 12 научно-исследовательских работ, 4 из них в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и 2 приложений, содержит 42 рисунка, 4 таблицы и библиографический список из 129 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность и искреннюю признательность своему научному руководителю доктору технических наук профессору Виктору Владимировичу Попову, за постоянное внимание, отзывчивость и неоценимую помощь при выполнении работы. За помощь и поддержку автор выражает благодарность д.т.н. проф. А.Я. Третьяку, д.г.-м.н. проф. И.А. Богушу, д.т.н. проф. М.Д. Молеву, к.т.н. Е.Г. Порфилкину, к.т.н. А.Д. Вейсману, к.т.н. Ю.М. Рыбальченко. За конструктивные замечания, автор выражает отдельную благодарность д.г.-м.н. проф. Н.Е. Фоменко. За ценные консультации, предоставление и обсуждение данных математического моделирования, представленных в главе , V, автор выражает особую благодарность коллективу ООО «Нефтегеофизика» - к.т.н. Ю.Л. Шеину, к.т.н. О.М. Снежко, к.ф.-м.н. Б.В. Рудяку, Л.И. Павловой.
