Интерпретация

разрезе покурской свиты одного из месторождений Вартонекого свода Среднего Приобья. Определить, в чем состоят трудности

решения этой задачи по качественным признакам выделения

коллектора в этой скважине.

В последние годы все большее применение получает другой

вариант ядерно-магнитного метода, основанный на регистрации ЯМР в сильном поле. Метод позволяет полностью исключить

влияние скважинной жидкости на полезный сигнал и характери­ зуется небольшим мертвым временем регистрации сигнала (на

порядок меньше, чем в аппаратуре ЯМР в поле Земли) попереч­

ной релаксации т2 [17, 20].

Для реализации метода разработана аппаратура: отечествен­

ная - ЯМТК (разработчик НПЦ 4Тверьгеофизика~) и зарубеж­ ная - приборы CMR и MRIL-C.

В методе используется принцип ЯМР-томографии, в связи с

чем он именуется ядерно-магнитный томографический каротаж

(ЯМТК). Особенностью метода является возможность получить

раздельные сигналы от всех типов пластового флюида - воды

глинистого материала, капиллярно-связанной и свободной воды, присутствующих в емкостном пространстве породы. Выделение

разных типов воды выполняется по следующим критериям

(рис. XIV). Вода глин характеризуется самым низким значением

Т2 - до 3 мс, более высокие значения Т2 имеет капиллярно­

связанная вода (наиболее часто встречающийся диапазон 3-33 мс для терригеиных пород и 3-80 мс - для карбонатных пород).

Более низкие граничные значения T2rp отмечаются в терригеиных

породах по сравнению с карбонатными, поскольку последние, как

правило, не содержат ферромагнитных минералов. Цриведенные

граничные значения весьма условны, поскольку могут встречать­

ся карбонатные породы, для которых значения Т2rp могут изме­ няться от 50 до 120 мс, и терригенные, для которых Т2rp может составлять 1О мс. Каверноные емкости в карбонатных породах

отмечаются при Т2 более 750 мс. Таким образом, отмечается

взаимосвязь сигнала ЯМР и размера пор, что лежит в основе

решения задачи распределения пор по размеру с помощью

ямтк.

Ядерно-магнитный томографический метод позволяет решать

следующие задачи:

-изучение структуры емкостного пространства и распределе­

ние пор по размерам;

- .определение коэффициентов пористости с разделением до­

ли пор, приходящихся на связанную воду и эффективную ем­

кость;

- определение подвижной и неподвижной воды;

220

-оценка проницаемости пород;

-определение типов флюидов, заполняющих емкостное про-

странство.

Пример 51. На рис. XV приведен пример использования ме­

тода ЯМТК в трех типах разреза скважин (полимиктовые песча­

ники и алевролиты Западной Сибири, кварцевые песчаники и

карбонаты Волго-Уральской НГП) совместно с данными других

методов комплекс:а ГИС. Метод позволяет оценить коэффициен­

ты общей и эффективной пористости, а также проницаемость

коллекторов.

•

Глава V

ПОСТРОЕНИЕ РАЗРЕЗОВ СКВАЖИН.

ВЫДЕЛЕНИЕ КОЛЛЕКТОРОВ

И ОЦЕНКА ИХ ПРОДУКТИВНОСТИ

ПО ДАННЫМ МЕТОДОВ fИС

Данные геофизических исследований поисковых, разведочных

и эксплуатационных скважин на нефть и газ используются для

составления литологического разреза скважины, выделения и

оценки характера насыщения коллекторов в разрезе, определения

эффективной толщины, коэффициентов пористости и нефтегазо­ насыщения, а также оценки коэффициентов проницаемости и

глинистости продуктивных коллекторов.

Первая из перечисленных задач решается обычно методами

качественной интерпретации путем использования признаков

основных типов пород на главных диаграммах геофизического

комплекса. Выделение, оценка характера насыщения коллекторов

и определение их эффективной толщины проводятся для про­ стейшего случая коллекторов с межзерновой пористостью также

на основании качественной интерпретации, а для более слож­

ных - методами количественной интерпретации через оценку коэффициентов пористости, глинистости, нефтегазонасыщения

либо параметра насыщения Р8• Промышленная оценка коллекто­ ров базируется на ко,личественных определениях пористости,

нефтегазонасыщения, проницаемости, используемых при прове­

дении подсчетов запасов и проектировании разработки месторо­

ждений.

По данным, полученным в эксплуатационных скважинах,

кроме указанных задач, по геофизическим материалам устанав­ ливается характер продвижения воданефтяного (ВИК) и газо­

жидкостного (ГЖК) контактов в процессе разработки месторож­

дения.

§ 17. УСЛОВИЯ ВСКРЫТИЯ РАЗРЕЗОВ

СКВАЖИН И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КОМПЛЕКС

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для исследования скважин в данном районе и в пределах

изучаемого геологического объекта должен применяться опти­

мальный, соответствующий условиям района комплекс геофизи­ ческих исследований.

Состав методов оптимального комплекса зависит от особенно­ стей разреза (терригенный, карбонатный, гидрохимический и др.). На комплекс применяемых методов и способы их интерпре­ тации также существенно влияют условия бурения ·скважин, и в

первую очередь тип и параметры промывочной жидкости, кото­

рые в значительной степени определяют достоверность и качест­ во получаемой по геофизическим данным информации. Промы­

вочными жидкостями являются глинистые растворы, техниче­

ская вода и нефильтрующиеся растворы.

Глинистый раствор - наиболее широко применяемая в на­

стоящее время промывочная жидкость, поэтому основные при­

знаки выделения в разрезе литологических разностей, в том чис­

ле коллекторов, по геофизическим данным формулируются в

расчете на применение глинистого раствора (см. табл. 30).

К особенностям вскрытия разрезов на глинистом растворе

относятся образование в межзерновых коллекторах зон про­

никновения фильтрата раствора и глинистых корок на стенках

скважины (dc < d,.). В плотных, сцементированных породах диаметр скважины остается равным номинальному (dc = d8 ) . В глинах, глинистых сланцах, аргиллитах за счет разбухания гли­ нистых частиц и вымывания их струей бурового раствора диа­

метр скважины увеличивается. В трещиноватых разрушенных

породах, ~юнах развития карста и растворимых каменных и

калийных солях диаметр скважины также может увеличиваться

(dc > d,.).

Проявление этих особенностей зависит от параметров раство­

ра: водоотдачи, плотности, минерализации фильтрата, статиче­ ского напряжения сдвига (СНС).

Водоотдача - основной показатель качества глинистого рас­

твора; чем ниже водоотдача, тем лучше раствор. При оптималь­

ной водоотдаче (4-8 см3jч) условия изучения разреза геофизиче­

скими методами наиболее благоприятны, поскольку в этом слу­ чае глубина проникновения и толщина глинистой корки в кол­ лекторах являются минимальными. Это обеспечивает надежное

определение параметров неизмененной части коллектора метода­ ми электрометрии и коллекторских свойств пласта методами с

высокой вертикальной разрешающей способностью и малой

223

глубинностью (ГГМ, МБМ, ЯМР). При высокой водоотдаче

(20 см3fч и более) условия изучения разреза, и прежде всего

коллекторов, геофизическими методами становятся крайне не­

благоприятными: глубокое проникновение не позволяет оцени­

вать продуктивность коллектора наиболее глубинными методами электрометрии (индукционный зонд, большие потенциал- и гра­

диент-зонды), а толстая глинистая корка делает ·коллектор не­

доступным для изучения методами с малой глубинностью (ГГМ,

МБМ, ЯМР).

Плотность 8р глинистого раствора определяет величину дав­

ления в скважине Ре и превышение его (репрессию) l!!.p над пла­

стовым pDll на заданной глубине (11р =Ре - pDll). Чем больше 8р,

тем больше Ре и l!!.p и тем глубже происходит проникновение

фильтрата глинистого раствора в коллекторы.

Следовательно, увеличение 8р раствора для промысловой гео­

физики означает примерно то же, что увеличение водоотдачи. Оптимальные условия для проведения геофизических исследова­

ний - бурение с минимальным l!!.p или ~на равновесии•, когда

l1p 1'\:S о.

Минерализация СФ фильтрата глинистого раствора, которую

геофизики обычно связывают с удельным сопротивлением фильтрата РФ• неоднозначно влияет на эффективность различных

геофизических методов. Наиболее типично для большинства районов бурение на пресном глинистом растворе (РФ > р.),

для которого характерно выделение коллекторов и пород с низ­

кой глинистостью отрицательными аномалиями на диаграмме СП и выделение коллекторов по положительным прираще­ ниям на диаграммах микрозондов. С ростом минерализации

глинистого раствора и приближением значения РФ ~ значению

Рв резко снижается эффективность методов СП и микрозон­

дов как средств выделения коллектора, а также существенно

уменьшается эффективность индукционного метода для изучения

разрезов с высокими удельными электрическими сопротивле­

ниями.

Одновременно приближение РФ к Рв создает более благопри­

ятные условия для оценки продуктивности коллектора по ком­

плексу разноглубинных методов электрометрии, поскольку при

РФ = Рв в продуктивных коллекторах формируются зоны только

понижающего проникновения (Рэп < Рвп), а в водоносных - Рэп ::::s

::::s Рвп•

Статическое напряжение сдвига (СНС) характеризует спо­

собность глинистого раствора к осаждению твердых частиц .и его

дезинтеграции. Чем выше величина СНС, тем выше вероятность

осаждения твердых частиц из раствора на стенках скважины и в

ближней зоне коллектора.

224

Техническая вода. Скважины, где бмьmая часть разреза

представлена плотными породами, бурятся на воде, минерализа­

ция которой в зависимости от конкретных условий района изме­

няется от низкой до минерализации nластовой воды. Если в

разрезе есть глины и глинистые породы, при бурении на воде

возникает подобие глинистого раствора с очень высокой водоот­ дачей. В этом случае в связи с образованием глубоких зон про­

никновения оценка характера насыщения коллекторов геофизи­ ческими методами,. как правило, исключена, а эффективность

микрозондов и ~~;аверномера как средств выделения коллектора

крайне низка. Очевидно, что такие условия бурения чрезвычайно

неблагаприятны для изучения разреза геофизическими методами

и могут привести к невосполнимым потерям информации, преж­

де всего о коллекторах. Бурение на воде высокой минерализации,

близкой к минерализации насыщенного раствора, оправдано

только при наличии разреза с мощными nластами каменных и

калийных солей, поскольку в этом случае предотвращается рас­

творение и интенсивное кавернаобразование последних, сущест­

венно снижающее проходимость скважины геофизическими при­

борами.

Нефильтрующийся раствор. Последние годы при бурении

скважин все чаще применяют в качестве промывочной жидкости

нефильтрующиеся растворы. Наиболее широкое применение по­

лучили растворы иа непроводящей - углеводородной - основе:

известково-битумные . (ИБР) и инвертные водоэмульсионные (ВИЭР). Для ГИС важнейшими их особенностями являются ог­

ромное удельное сопротивление (Рп ~ ао, Бр = О) и отсутствие

(или очень малое) проникновения в коллекторы. Из этих осо­

бенностей растворов вытекают ограничения использования гео­

физических методов: в их комплекс возможно включение только

тех, для которых не требуется прямой электрический контакт с

породой. иЗ электромагнитных методов в этих условиях приме­

нимы только индукционный зонд и волновой диэлектрический метод. Отсутствие глинистых корок не позволяет использовать

традиционные методы выделения коллекторов. В то же время

создаются благоприятные условия для изучения характера на­

сыщения последних геофизическими методами средней и малой

глубинности (например, ядерными и акустическими).

§18. ТИПЫ ИЗУЧАЕМЫХ РАЗРЕЗОВ И КОЛЛЕКТОРОВ

Вкачестве осноnных типов разреза рассматривают терриген­

ный, карбонатный и гидрохимический. Кроме того, встречаются

разрезы смешанного типа: терриrенно-карбонатные; карбонатно-

225

гидрохимические; терригенно-гидрохимические; вулканогенные,

которые по вещественному составу близки к терригенным, а по

структуре пороного пространства коллекторов - к карбонатным (за исключением карстовых образований).

По морфологии порового пространства коллекторы разделяют

на межзерновые, трещинные, кавернозно-трещинные и смешан­

ные типы. В последнем в свою очередь выделяют трещинно­

межзерновые, кавернозно-межзерново-трещинные, карстово­

кавернозные и т.д. В терригеином разрезе преобладают межзер­

новые коллекторы, в карбонатном наряду с межзерновыми - ка­

вернозно-трещи:t~ные и смешанные.

С геофизической точки зрения в терригеином разрезе среди

межзерновых коллекторов выделяют высокопористые и низкопо­

ристые; чистые (слабоглинистые) и глинистые. Последние в свою

очередь разделяют по характеру распределения глинистого мате­

риала на коллекторы с рассеянной, слоистой, структурной и

гнездовидной глинистостью. Особую группу межзерновых кол­

.лекторов составляют породы с неактивным (карбонатным или

силикатным) цементом. В карбонатном разрезе различают высо-

копористые и низкопористые межзерновые коллекторы. Высоко­

пористые коллекторы часто бывают смешанного типа с присут­ ствием значительной доли вторичных пор выщелачивания, пере­

кристаллизации и т.д. Особую группу составляют высокопродук­

тивные трещинно-кавернозно-межзерновые коллекторы с нали­

чием крупных пустот и полостей выщелачивания карстового ти­

па, сообщающихся между собой системой трещин. Трещинные коллекторы встречаются в карбонатных, терригеиных и вулка­

ногенных породах.

Современный стандартный комплекс геофизических методов,

используемых для изучения разрезов скважин при болЬшом раз­ нообразии их физической сущности, по характеру решаемых за­

дач можно разделить на группы методов: 1) выделения коллек­

торов (межзерновых); 2) определения пористости; 3) определе­

ния глинистости; 4) оценки продуктивности. В первую группу

входят микрозонды и каверномер, позволяющие установить в

разрезах скважин фильтрующие интервалы - коллекторы с меж­

зерновой пористостью, на которых образуется глинистая корка при бурении на глинистом растворе. К этой же rруппе относится

ядерно-магнитный метод, выделяющий в разрезе породы с эф­ фективной пористостью. Группу методов пористости составляют

гамма-гамма-метод, акустический и нейтронные методы; они в

одинаковой степени применимыв скважинах, бурящихся на гли­

нистом растворе, технической воде и нефильтрующихся раство­

рах. К методам глинистости относятся методы собственных по­

тенциалов (СП) и естественной радиоактивности (ГМ).

226

Метод СП дифференцирует терригенный разрез по относи­

тельной глинистости 'llrл• карбонатный - по относительному со­

держанию перастворимого остатка Тlво; он применим в скважинах,

бурящихся на глинистом растворе и воде при РФ > Рв· Гамма-метод дифференцирует терригенный разрез по объем­

ной глинистости krл• карбонатный - по объемному содержанию

перастворимого остатка kно; ГМ применим во всех скважинах,

независимо от типа раствора, обсаженных и необсаженных.

Оценку продуктивности можно осуществить фактически по всем методам комплекса, что вытекает из главного петрафизиче­

ского параметра Рв, связывающего геофизические свойства с

коэффициентом нефтегазонасыщения парового пространства

коллектора. Из формул (10), (11) следует, что нефте-, газасодер­ жащей является порода, в которой Рв = Рвп/Рвп > 1. Оценка величины Рв = Рвп/РпРв должна проводиться методами сопро­

тивления (Рвпчислитель выражения) и пористости при извест­

ном удельном сопротивлении воды (РпРв = Рвп - знаменатель выражения). В связи с этим методами оценки продуктивности

являются боковое электрическое зондирование, экранированные

ииндукционные методы с разными радиусами исследования,

позволяющие определить или при качественной интерпретации

оценить удельное сопротивление неизмененной части пласта.

Методы сопротивления должны комплексироваться с метода­ ми пористости для определения (или оценки) Рвп· Все это так­

же должно сочетаться с электрическими методами, позволяю­

щими установить изменение удельного сопротивления в пласте

по радиусу, а также характер проникновения фильтрата в кол­

лектор.

Сфера применения каждого из перечисленных методов шире, чем это предусмотрено данной классификацией. Так, диаграмма

ЯМР в терригеином и карбонатном разрезах, диаграммы СП,

ГМ - в ~ерригенном несут информацию о пористости; методы пористости - ГГМ, НМ, АКсодержат сведения о глинистости, особенно при комплексном использовании диаграмм этих мето­

дов; практически все методы пористости и глинистости несут

косвенную информацию о коллекторе (в условиях неглубокого

проникновения диаграммы микрозондов дают сведения о про­

дуктивности, диаграммы ГГМ и НМ - о газонасыщенности поро­

ды). При наличии глубоких проникновений геофизические изме­

рения нейтронными методами проводят в виде повторных иссле­

дований после обсадки скважины. Это позволяет установить га­

зонасыщенные интервалы по мере расформирования в них зоны

проникновения.

Таким образом, для надежного построения литологического

разреза по геофизическим данным требуется соблюдение опти-

227

мальных параметров промывочной жидкости, репрессий на пла­ сты в процессе бурения и проведение в скважинах полного ком­ плекса геофизических исследований, соответствующего изучае­

мому разрезу и типу бурового раствора.

Задачи

98. Какие методы геофизических исследований необходимо иметь в комплексе скважинных исследований, чтобы дать заклю­

чение о продуктивности коллекторов, выделяемых на основании

рис. 15?

.99. Какими геофизическими методами желательно дополнить

комплекс диаграмм, приведеиных на рис. 25 и 85? Какие задачи должны решать эти методы?

100. Какие методы геофизического комплекса требуется ис­ пользовать, чтобы дать однозначное заключение об участке раз­

реза, представленного на рис. 54.

101. Какими методами необходимо дополнить комплекс диа­

грамм, представленных на рис. IV и V, для однозначной характе­ ристики выделенного участка разреза?

§ 19. СОСТАВЛЕНИЕ ЛИТОЛОfИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА

СКВАЖИНЫ ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСА ОСНОВНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

Для построения разрезов скважин используется комплекс

диаграмм различных геофизических методов. Построение разреза

включает две операции: определение границ и толщип ·отдельных

пластов и оценку литологической характеристики выделенных

однородных интервалов.

Для определения границ и толщип пластов используются способы, рассмотренные выше, по диаграммам отдельных мето­ дов. Литологическую характеристику пород оценивают по сумме

признаков, выявленных на диаграммах различных методов. Чем

больше число признаков, характеризующих породу, установлено, тем точнее она может быть определена.

При комплексной геофизической интерпретации необходимо

учитывать, что существующие методы дают физические признаки

пород, часто являющиеся общими для разных отложений. В свя­

зи с этим в тех случаях, когда совершенно неизвестны ни мине­

ральный состав, ни литологическая характеристика пород, следу­ ет строить условную колонку расчленения разреза по физиче­ ским признакам, которую затем уточняют по данным петрофизи-

228

ческих исследований образцов, извлеченных в процессе бурения

скважины или боковым грунтоносом.

Для оценки наиболее распространенных осадочных пород

можно использовать ориентировочные данные (табл. 30). При

этом необходимо учитывать, что в этой таблице даны признаки

лишь наиболее ясно выраженных типов пород и коллекторов

межзернового типа. В природных условиях могут встречаться

также переходные разности от одного типа к другому. Например,

увеличение песчанистости глины может привести к уменьшению

ее пористости и вероятности образования против нее каверны,

увеличению сопротивления, а увеличение пластичности- к тому,

что вместо каверны против глины создается сужение диаметра

скважины. Повышение содержания глинистого материала в неф­

тенасыщенном песчанике приводит к уменьшению амплитуды

СП и значительному снижению сопротивления.

При этом, если содержание глинистого материала велико, то

могут резко измениться показания и других методов, что вызовет

затруднение в выделении такого коллектора. Загипсованность пород приводит к уменьшению показаний НГМ. Все это в значи­

тельной степени затруднит построение разреза.

На основании табл. 30 приходим к выводу, что в некото­

рых случаях, когда разрезы представлены породами с ясно вы­

раженными свойствами, литологическая колонка может быть

вполне удовлетворительно составлена на основании данных

небольтого числа методов. Например, для терригеиного разреза,

в котором плотные слабоглинистые карбонатные разности по­ род имеют подчиненное значение, задача может быть достаточ~

но хорошо решена с помощью одних лишь электрических мето­

дов.

Однако если в разрезе встречаются как терригенные, так и

карбо~tатные породы с различными типами порового пространст­ ва, насыщенные водой разной минерализации, нефтью или газом,

построение разреза и особенно выделение коллектора можно

осуществить лишь на основании количественной интерпретации геофизических данлых с привлечением геологических сведений о

характере разреза.

При построении разрезов скважин, вскрывающих гидрохи­

мические отложения, большую роль играют методы рассеянного

гамма-излучения и акустический, которые позволяют выделить

гипсы, ангидриты, извест~яки и соли по характерным для них

константам (см. табл. 17, 19, 21, 26).

Задачи

102. Построить литологическую колонку на основании диа­ грамм комплекса методов, приведеиных на рис. 15, IV и V. Дать

229