Интерпретация

§ 21. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ МЕЖЗЕРНОВЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Определение характера насыщения межзерновых коллекторов

выполняется путем сопоставления петрофизического параметра,

который связан с коэффициентами насыщения углеводородами,

и коэффициента пористости, оцененного каким-либо способом.

Такими петрофизическими параметрами являются удельное

электрическое сопротивление пласта Рп• определяемое каким­

либо способом (метод сопротивления), относительная диэлек­

трическая проницаемость Еп (ВДМ) и время жизни тепловых

нейтронов в породе tп или величина, обратная ей, - декремент

затухания плотности тепловых нейтронов А.п (ИНМ). В практике

наиболее часто эта задача решается с помощью метода сопротив­

ления.

При определении характера насыщения коллектора использу­ ют параметр насыщения Р8, связанный с коэффициентом водо­ насыщения пор, или показания геофизического метода, дающего

представление об изменении в коллекторах его величины. Из

формул (10) и (11) следует, что Рв = Рп/Рвп = Рп/РпРв• где в чис­

лителе стоит значение удельного сопротивления неизмененной

части пласта, в знаменателе - удельное сопротивление того же

пласта в водонасыщенном состоянии. Последнее получают кос­

венным путем по известной пористости, переведенной в соот­ ветствии с выражением (3) в параметр пористости и затем - в

Рвп = РпРв· Таким образом, в общем случае для оценки харак­ тера насыщения требуется комплекс, включающий метод сопро­ тивления, который дает информацию об удельном сопротивле­

нии неизмененной части пласта Рп. метод пористости, позволяю­

щий оценивать величину Рп, и метод, который давал бы ин­

формацию о качестве воды, насыщающей пласт. Соотношение

(10) связывает все методы геофизического комплекса в единое

уравнение, разрешаемое либо количественно для получения ко­ эффициента водонасыщения коллектора, либо качественно для

установления характера насыщения коллекторов в разрезе сква­

жины.

Чистые высокопористые межзерновые коллекторы характери­

зуются высокими значениями коэффициентов нефте-, газонасы­ щения. В этом случае из соотношения (10) следует, что характер

насыщения можно оценить по величине удельного сопротивле­

ния неизмененной части пласта и даже по значениям кажущегося

сопротивления, зарегистрированным оптимальными зондами,

если коэффициент пористости, а следовательно, и Рп изменяются

в нешироких пределах, а пластовые воды одинаковы для всего

240

изучаемого разреза (р. = const). При этом Рвп = РпРв имеет малый

диапазон изменения, а Рвп = РвРпРв из-за высокого коэффициента

нефтеили газонасыщения значительно отличается от Рап водо­

насыщенных коллекторов. При условии Рвп >>Рап оценка харак­

тера насыщения коллекторов возможна в соответствии с табл. 30

просто по величине кажущегося сопротивления.

В межзерновых коллекторах при больших изменениях порис­

тости (а следовательно, и значений Рап) и при невысоких или

сильно колеблющихся значениях коэффициента нефте-, газона­ сыщения диапазоны изменения Рап· и Рвп могут в значительной

степени перекрываться. В связи с этим для оценки характера

насыщения таких коллекторов требуется использовать значение

параметра насыщения. В этом случае процедура определения

характера насыщения базируется на сопоставлении диаграмм ме­

тодов сопротивления и пористости, которое проводят разными

способами: 1) сопоставлением значений Рп и kп в координатах Рп = /(kп); 2) сопоставлением значений Рп и показаний методов пористости в координатах Рп = /(Afrrr) (!iT, бп, Рпп); 3) совмещени­

ем диаграмм Рк ~ Рп с диаграммами методов пористости. Послед­

няя методика носит название нормализации или наложения диа­

грамм, для чего требуется предварительная их трансформация с

целью приведения к единому масштабу.

Все три операции основаны на сравнении значений удельного сопротивления пласта с Рвп• информацию о котором дает метод пористости. При этом в разрезе выделяют пласты, имеющие Рп >

> Рап• что свидетельствует о величине Рп/Рап = Ри > 1 и, следова­

тельно, о существовании для них условия ka < 1 (kи > 0).

Пример сопоставлений первыми двумя способами приведен

на рис. 94 [3]. Поле зависимостей Рп = /(kп) разделяется здесь на

области неколлекторов (А) и коллекторов (Б) при граничном значении коэффициента пористости ku.rp = 17 %.

ВобЛасти коллекторов расположено семейство графиков Рп =

=/(kп) для различных значений относительного водонасыщения

пор k., изменяющихся от О до 1. k. = (ka - k..св)/(1 - kа.св),

где ka.ca и ka - соответственно коэффициенты остаточного и те­

кущего водонасыщения.

Значение k. = О соответствует предельно нефтегазонасыщен- ному коллектору (k. = kа.св), а k. = 1 - водоносному (k. = 1). Промежуточные кривые для k.. = const получены путем стати-

241

Рn•Ом•м

~1 IIIIIIIII!IIIII ~111 E31V

Рис. 94; Кривые зависимости р,. =/(k.), испоJIЬЗуемые ДJIJI оценки продуктив­

ности кОJШекторов.

Шифр кривых- k8 ; цифры в кружках: 1- р..... =/(k.); 2- Рап =/(k.); 3- ~ =

=/(ka) и ~· =/(k.); 4 - rрзиица •коллектор - неколлектор•, соответствующая

k•.IJ>; 1 - область безводной нефти; I1 - двухфазная область нефти с водой; III -

область воды; IV- кривые Рп =/(ka) ДJIJI коллекторов с разной глинистостью

стической обработки результатов петрафизических исследований.

График 1	является	зависимосТРю		Рпmах = /(kп)	для предельно
нефтегазонасыщенных			коллекторов,	содержащих	только связан­
ную воду.	График	2	представляет	зависимость	Рвп = /(kп) для

полностью водоносных коллекторов, которая продолжается и в

области А для неколлекторов. С уменьшением kп графики 1 и 2

сближаются и сливаются в единый Рвп = /(kп) в области некол­

лекторов. Точка соединения этих графиков соответствует грани-

242

це коллектор-неколлектор, а коэффициент пористости в ней -

граничному значению пористости kп.rp· В области Б приведены еще кривые 3 зависимостей р~ = /(kп) и р~· = /(kп), соответст-

вующие значениям Р:, k: и р:•, k:· на рис. 7, б. Эти графики

ограничивают область двухфазного течения жидкости в порах

коллекторов (см. рис. 7, б). Таким образом, область коллекторов,

дающих приток чистой нефти (газа), ограничена кривыми Рпmах и

р~; область коллекторов, из которых может быть получена нефть

(газ) с водой, - кривыми р~ и р~·; область непродуктивных

коллекторов - кривыми р~· и Рвп· Зависимости р~ = /(kп) и

р;; =/(kп) построены на основе совместного анализа кривых Рв =

= /(k.) для разных классов коллекторов, характеризуемых опре­ деленными интервалами значений kп, зависимостями фазовых проницаемостей по воде и нефти (см. рис. 7, б) для тех же клас­ сов коллекторов, зависимостью kв.св = /(ku.) для исследуемого гео­ логического объекта, представленного совокупностью всех клас­

сов коллекторов и неколлекторами. Характер насыщения коллек­

тора может быть определен нанесением точки с координатами Рп и kп на систему графиков, представленных на рис. 94, при этом

область, в которой окажется точка, определяет характер насыще­

ния распознаваемого пласта.

Способ оценки характера насыщения коллекторов Рп =/(ku.) применим для карбонатных пород и низкопористых слабоглини­

стых терригеиных пород. Для глинистых терригеиных коллекто­

ров используются аналогичные графики Рп = /(асп). Пример та­

кого графика приведем на рис. 95.

Пом~мо удельного электрического сопротивления для оценки

характера насыщения коллекторов применяются величины ди­

электрической проницаемости Еп и временного декремента зату­ хания плотности тепловых нейтронов Лп в виде графиков Еп =

=/(kп) и Лп =/(ku.) (рис. 96). Эффективность использования этих

способов ограничивается небольшой глубиной исследования ме­

тодов ВДМ и ИННМ по сравнению с методом сопротивления и

максимальна при благоприятных условиях применении этих ме­

тодов - отсутствием зоны проникновения и высокой пористо­

стью для обоих методов, высокой минерализацией пластовых вод (более 150 г/л) -для ИННМ.

Пример 53. Определить характер насыщения коллектора в

разрезе нефтяного месторождения, для которого Рп = 20 Ом·м,

243

Рn,Ом·м

·~	~ !	i	.	.; :
:	'1	i		.
~	. i j •	!·	~	i
		.	:	i
i . i! 1! i
i·. \		i	\'i;
.1	) j		~	'

1 . :::':

t1

!1 i'' ..

'1 . '

':'1'

1о 0,1 0,2

«сп, доли ед.

Рис. 95. Пример сопоставлеИИJI Pn = /(асп) дли юрских ОТJiожеиий БaxJIJioв­ cкoro нефтJJИоrо месторождеИИJI:

Пласты: 1- продуктивные по данным ГИС, 2- водоносные по данным ГИС; 3-

нефть по опробованию скважин; 4 - вода по опробованию скважин; 5 - нефть (5 %) + вода по опробованию

ku = 25 %. С помощью рис. 94, построив точку с указанными ко­

ординатами, определяем, что коллектор даст при испытании без­

водную нефть.

При.мер 54. Установить, чем представлена порода, имеющая

Рп = 10 Ом·м, при значен~:~ях kп: а) 15 %; б) 20 %; в) 25 % (ис­

пользовать рис. 94). Ответ: а) неколлектор; б) коллектор нефте­ носный; в) коллектор, который при испытании даст нефть с во­ дой.

Для ускорения процесса оценки характера насыщения графи­

ки рис. 94 могут быть использованы со шкалами А}".,, АТ, Оп или

Afnп• а также Рпп вместо шкалы пористости.

Методы нормализации, или наложения диаграмм, которые ос­

нованы на обнаружении тех же эффектов, но без построения графиков Рв =/(ku), разбираются в настоящем параграфе далее.

Кроме рассмотренного выше способа, для определения харак­

тера насыщения можно использовать значения параметра насы-

244

а

Е0 , ОТИ. ед.

10

20 k0 ,%

б

л..,мс.-1

8

E:3I

Е--12

6

о

10

20

Рис. 96. Пример палеток ДJUI опредеJiеиия коэ=еиrов иефтеиасыщниости

k,.по данным ВДК (а) и импуJIЬСИоrо иейтрои-не	ииоrо метода (б):
1 - песчаник; 2 - известняк

щения и коэффициента водонасыщения, рассчитываемые по фор­ мулам (10) и (11) или графически по данным рис. 7. Вычислен­ ное для данного пласта значение Рв или соответствующее ему зна­

чение k., установленное по зависимости Рв = /(kв) для изучае-

245

=/(k.)

мого коллектора, сравнивают с критическими значениями этих

параметров Рв.кр и kв.кр· Если Рв > Рв.кр и k. < k..кр• коллектор счи­ тают продуктивным; при Рв < Рв.кр• k. > kв.крнепродуктивным.

Различают две разновидности критических значений Рв и k.:

значения Р:, k:, соответствующие границе между коллекторами,

дающими при испытании чистую нефть (газ), и ПРQЧИМИ коллек­

торамИ, из которых при испытании получают нефть (газ) с водой

или чистую воду; значения Рв.кр• k..кр• разделяющие области кол­

лекторов, дающих при испытании промышленный приток нефти

(газа), в том числе с некоторым количеством воды, и колЛекто­

ров с неnромышленным притоком (чистая вода Или вода с не­

большим содержанием углеводородов). При подсчете запасов

чаще используют критерии Рв.кр и kв.кр·

Существуют два способа установления критических значений Рв.кр• kв.кр: а) статистический [3], в котором 'эти значения находят

по пересечению распределений параметров Рв для продуктивных

и непродуктивных объектов по данным опробования; б) петро­ физический (5], в котором критические значения Рв.кр• kв.кр нахо­ дят, получая в лаборатории и сопоставляя связь Рв и за­

висимость относительной фазовой проницаемости по нефти, воде

и газу [3] от коэффициента воданасыщения k. для изучаемого

класса коллекторов (рис. 97).

Первый способ применим на стадии завершения разведки ме­ сторождения, когда имеется большое число испытанных интер­ валов. Наряду с очевидным иреимуществом этот способ имеет

тот недостаток, что полученные статистически критические зна­

чения устанавливаются с опозданием и не могут обслуживать начало и процесс разведки, когда они особенно нужны. Второй

способ требует отбора представительного керна из первых разве­

дочных скважин на данном месторождении, что позволяет полу­

чать критические значения Рв.кр• kв.кр в петрофизических лабора­

ториях в начале разведки и использовать их на всех стадиях,

вплоть до подсчета запасов и проектирования разработки.

Прwнер 55. Установить критические параметры для выделе­

ния продуктивных коллекторов межзернового типа с мало изме­

няющейся глинистостью.

В этом случае необходимо иметь одну зависимость Рв =/(k.), две зависимости относительной фазовой проницаемости kпр.в =

=/(kв) и kпр.в =/(k.) для системы нефть - вода (либо системы

газвода). На рис. 97 приведены такие заВисимости для чистого

песчаного коллектора. По кривым выделяются три интервала зна-

чений k.: однофазного течения нефти kв.а < k. < k:; двухфазного

246

б рн
40		риmа•
30
20
10	р*
	..!!..

5

р

з~"

0,5

Рис. 97. Зависимосrn kпр.н =f<kп) и knp.• =/(k.) (а); Рн =/(kп) (6):

1, 2, 3- обласrn течения нефrn, нефrn с водой и воды соответственно

течения нефти и воды k~ < k. < k~·; однофазного течения воды k:· < k. s 1 (см. рис. 97, а).

Критические значения k~ и k~· ограничивают область двух­

фазного течения или, с точки зрения промыславой геофизики, область неоднозначной оценки характера насыщения.

Величинам k~, k~· соответствуют критические значения Р:,

р:•, а минимальному воданасыщению коллектора kв.св - пре­

дельное для данного коллектора значение Ратах· При Ратах> Ра >

> Р: коллектор дает чистую нефть, при Р:	> Ра > Р,:·	характер
насыщения неопределенный (нефть и вода),	при р:•	> Ра ~ 1

коллектор дает чистую воду. В качестве критерия второго рода

можно использовать определенные значения Ра и k. в интервалах Р: - р:• и k~ - k~·, соответствующие заданному соотношению

воды и нефти в притоке жидкости (величине/.):

/. = (1+ (kцр.а !lв)/(kцр.в !lв))-1,

где fв, 1-1в и J.1в - соответственно содержание воды в продукции, вязкости воды и нефти. Из технико-экономических соображений

определятся допустимое для данного района содержание воды в

продукции /..д• что позволяет, зная вязкости нефти и воды в пла­ стовых условиях, оценить отношение (k11р.а/kцр.в)кр с помощью графика на рис. 97 и определить значения kв.кр и Ра.кр• при кото­

рых выполняется данное соотношение.

При.мер 56. Определить критические значения параметров k.

и Ри для коллектора, характеризуемого зависимостями на рис. 97.

Оценить критическое значение kв.кр для случая /..д = 0,3, прини­

мая значения вязкостей нефти и воды, соответственно равными

1-1в = 0,65 МПа·с и J.1в = 3,43 МПа·с.

По кривым относительной фазовой проницаемости на рис.

97, а и значениям f.1в и J.1в (для данной залежи) находим k~ = 30 %; kв.кр = 35 %; k:· = 80 %. По зависимости Р. = /(k.) (см. рис. 97, б)

находим соответствующие установленным k~, k..кр• k:· значения

Р: = 10, Ра.кр = 6, р:• = 1,5.

При.мер 57. Оценить характер насыщения чистого коллектора (<х.сп = 1), используя зависимость на рис. 97, 6 для значений Ра =

= 35; 7; 2; 1,3. По кривой с модулем <х.сп = 1 устанавливаем, что

248

коллектор при испытании даст соответственно: '{истую нефть;

нефть с небольшим количеством воды; воду с признаками нефти;

чистую воду.

Пример 58. Оценить критические значения Рв и k. и крите­

рии для оценки характера насыщения межзерновых терригеиных

коллекторов с различной пористостью, проницаемостью, глини­

стостью.

В этом случае необходимо иметь зависимости Рв = f(k.) и

кривые фазовых проницаемостей по нефти и воде (типа изоб­

раженных на рис. 97) для каждого класса коллекторов, в резуль­

тате чего будет получено семейство зависимостей Р8 = f(k.)

при различной глинистости. Пример такого семейства приведен

на рис.	7, 6.	Каждому графикуРв = f(k.) этого семейства соответ-
ствуют	характерные для них значения kв.св• k:, k:•. Точки с ко-
ординатами		Р:, k: и р:·, k:· на графиках Рв = /(k.) для раз­

личных асп = const образуют геометрические места точек, т.е. кривые Р: =f(k.) и р:• = /(k:·), разделяющие области коллек­

торов, дающих при испытании нефть, нефть с водой и воду. Со­

единяя на графиках Ри = /(k.) точки с координатами Рв.кр и kв.кр• получают кривую Ри.кр = /(kв.кр}, разделяющую области промыш­

ленно нефтеносных и непродуктивных коллекторов.

Если для оценки характера насыщения чистого коллектора

достаточно знать величины Рп и kп (и:Ли Рвп}, то для определения

продуктивности глинистого коллектора необходимо располагать

еще значением геофизического параметра, связанного с содержа­ нием глинистого материала в породе (например, асп).

Пример 59. Определить критические значения параметров k.

и Ри для различных классов терригеиного коллектора, характери­

зуемого Зависимостями Ри = f(k.) для асп. равного 1; 0,9; 0,8; 0,7 (см. рис. 7, 6). Используя значения k:, kв.кр• k:•, установленные

по кривым относительной фазовой проницаемости для рассмат­

риваемых классов коллекторов, и графики Рв = f(k.) для различ­

ных асп = const, находим пары значений Рв и k. для каждой ха­

рактерной границы, записывая их в табл. 32.

Значения kв.кр и Рв установлены для условия kпр.в = kпр.в и Jlв =

= 1-lю т.е. для коллекторов, дающих при испытании 50 % нефти,

50% воды.

Пример 60. Установить характер насыщения коллектора, ис­ пользуя зависимости, приведеиные на рис. 7, 6 для следующих

значений !Jараметров: а) Рк = 10, асп = 0,9; б) Рн = 5, асп = 0,8;

в) Рн = 5, асп = 0,95; г) Рн = 3, асп = 0,7; д) Рв = 3, асп = 0,9;

.249