Интерпретация

Таблица 5

ДaJDIЫe к задаче 16

	~есторо~ение, воз-	КoJIJieктop		Pm. Ом·м	k•• %	Рв	Рва,
	раст пород						Ом·м
	1	2		3	4	5	б
	Т~азинское, девон	Песчаники	средне-	0,7	80-94
		сцеме~роваииые
	Аиастасиевско-Троиц-	Пески и слабосце-		0,9	70-85
	кое, меотис, IV rори-	менткроваиные пес-
	ЗОНТ	чаинки
	Озек-Суатское	Песчаники	средне-	0,3	80
		сцементированные
	Арланское, карбон	То же		0,5-1	80--90

П р и меч ан и е. Графы 5 и б таблицы заполняются при решении задач.

приведены в табл. 5. Расчетные данные и результаты занести в соответствующие графы указанной таблицы.

17. Оценить пределы изменения удельного сопротивления зо­

ны проникновения и глубинных частей пласта, если известно,

что коллектор представлен среднесцементированным песчаником

с коэффициентом пористости 16-22 %, удельное сопротивление

пластовой воды р. = 0,06 Ом·м, коэффициент нефтенасыщен­

ности за зоной проникновения k. = 65+87 %, удельное сопротив­ ление фильтрата глинистого раствора: РФ = 1,6 Ом·м, коэффици­

ент остаточного нефтенасыщения в зоне проникновения kизп =

=20+40 %. Пласт неглинистый.

18.Оценить пределы изменения удельного сопротивления

глубинных частей пласта, если известно, что коллектор продук­

тивного пласта группы А месторождения Среднего Приобья ха­

рактеризуется изменением коэффициентов пористости 22-28 % и

нефтенасыщенности за зоной проникновения kи =65+83 %.

§2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВСКВАЖИНАХ

При проходке скважины диаметром dc различные горные по­

роды изменяются на контакте с буровым раствором (промывоч­

ной жидкостью) неодинаково.

При разбуривании плотных, монолитных с минимальной по­

ристостью пород, не претерпевших изменения, буровой раствор

контактир,ует со средой, физические свойства которой не изме­

нены. Если породы хрупкие, на контакте со скважиной может

образоваться слой с частично нарушенной структурой пласта и

зо

образованной вблизи скважины зоной искусственной трещинова­

тости. Глинистые породы на контакте с буровым раствором, как правило, набухают, размываются и выносятся буровым раство­

ром, в результате чего диаметр скважины в таких интервалах

может значительно увеличиться, а на контакте глины с раство­

ром образуется небольшой глубины зона набухшей либо растрес­

кавшейся чешуйками глины.

Наибольшее изменение обычно наблюдается в пластах­ коллекторах, способных отфильтровывать либо поглощать буро­ вой раствор. В связи с этим объект исследования при поисках

нефти и газа оказывается весьма сложным и требует знания его

особенностей.

Вскрытие коллекторов всегда ведется при условии, что давле­ ние в скважине превышает пластовое. Это вызывает фильтрацию жидкости из скважины в пласт (рис. 9). При этом, если поровые каналы в коллекторе достаточно тонки и представляют собой сетку, как в фильтре, на стенке скважины образуется глинистая корка с удельным сопротивлением Pnc, а фильтрат бурового рас­

твора проникает в пласт, создавая зону, где свойства коллектора

значительно изменены. Вблизи стенки скважины поры породы наиболее сильно промыты фильтратом бурового раствора. Эта

зона называется полностью промытой зоной пласта с удельным сопротивлением Рпп· Между промытой и неизмененной частями

пласта расположена промежуточная зона, где пластовые жидко­

сти смешиваются с фильтратом бурового раствора, а коэффици­

ент нефтеили газонасыщения изменяется от минимального ос­

таточного (k.o) до максимального в неизмененной части пласта (kи) значения. Промытая часть пласта вместе с промежуточной зоной образует зону проникновения (Рап).

Неизмененпая часть пласта с удельным сопротивлением Рвп или Рвп• где свойства коллектора сохраняются такими же, как до

его вскрытия, часто оказывается достаточно далеко от стенки

скважины, что определяется глубиной зоны проникновения D.

Неоднородность пласта в радиальном направлении r называ­

ется радиальной характеристикой среды. Изучение радиальной

характеристики необходимо, поскольку само существование из­

менения сопротивления по радиусу указывает на то, что иссле­

дуемый пласт является коллектором.

Для объяснения видов радиальных характеристик используем

рис. 9, показывающий, какие зоны выделяются в коллекторе и от

каких свойств зависит удельное сопротивление этих зон. На ра­

диальной характеристике разреза скважины выделяются четыре границы, определяющие пять зон: скважина, заполненная буро­

вым раствором (рр), глинистая корка, представляющая собой уп­

лотненный буровой раствор (Рпс), промытая зона (Рпп), где пла-

31

а

k.,.

1r--т.:>J:=---=t+=_--_-=-_--_-=_=--..,....J:I-_=o~--_-=-_=--

		-=...=--=j-= -~-=-~-=-г
		~-=j~-=-==-=
		- - -
0,5		-=-1-=-
		- - -_.1,- -
		-= -1-

о·.·.·.

б р••
Ом·м			Pt			Pt			Рвt
2
1
0,5
0,2
0,1									Р.
0,05
0,02
									r
						lr•
			--! !-h... l
								ran	r,n

Рис. 9. Характеристика объекта иCCJJeдoii8JIIUI в скважине (кОJJ.Пектор с меж­

зерновой пористостью):

а -- изменение kor н k. по радиусу от оси скважины в глубииную часть пласта; 6 -

изменение удельного сопротиВJiеиия проводящей фазы в изучаемой части среды

(Pt• РВФ• р.) при УСJIОВИИ РФ > р.

стовые жидкости почти полностью заменены фильтратом бурово­ го раствора и доля нефти и газа равна остаточной (k.o), зона по­

степенного возрастания коэффициента нефтегазонасыщенности

от k.o до начального насыщения продуктивной части пласта kиr. в

которой проводящим флюидом является постепенно изменяю­

щаяся смесь фильтрата с водой (РвФ), неизмененная часть пласта,

представленная начальным насыщением коллектора (Рвп• Рвп).

Изменения удельного сопротивления в виде скачков существу­

ют на границах •скважина - глинистая корка• и •глинистая

32

корка - промытая зона•. Внутри пласта границы между промы­

тым пластом и зоной проникиовении с переходным сопротивле­

нием, а также между последней зоной и неизмененной частью пласта размыты в связи со смешением флюидов в порах коллек­

тора.

На границах •скважинаглинистая корка• и ~глинистая кор­

ка - промытый пласт• проводящим флюидом является фильтрат бурового раствора, поэтому скачки удельного сопротивления оп­

ределяются только изменением объемного содержания воды в

среде.

Удельное сопротивление раствора Рр = (1/t1)РФ (см. рис. 3),

где отношение 1/тt как бы изображает параметр пористости сре­

ды. Удельное сопротивление глинистой корки и промытого пла­

ста без учета поверхностей проводимости соответственно: Рrк =

= РпrкРФ и Рпп = РвппРпРФ·

Отсюда скачки удельного сопротивления определяются выра-

жения~ Рrк/Рр = Рпrк/(1/тt) 111:$ Рпrк/Рпр 111:$ Рпп/Рrк· Поскольку пара­

метр пористости в первом приближении есть 1/k~, то для пер­

вой границы скачок соответственно определяется отношением

(kп.p/kпnc)2, а для второй (примерно) - (kпrк/kпi· Изменения

удельного сопротивления на границах ераствор - глинистая кор­

ка - коллектор• определяются изменением долей объемов прово­ дящей фазы РФ в объеме среды (kп = w, где w - объемное содер­

жание воды или фильтрата).

Границы между промытым пластом, промежуточной зоной, неизмененным пластом размыты. Поэтому имеет смысл оцени­ вать отношение Рпп1Рп. где Рп = Рвп - в продуктивном коллекторе и Рп = Рвп - в водонасыщенном. Для нефтегазонасыщенного кол­

лектора полное изменение удельного сопротивления в зоне про­

никновения есть отношение Рпп/Рвп· Если пористость в коллекто­

ре по направлению радиуса не изменяется,

(12)

Отсюда следует, что в нефтегазонасыщенных коллекторах на­

блюдаются три вида радиальных характеристик:

1) понижающее проникновение Рпп < Рвп при Рвпп/Рв << 1 и

РФ:2:: р.;

2)нейтральное проникновение Рпп =Рвп при (Рвпп/Р.)·(РФ/Рв) =

=1; это условие соответствует случаю (k./kвпп)2 = РвiРФ• который

часто наблюдается при вскрытии коллекторов на пресных рас­

творах;

3) повышающее проникновение Рпп > Рвп при Рвпп/Р. > 1 и

РФ >> р., что также очень часто наблюдается в нефтегазоносных

пластах; это условие соответствует случаю (k./kвпп)2 < Рв!РФ·

зз

Из формулы (12) также следует, что водонасыщенные кол­

лекторы (k. = 100 %, Р. = 1) могут быть встречены чаще всего либо при условии повышающего проникновения, либо при от­

сутствии его. Здесь Рпп!Рвп = РпРФ/РпРв = РФ/Рв и, следовательно, Рпп/Рвп ~ 1 при РФIРв > 1.

Действительные радиальные характеристики пластов-коллек­

торов могут быть и более сложными: в процессе бурения возни­ кает зона кольматации, во времени могут быть сильные измене­ ния бурового раствора (РФ :F- const), в пласте может существовать окаймляющая зона, насыщенная более соленой водой, чем филь­

трат, и др. Однако описанные выше характеристики зон проник­

новения типичны и встречаются чаще всего.

flаличие радиального изменения удельного сопротивления в

коллекторе требует проведения исследований скважин зондами,

позволяющими изучать отдельные участки пласта. Различают

три группы зондов. Микрозонды рассчитаны· на изучение самой

близкой к стенке скважины части коллектора. Здесь главную роль

играют глинис~ая корка и промытая зона пласта (Рrк и Рпп). Зон­

ды среднего радиуса исследования предназначены для изучения

промытой зоны и зоны проникновения (Рпп• Рап). Для получения характеристики коллектора в его неизмененной части требуется

применение наиболее глубинных зондов, показания которых в

основном определяются средой с удельным сопротивлением Рп =

= Рвп или Рп = Рвп• но часто не свободны от влияния зоны про­

никновения. Глубина зоны проникновения заранее не известна,

поэтому при решении главной задачи определения (или оценки)

величины Рп требуется изучение коллектора не одним, а серией

зондов разной глубинности (теоретически не менее трех) для

получения трех характеристик (Рп. Рап• D), описывающих кол­

лектор.

Задачи 19. Определить характеристику зон проникновения в коллек­

торах, вскрываемых на соленых и пресных промывочных жИд­

костях, задаваясь условиями задачи 17 (использовать данные рис. 9).

20. Определить пределы изменения удельного сопротивления

нефтенасыщенных коллекторов одного из месторождений Тю­

менской области, если в разрезе встречаются чистые, слабогли­

нистые и глинистые песчаники, пористость которых соответ­

ственно изменяется в пределах 25-24, 25-22 и 22-16 %, а удель­

ное сопротивление воды составляет в пластовых условиях

0,14 Ом·м. Воспользоваться данными графика на рис. 7, 6.

21. Оценить пределы изменения удельных сопротивлений

этих коллекторов в зоне предельного насыщения.

34

22. Оценить пределы изменения удельных сопротивлений зо­ ны проникиовекия (промытого пласта) этих коллекторов, если

они вскрываются на буровых раствоrах с удельным сопротивле­ нием Рр = 1+3 Ом·м при бр = 1,2 г/см .

23. Для коллекторов задачи 20 определить условия, при кото­

рых удельное сопротивление зоны проникиовекия в нефтеносном пласте не отличается от удельного сопротивления неизмененной

части пласта.

24. Для тех же коллекторов определить условия, при которых

в нефтенасыщенном коллекторе наблюдаются зоны проникнове­

ния, понижающего и повышающего сопротивление пласта.

§ 3. КАЖУЩЕЕСЯ УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, РЕmСТРИРУЕМОЕ В СКВАЖИНЕ

Для изучения разрезов скважин методами кажущегося (или

эффективного) сопротивления требуется применекие разноглу­ бинных измерительных установок, поскольку в объеме исследо­ вания коллектора в большинстве случаев имеет место сущест­

венное изменение удельного сопротивления по радиусу. Наличие промытой зоны (Рпп), зоны проникиовекия (Рап) и неизмененной

части пласта (Рп) требует применекия измерительных устройств, имеющих разную глубину исследования. Применяемые в практи­

ке ГИС зонды делятся на две группы: 1) стандартные нефокуси­ рованные трехэлектродные; 2) фокусированные индукционные и

экранированные зонды. Для изучения наиболее измененной час­

ти пласта - промытой зоны - используются зонды с минималь­

ной глубиной исследованиямикрозонды, также в двух вариан­

тах: трехэлектродные нефокусированные и фокусированные (двухэлектродные экранированные).

Кроме радиальной неоднородности в пластах-коллекторах в

разрезах скважин существует осевая макро- и микронеоднород­

ность - наличие разных по толщине и удельному сопротивле­

нию пластов. Для построения колонки пройденных скважи­

ной пластов по диаграммам различных зондов требуется опре­ деление границ пластов и их физических свойств. Способы

решения этих задач зависят от типа применяемых зондов и ви­

да используемой аппаратуры, к настоящему времени представ­

ленных в промышленности в довольно большом разнообразии (табл. 6).

Кажущееся сопротивление для всех видов измерительных

устройств со средним и большим радиусом исследования зависит

от Рп; Рр и dc: Рэп и D; р... и h, т.е. от удельных сопротивлений и

35

Таблица 6

Аппаратурное обеспечение элехтрнческнх н электроМ8П111Т11ЫХ методов,

нспо.пъауемых в проМЬППJJенностн [2, 18, 29)

												Диаметр					Доnустимые
			Аппаратура			Зонды								прибора
															а•. мм		t, •с	р,
																		МПа
			КСП-3		Стандартные зонды БЭЗ:						73						150	100
					A0,4M0,1N;	A1M0,1N; A2M0,5N;
					A4M0,6N;	ABM1N; N0,5M2A;
					AO,SMBN; СП
			АБК-3		А.1,6Ао0,15							70					100	50
			ТБК		А.1,6Ао0,15							70					200	100
			АБКТ		Стандартные зонды БЭЗ;							73					150	100
					А.16Ао0 15
			БКС-2		Раэноrлубинные зонды БК							1~1					150	100
						4Ф0,75						73					120	60
			пик
			ПИК-1М			4И1
			АИК-М			6Ф1							73				150	100
			АИК-3		6Ф1, АМ = 0,5 м								73				150	100
			АИК-4		Зонды БЭЗ, 8И1,4								105				150	100
			АИК-5		7И1,6 (ахтнвная и реактивная									90			125	100
					COC'I'a'IIJШDЩИe)
			БИК-2		Раэноrлубинные ЗОНДЫ БК и									100			150	100
					два зонда ИК: 7ИО,6 и 6И1
			ВИК (высоl«iчастот-		4Ф1, 4Ф1,1										89		120	100
			ный mrдуJЩИОННЫЙ
			каротаж)
			ИКЗ-1		Раэноrлубинные зонды ИК:										90		125	100
					6ИО,8; 4И1,4; 4И3,5А; 4И3,5Р
			икз-н		Раэноrлубннные зонды ИК:										73		125	100
					3ИО,35; 3И0,7; 3И1,4;
			экмз	(ТЕМП)	Изопараметрические зонды:										90		120	100
			(э.пектрома.rннтный		Г5,6ИО,4И и Г2,26ИО,16И и
			каротаж по	затуха-	псевдобоковой зонд
			иию)
			ВИКИЗ (высокочас-		3ФО,5; 3Ф0,71;		3Ф1; 3Ф1,41;							73			120	60
			тотвое иидукциониое		3Ф2,0 иПС
			каротажное	иэопара-
			метрическое	зоиди-
			рованне)
			Э1		Стандартные зонды БЭЗ и						73						200	120
					БК-3, А.1,6Ао0,15
			Э2		A0,025M0,025N, АО,О5М; двух-						100						200	120
					электродный		экранированный
					микрозонд

36

Продолжение табл. 6

Аппаратура	Зонды	Диаметр		Допустимые
		прибора		t, ос	Jna
		а.. мм
Э3	6Э1; АМ =0,5 м			200	100
		73
Э4	Л.1,6Ао0,15	73		250	150
Э6	6Э1; 8ЭО,9; Л.1,5Ао0,15	73		150	100
Э7	АМ = 0,5 м; два rрадиеит-зоида	54		200	120
	разной длины; Л.1,5Ао0,15
Э9	Три экранированных зонда раз-	73		200	120
	ной rлубинности (БКм, БКс.
	БКв) и СП

геометрии отдельных сред, заполняющих изучаемое зондом про-

странство. '

ДЛй выделения границ пластов используются сведения о фор­

мах кривых Рк против пластов ограниченной толщины h при Рп >

> Рвм И Рп < Рвм•

Для определения истинных удельных сопротивлений по ка­

жущимся используют результаты решения прямых задач для мо­

делей, приближенно описывающих изучаемые среды, представ­

ленные цилиндрическими границами раздела (рр - Рап; Рап - Рп).

КАЖУЩЕЕСЯ УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ДЛЯ НЕФОКУСИРОВАННЫХ ГРАДИЕIП- И ПОТЕНЦИАЛ-ЗОНДОВ

Формы кривых для нефокусированных потенциал- и гради­ ент-зондов сложны (особенно для градиент-зондов), в значитель­

ной степени отличаются по виду от распределения истинных удельных сопротивлений в разрезе за счет экранных эффектов.

Характер кривых в этом случае изучался на модели пласта с

плоскими границами без влияния скважины с помощью теорети­

ческих расчетов. На основании этих расчетов выведены основные

правила определения границ, которыми и пользуются на практи­

ке [5]. Более точные решения для моделей, содержащих как пло­

ские, так и цилиндрические границы (скважина, зона про­

никновения), были получены с помощью сеточного моделирова­

ния. Однако эти решения не изменили правил определения гра­

ниц пластов. Модель среды с плоскими .границамИ позволяет

довольно наглядно и в большинстве случаев просто по физиче­

скому смыслу объяснить ход кривых кажущегося сопротивления,

исходя из таких характеристик поля, как плотность тока j или

потенциал U в данной точке среды, и удельного электрического

37

=/(AO/dc),

сопротивления РмN или Рмао между измерительными электродами

применяемого зонда.

Для градиент-зонда

Рк = (j/jo)PMN·	(13)
Здесь j и j 0 - соответственно плотности тока в	точках, где
расположены измерительные электроды М и N зонда, в случае
неоднородной и однородной сред.
Для потенциал-зонда
Рк = (и/ио) Рм ИЛИ Рк = (j/jo)cp Рмао,	(14)

где и и ио - соответственно потенциалы в точке расположения

электрода М зонда в случае неоднородной и однородной сред;

(j/jo)cp - среднее отношение плотности тока в неоднородной и

однородной средах в направлении Aloo; Рмао - среднее удельное

сопротивление на участке Моо.

Решение задачи о связи кажущегося удельного сопротивления

с истинным при наличии скважины конечного диаметра имеется

для следующих случаев:

1. Двухслойные палетки БЭЗ [12]. Одна цилиндрическая гра­ ница раздела. Двухслойная среда состоит из породы с удельным

сопротивлением Рп и скважины диаметром dc, заполненной рас­ твором удельного сопротивления Рр· Толщина пласта бесконечно

велика. Решение представлено в виде семейств двухслойных

кривых для потенциал- и градиент-зондов рк/рр = f(AM/dc) или

Рк/Рр = /(AO/dc), собранных в виде соответствующих палеток.

Модулем каждой кривой является отношение Рп/Рр = J.L.

2. Трехслойньtе палетки БЭЗ [12). Две коаксиальные цилинд­ рические границы раздела. Трехслойная среда представляет со­

бой породу с удельным сопротивлением р0, зону проникновения

с диаметром D и удельным сопротивлением Рап• а также скважи­

ну диаметром dc, заполненную раствором удельного сопротивле­ ния Рр (Ре). Толщина пласта бесконечно велика. Решение пред­ ставлено в виде семейств трехслойных кривых Рк/Рр = f(AAI/dc) или Рк/Рр сгруппированных на соответствующих па­

летках. Модулем каждой кривой является отношение Рп/Рр• а мо­

дулями палеток - Рэп/Рр (Ры'Рс) И D/dc.

3. Палетки ЭКЗ [12). Пласт ограниченной толщины, пересе­ ченный скважиной конечного диаметра. Данная неоднородная

среда состоит из пласта удельного сопротивления Рп толщиной h,

вмещающих пласт пород с удельным сопротивлением Рвм и сква­

жины диаметром dc, заполненной глинистым раствором с сопро­

тивлением Рр (Ре)· Зона проникновения отсутствует. Решение

38

представлено в виде семейств кривых' Ркmах/Рр =/(AO/dc) с мо­ дулями Рп/Рр· Модулями палеток являются отношения h/dc и

Рв../Рп·

На основании перечисленных расчетных данных решается об-

ратная задача перехода от кажущегося сопротивления к удельно­

му сопротивлению пласта и зоны проникновения. По этим же

данным. оценивается ожидаемая величина кажущихся сопротив­

лений в разрезе заданного типа.

Задачи•)

25. Определить возможные величины кажущегося удельного

сопротивления мощных пластов, имеющих удельные сопротивле­

ния 250, 25 и 2 Ом·м, при наличии скважины, пробуренной до­

лотом диаметром 215 мм и заполненной промывочной жидко­ стью с удельным сопротивлением 2,5 Ом·м, если запись кривых Рк ведется стандартными зондами: A2M0,5N; A8M1N.

26. Определить величины кажущегося сопротивления против середины мощных пластов ангидрита и каменной соли, если

скважина пробурепа долотом 298 мм; диаметр скважины против пласта соли в 2,5 раза больше номинального, а против пласта

ангидрита - равен номинальному. Удельное сопротивление про­

мывочной жидкости 0,05 Ом·м. Диаграмма Рк записана зондами

A4M0,5N и A1M0,1N.

27. Какого размера потребуется градиент-зонд, чтобы зареги­

стрировать против мощного пласта глин кажущееся сопротивле­

ние, близкое к истинному удельному сопротивлению? Диаметр скважины в интервале пласта 0,5 м, удельное сопротивление промывочной жидкости 1,2 Ом·м, а пласта 5 Ом·м.

28.Каких размеров потребуются градиент- и потенциал­ зонды, чтобы против водоносных песчаников были зарегистриро­

ваны кажущиеся сопротивления, близкие к истинным, если зна­ чение Рап варьирует в пределах 10--20 Ом·м, а Рп = 0,5+0,8 Ом·м? Диаметр зоны проникновения 0,85 м, диаметр скважины 0,25 м.

29.Каких размеров потребуются градиент-зонды, чтобы по­ лучить кажущиеся сопронiВления, близкие к истинным, в мощ­

ных пластах карбонатных коллекторов, если Рп = 20 Ом·м; Рап =

=240 Ом·м; dc = 0,25 м; Рр = 1,6 Ом·м; D = 0,4, 1 и 2 м?

30.Определить кажущиеся сопротивления пластов песчани­ ков, залегающих в глинах. Толщины пластов составляют 0,2, 0,5,

1 и 2 м; Ре =0,5 Ом·м; Рп = 10, 20 Ом·м; удельное сопротивление глин 2,5 Ом·м; dc = 0,3 м. Диаграммы записаны зондами МО,4АО,1В; М2,0А0,25В; М4АО,25В. Зона проникновения отсутствует.

"1Для решения Этих задач необходимо располаrать палетками боковоrо элект­

рическоrо rрадиент- и потеициал-эондированiul [11, 12].

39