Обоснование выделения коллекторов методами геофизических исследований скважин

Выделение коллекторов по качественным признакам и количественным критериям, по структуре порового пространства. Оценка фильтрационно-емкостных параметров тонкослоистых и трещинных коллекторов методами ГИС. Определение коэффициента пористости в пласте.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 12.06.2012
Размер файла 3,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1.2.10 Использование данных ГТИ для выделения коллекторов

Среди многочисленных параметров, регистрируемых непосредственно или вычисляемых при проведении ГТИ, наиболее информативными для выделения коллекторов являются механическая скорость бурения, расход и объем ПЖ, газонасыщенность ПЖ углеводородными газами, компонентный состав углеводородных газов, люминесценция и пористость шлама и керна.

При вскрытии коллектора происходит резкое изменение механической скорости бурения (обычно в сторону увеличения) и наблюдаются поглощение ПЖ или приток в скважину пластового флюида.

Песчано-глинистые коллекторы, залегающие на относительно небольшой глубине (до 2,5 - 3 км), практически всегда уверенно выделяются по скорости бурения. Для них характерны незначительные поглощения ПЖ с быстрым снижением интенсивности поглощения. При вскрытии коллектора очень часто отмечается снижение давления в нагнетательной линии.

Аналогичная картина наблюдается в карбонатных коллекторах порового типа. Вскрытие каверновых, порово-каверново-трещинных коллекторов часто сопровождается провалами бурового инструмента, ростом скорости бурения (в 2 - 4 раза и более), значительным поглощением ПЖ с его медленным затуханием. В коллекторах порово-трещиниого и трещинно-порового типов скорость проходки возрастает обычно в 1,5-2 раза по отношению к покрывающим породам, а характер поглощения ПЖ в значительной степени определяется интенсивностью трещиноватости и раскрытостью трещин. При значительной трещиноватости спад интенсивности поглощения ПЖ происходит медленно, при микротрещиноватости процесс поглощения - быстрозатухающий.

Глубокозалегающие терригенные и карбонатные коллекторы по результатам интерпретации диаграмм механического каротажа выделяются не всегда, так как для них обычно характерны низкие значения пористости. Применение расходометрии как наиболее информативного метода для определения момента вскрытия глубокозалегающих коллекторов сложного строения обусловлено характером фильтрации ПЖ при вскрытии коллекторов трещинного или трещинно-кавернового типа и вскрытием глубокозалегающих отложений с большими репрессиями на пласт. При вскрытии коллектора наблюдается поглощение ПЖ с интенсивностью, сравнительно медленно убывающей во времени. Практическая несжимаемость ПЖ позволяет по времени начала поглощения уверенно определять глубину вскрытия кровли коллектора. По кривой изменения давления ПЖ на входе в скважину определение момента вскрытия коллектора затруднено вследствие высокого уровня помех, обусловленных целым рядом причин (изменение физико-химических свойств ПЖ, изменение гидравлического сопротивления в затрубном пространстве в результате обвалов, сальникообразоваиия и т.д.).

Повышение газопоказаний, соответствующее с учетом времени отставания моменту вскрытия коллектора, является дополнительным важным признаком коллектора.

Изучение шлама существенно повышает достоверность выделения коллекторов. При этом решающее значение имеют данные люминесцентноби-туминологического анализа ЛБА, оценки пористости, плотности и литологии пород. В сложных случаях достоверность выделения коллекторов может быть повышена за счет проведения исследований дополнительными методами: газометрией шлама, анализами окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) пород, ЯМР-анализами, ИК-спектрометрией, фотокалориметрией и др.

Диагностика наличия коллектора в том или ином интервале разреза по данным обязательных методов ГТИ проводится с использованием интерпретационного кода (см. табл. 1.1).

Таблица 1.1

Номер

п/п

Наименование

Изменение значения параметра, баллы

параметра

нет

слабое

среднее

сильное

1

Механическая скорость бурения

0

1

2

3

2

Изменение расхода или объема ПЖ

0

1

2

3

3

Газосодержание ПЖ

0

1

2

3

4

Люминесценция шлама

0

1

2

3

5

Пористость пород

0

1

2

3

При сумме баллов (0 - 3) - объект неперспективный в отношении наличия коллектора; (4 - 6) - невозможность выдачи по имеющейся информации заключения о наличии коллектора; (7 - 10) - вероятный коллектор; (10 -14) - коллектор; (13 -15) - коллектор с высокими емкостными свойствами.

Изложенные критерии выделения коллекторов по существу являются качественными, рекомендованными в практике ГТИ достаточно давно.

В то же время разработан целый ряд количественных, в том числе и петрофизически обоснованных, критериев выделения коллектора, которые с успехом могут применяться как в терригенном, так и в карбонатном разрезах. Такими критериями являются комплексные параметры буримости горных пород, учитывающие (в отличие от механической скорости бурения) многие или практически все влияющие факторы. Для практического использования рекомендуются следующие комплексные параметры буримости:

относительный коэффициент буримости К1бо,определяемый с начала рейса;

"буровая" пористость Кбп(1), определяемая по К1бо;

удельная энергоемкость горных пород Еуд;

"буровая" пористость Кбп(2), определяемая по Еуд.

Относительный коэффициент буримости К1бо определяется как отношение скорости бурения интервала проходки, равного 1,0 или 0,4 м, к текущей осредненной скорости бурения с начала долбления (рейса) с учетом характера износа того или иного типа долота. Диапазон изменения К1бо от 0,1 до 10. Граничные значения К1бо для уверенного выделения коллектора определяются из опыта работы в конкретном районе. Например, для терригенного разреза неокомских отложений Западной Сибири коллекторы уверенно выделяются при значении К1бо > 1,5.

Понятие "буровая" пористость было предложено западными специалистами в 70-х годах, когда было начато определение свойств горных пород по технологическим параметрам непосредственно в процессе бурения. "Буровая" пористость не может заменить пористость, определяемую по керну и данным ГИС, поэтому ее использование носит оценочных характер. Зависимость "буровой" пористости от относительного коэффициента буримости выражается уравнением Кбп(1) = A(К1бо)1/2, где А - граничное значение пористости для коллекторов конкретного разреза. Диапазон изменения Кбп(1) от 4 до 40%. Для условий, например, Кп,гр = 12% и К1бо,гр = 1,5 граничное значение Кбп(1) будет равно 14,'7%.

По величине удельной энергоемкости Еуд (кВт*ч/м3) горные породы разбиты на десять классов, причем каждый последующий класс характеризуется удвоением значений Еуд предыдущего. Для первого класса Еуд < 15,6, для второго 15,6 - 31,2, для третьего 31,2 - 62,5, для четвертого 62,5 - 125, для пятого 125 - 250, для шестого 250 - 500, для седьмого 500 -1000, для восьмого 1000 - 2000, для девятого 2000 - 4000, для десятого Еуд > 4000 кВт*ч/м3. При прочих равных условиях для пород-коллекторов величины Еуд меньше, чем для пород-неколлекторов. Например, разрезы нефтегазовых месторождений Западной Сибири сложены породами II-VIII классов, коллекторам соответствуют породы II-IV классов удельной энергоемкости. Пример непрерывного определения Еуд по одной из скважин Западной Сибири приведен на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Расчленение разреза по удельной энергоемкости горных пород Еуд (скв. 485/82 Повховского месторождения)

Связь между "буровой" пористостью и определяемой по данным ГТИ удельной энергоемкостью горных пород Еуд описывается уравнением:

Кбп(2)= Кп,max(1- Еуд /Еуд,max)n

где Кп,max - максимальная пористость, принимаемая равной 40%; Еуд,max - максимальное значение удельной энергоемкости в изучаемом интервале разреза (в примере на рис. 3.5 Еуд,max = 250 кВт*ч/м3 на уровне глин); n - показатель степени (для условий Западной Сибири n = 2 до глубины 1000 м, 2,5 - в интервале 1000 - 1600 м и 3 - для глубин более 1600 м). Граничные значения Кбп(2), используемые для выделения коллекторов, определяются из опыта работы в конкретном районе.

1.3 Выделение коллекторов по количественным критериям

Как уже отмечалось, наиболее надежно выделение коллекторов реализуется с использованием прямых качественных признаков. При отсутствии информации для этого выделение коллекторов реализуется на статистическом уровне с использованием количественных критериев коллектора. Основными причинами отсутствия информации для выделения коллекторов по прямым признакам являются следующие:

отсутствие в выполненном комплексе ГИС диаграмм методов, по которым устанавливается проникновение фильтрата ПЖ в пласт (МК, каверномер, БК+БМК. многозондовые БК, ИК, ВИКИЗ и др.); в абсолютном большинстве регионов в эксплуатационных скважинах эти диаграммы не записывают:

плохое качество диаграмм вышеназванных методов;

бурение скважин на токонепроводящих, малофильтрующихся или высокоминерализованных ПЖ:

бурение скважин на равновесии.

Выделение коллекторов с использованием количественных критериев основано на следующих предпосылках:

1) в исследуемом разрезе породы-коллекторы отличаются от вмещающих пород-неколлекторов значениями фильтрационно-емкостных свойств, а, следовательно, и значениями геофизических характеристик, отражающих эти свойства;

2) граница между коллекторами и неколлекторами на статистическом уровне характеризуется граничными значениями фильтрационноемкостных (проницаемость Кпр,гр, пористость Кп,гр, глинистость Кгл,гр, относительная глинистость згл,гр и др.) или геофизических (относительная амплитуда (бпс,гр, интервальное время ?tгр, объемная плотность уп, двойной разностный параметр ?Jг,гр, ?Jnn,гр, ?Jnг,гр и др.) характеристик.

Выделение коллекторов проводят сравнением измеренных значений фильтрационно-емкостных или геофизических характеристик с найденными граничными значениями.

Граничное значение каждого параметра определяют раздельно для коллекторов с различной насыщенностью (газ, нефть, вода).

Количественные критерии коллектора могут быть найдены для любой фильтрационно-емкостной или геофизической характеристики породы, однако чаще всего устанавливают граничное значение пористости Кп,гр, как параметра, оценка которого по данным исследования керна и ГИС выполняется достаточно надежно и в массовом масштабе. Для Западной Сибири в качестве такого параметра часто выбирают относительную амплитуду ПС бпс.

Количественные критерии, определяющие на статистическом уровне границу "коллектор-неколлектор", устанавливаются двумя принципиально различными способами - статистическими, определяющими количественный критерий по результатам статистической обработки данных непосредственного разделения пластов в разрезе базовой скважины (или нескольких скважин) на коллекторы и неколлекторы, и корреляционными с оценкой численных значений количественных критериев из данных сопоставления различных фильтрационно-емкостных и геофизических характеристик пород.

1.3.1 Статистические способы

Суть статистических способов обоснования количественных критериев заключается в разделении разреза базовой скважины (базового интервала) на проницаемые и непроницаемые пласты по прямым качественным признакам или результатам опробований (испытаний) с последующим определением численного значения количественного критерия по результатам статистической обработки полученных данных. Перечень прямых качественных признаков и методика их установления в разрезах скважин приведены в предыдущем разделе.

Статистическая обработка полученной информации реализуется путем построения интегральных распределений (куммулят) пористости Кп по ГИС или какого-либо геофизического параметра (апс, ?Jnг, ?Jг, и др.) для двух подвыборок - коллекторов и неколлекторов. Распределения рекомендуется накапливать по количеству пластов (рис. 1.6) или по процентам от общего количества пластов раздельно по 2-м подвыборкам - для коллекторов и неколлекторов. Возможно применение и более простого варианта построений - рис. 1.7.

Кп

Рис. 1.6. Куммулятивные кривые распределения пористости коллекторов и неколлекторов

Рис. 1.7. Распределение пористости пластов-коллекторов и неколлекторов по результатам опробывания

При использовании в качестве основного критерия прямых качественных признаков коллектора для построения куммулят используют материалы ГИС по всем скважинам, в которых существовали реальные предпосылки для выделения коллекторов по прямым признакам. Обычно это скважины, пробуренные на месторождении на глинистой ПЖ с водной, чаще всего пресной основой, а также скважины, в которых выполнены исследования по специальным методикам, направленным на выделение коллекторов. Полученные граничные значения используются для выделения коллекторов в другой части скважин, пробуренных на безводной, малофильтрующейся. иногда на высокоминерализованной промывочных жидкостях, не обеспечивающих существование прямых признаков проникновения, а также в случаях отсутствия информации для выделения коллекторов по прямым признакам.

При использовании в качестве основного критерия результатов испытаний пластов граничные значения выбранных параметров (Кп, ?t, апс и др.) получают по точкам пересечения интегральных функций распределения усредненных значений этих параметров (например, пористости) для объектов, давших притоки и бссприточных. Некоторые авторы строят указанные распределения, откладывая по оси ординат количество объектов для выборок с приточными и бесприточными пластами, то же в процентах от числа объектов в каждой выборке или от общего числа объектов, эффективные толщины пластов в процентах. При этом получают существенно различные значения граничных параметров с использованием одних и тех же выборок.

В связи с изложенным статистическую обработку результатов испытаний пластов для оценки количественных критериев коллектора целесообразно проводить наиболее простым способом прямого сопоставления как на рис. 1.7.

Следует отметить, что количества испытанных интервалов в большинстве случаев бывает недостаточно для формирования значимых по объему подвыборок. Кроме того, как правило, при испытании одним объектом нескольких неоднородных по ГИС прослоев приток относят к прослою с лучшими фильтрационно-емкостными свойствами, не устанавливая реально отдающие интервалы средствами геофизического сопровождения испытаний. С другой стороны, причиной частого несоответствия оценок граничных значений по испытаниям пластов и по другим методам является то, что объекты с небольшими дебитами и низкими коллекторскими свойствами относят к бесприточным, хотя в скважине не были выполнены работы по интенсификации притоков.

Вариантом оценки граничных значений с использованием результатов испытаний является сопоставление значений усредненных для интервала испытанных пластов Кп либо геофизических характеристик с коэффициентом удельной продуктивности пород зпродпрод = Q/?phэф, где Q - дебит, полученный при испытании скважины, ?p - депрессия, при которой выполнялось испытание, hэф - эффективная толщина испытанного интервала. Для газонасыщенных пластов зпрод = Q/(pпл - pскв)hэф , где pпл и pскв - пластовое давление и давление в скважине) - рис. 1.8. Величина Кп или выбранной геофизической характеристики в точке, вторая координата которой зпрод = 0, определяет искомое граничное значение. Граничные значения находят отдельно для интервалов с различной насыщенностью (газ, нефть, вода). Способ применим также при отсутствии пластов, не давших притоков пластовых флюидов. Недостатком способа является отсутствие, обычно, точек на графике, соответствующих низкопроницаемым пластам, в связи с чем дальняя экстраполяция графика н а ось ординат снижает надежность оценки граничных значений пористости или других параметров.

Важно отметить, что пласты с минимальными, но превышающими граничные ФЕС, не могут и не должны обеспечивать рентабельные дебиты при разработке. В массивных и пластово-массивных залежах, разрабатываемых или предназначенных для разработки в естественном режиме, прослои с небольшими дебитами могут вовлекаться в разработку в результате вертикальных перетоков и дренажа через вмещающие высокопроницаемые пласты. Подтверждения этому получены на разрабатываемых месторождениях в скважинах, пробуренных на участках, на которых текущее пластовое давление изменилось по сравнению с первоначальным более, чем на 10%. С помощью аппаратуры ГДК на Медвежьем газо-конденсатном месторождении (скв.'438 и др.) в прослоях алевролитов, исключенных из эффективных толщин, измерены те же значения пластовых давлений, что и в коллекторах с высокими ФЕС.

Необходимо указать, что, хотя "самой прямой" информацией о наличии коллекторов в разрезе являются результаты испытаний пластов, надежно обосновать численные значения количественных критериев коллектора по этой информации часто бывает затруднительно.

В большей степени реальному распределению в разрезе коллекторов и неколлекторов соответствуют результаты статистического анализа результатов испытаний пластов приборами на каротажном кабеле.

Обоснование количественных критериев коллектора статистическими способами всегда предпочтительнее других, т.к. они базируются на статистической обработке прямой информации о наличии коллекторов, причем эту информацию получают в результате реальных скважинных, а не модельных измерений.

При использовании статистического способа обоснования граничных значений фильтрационно-емкостных или геофизических параметров обычно реализуется разделение выборки на два класса по одному из этих параметров. Для выделения коллекторов ачимовской толщи Западной Сибири предложена методика комплексной интерпретации с использованием двух параметров - ГК и НКТ. По результатам статистической обработки данных ГДК (рис. 1.9,а) и прямых качественных признаков БК-МБК (рис. 1.9,б) проницаемые интервалы) выделяются в одной и той же зоне показаний ГК и НКТ, что свидетельствует о высокой эффективности методики.

зпрод3/сут)/Мпа*м

Рис. 1.8. Определение граничного значения а.ПС путем сопоставления аПС и зпрод для испытанных нефтеносных пластов

Рис. 1.9. Обоснование граничных характеристик коллекторов ачимовских отложений Западной Сибири.

а, б - см. по тексту

1.3.2 Корреляционные способы

При обосновании количественного критерия "келлектор-неколлектор" корреляционным способом используется, в основном, петрофизическая информация. Для этих целей выполняются следующие построения.

1. Сопоставление обшей пористости Кп и эффективной Кп,эф (для газовых залежей) или динамической Кп,дин (для нефтяных залежей) пористости, где Кп,эф = Кп (1 - Kво), Кп,дин = Кп (1 - Kво - Kно), Kво - остаточная (неснижаемая) водонасыщснность, Кно - остаточная нефтенасыщенность.

В данном случае под величиной Kно понимают содержание остаточной нефти, неизвлекаемой из породы при заводнении. Значения Кно находят по результатам лабораторного моделирования процессов вытеснения нефти водой или прямым определением экстракционным методом на герметизированных образцах керна, отобранного на ПЖ с водной основой.

Очевидно, что выполнение условия Кп,эфп,дин) > 0 свидетельствует о наличии в породе эффективного пустотного пространства, которое может быть занято нефтью или газом. Граничные значения Кп,гр и Кпр,гр отвечающие условию Кп,эфп,дин) = 0, устанавливают по корреляционным графикам между Кп и Кп,эфп,дин), Кпр и Кп,эфп,дин). Пример подобных построений приведен на рис. 1.10. Фактически описанный подход равноценен отысканию на графиках Kп - Kво и Kпр - Kво значений Кп и Кпр, для которых Kво становится меньше 1(или 1 - Kво).

2.Сопоставление пористости Кп и эффективной проницаемости Кпр,эф где Кпр,эф - проницаемость при наличии в пустотном пространстве исследуемого образца остаточной (неснижаемой) водонасыщенности.

Рис. 1.11. Сопоставление относительной эффективной проницаемости (Котнпр,эф) с пористостью Кп (вверху) и абсолютной проницаемостью Кпр(внизу)

По физическому смыслу величина пористости, соответствующая нулевому значению эффективной проницаемости, является граничной. Эта величина на статистическом уровне делит пласты на проницаемые и непроницаемые. Значения Кпр,эф находят по результатам лабораторного моделирования процессов фильтрации через образцы пород газа или нефти в присутствии остаточной воды. Принцип определения ясен из рис. 1.11.

Преимуществом данного способа по сравнению с первым является использование в качестве значимой фильтрационной, а не емкостной характеристики коллектора.

Рис. 1.10. Сопоставление динамической пористости Кп,дин с пористостью Кп

Рис. 1.12. Сопоставление остаточной Kво и текущей Кв водонасыщенности с проницаемостью Кпр. Даулетабадское месторождение

Рис. 1.13. Сопоставление приращений водонасыщенности ?Кв и нефтенасыщенности ?Кн парных скважин с пористостью Кп. Оренбургское месторождение

3. Установление наличия либо отсутствия проникновения фильтрата ПЖ в пласты, которые определяются по результатам специальных исследований керна. При этом оценивается превышение измеренных значений текущей водонасыщенности (Кв) над остаточной водонасыщенностью (Кпр,эф).

Возможны два варианта реализации определений, отличающихся способами измерения Kв и Kво. В одном из них Кк измеряется прямым дистилляционно-экстракционным способом на предварительно герметизированных на скважине образцах пород, отобранных из продуктивных пластов на водной ПШ, а Kво - на тех же образцах капилляриметрическим способом. Поскольку подвижная вода могла проникнуть только в проницаемые породы, то к коллекторам относят образцы, для которых (Кв - Kво )> 0. Абсцисса точки (Кв - Kво) = 0 определяет нижнее граничное значение проницаемости коллекторов (рис. 1.12).

Во втором варианте сопоставляются величины водо- и нефтенасыщенности, определенные прямым дистилляционно-экстракционным способом на образцах пород, отобранных из продуктивных коллекторов в соседних скважинах, которые пробурены на ПЖ с водной и нефтяной основой. Приращение ?Кв или ?Кн, установленное для коррелируемых пластов в двух скважинах, свидетельствует о наличии проникновения водного или углеводородного

фильтрата ПЖ в пласт, т.е. о том, что этот пласт является коллектором. Приведенное на рис. 1.13 сопоставление по 3-м парам базовых скважин, пробуренных на Оренбургском месторождении на водной и углеводородной ПЖ, свидетельствует о том, что коллекторы присутствуют практически во всем диапазоне изменения пористости.

4.Анализ результатов измерения минерализации воды в поровом пространстве образцов керна. Вследствие проникновения в поры коллектора фильтрата ПЖ. обладающего иной по сравнению с пластовой водой минерализацией, текущая минерализация воды в порах будет различной в породах-коллекторах и неколлекторах. При разбуривании разрезов на пресной (по сравнению с пластовой водой) ПЖ минерализация воды в коллекторах будет меньшей, чем в неколлекторах (рис. 1.14); при разбуривании на минерализованной ПЖ - наоборот.

5. Сопоставление относительной глинистости

згл = Кгл/(Кгл + Кп)

с Кп или Кпр. На этом сопоставлении (рис. 1.15) линии постоянных значений згл делят совокупность точек для пород в разрезе на коллекторы и неколлекторы, а область, соответствующую коллекторам, - на подобласти (классы) существования пород с различными коллекторскими свойствами.

Значения згл гр изменяются от района к району и от степени метаморфизма пород. Для молодых (кайнозойских) терригенных продуктивных отложений со значительным содержанием монтмориллонитового цемента згл,гр составляет 0,3 - 0,4 (Северный Кавказ); для большей части продуктивных отложений мезозоя и верхнего палеозоя Волго-Уральской провинции, Западной Сибири, Мангышлака оно равно 0,4 - 0,5 при глубине залегания коллекторов до 4000 м; для глубоко залегающих (более 4000 м) пород палеозоя и мезозоя Днепровско-Донецкой разрезов Волго-Уральской провинции, ДДВ, Мангышлака с высокой минерализацией пластовых вод (Cв > 100 - 150 г/см3) и незначительной активностью глинистого каолинитово-гидрослюдистого цемента зависимость выполаживается в области небольших значений згл и становится более крутой в области неколлекторов. С уменьшением минерализации пластовых вод (большинство нефтегазовых месторождений Западной Сибири) и ростом активности глин зависимость спрямляется, имея примерно одинаковый наклон во всем диапазоне изменена згл. При дальнейшем снижении минерализации вод и повышении активности глинистого материала (нефтяные месторождения о. Сахалин, ачимовская толща Большого Уренгоя) зависимость бп и згл становится вогнутой с ростом крутизны в области коллекторов.

Рис. 1.14. Сопоставление минерализации воды в поровом пространстве образцов керна СCl с проницаемостью Кпр (по Коростышевскому)

Рис. 1.15. Сопоставление коэффициентов пористости Кп и массовой глинистости Cгл для разделения терригенных пород на коллекторы и неколлекторы по параметру згл, (продуктивные отложения девона).

Коллекторы: 1 - хорошие (Кпр > 200мД); 2 - средние и плохие (200мД > К^ > 2мД); 3 - неколлектор впадины (ДДВ), Северного Кавказа и Прикаспия згл,гр достигает 0,5 - 0,6.

6. Сопоставление относительной глинистости згл с относительной амплитудой кривой собственной поляризации пород (бпс), определяемой как бпс =?Uпс/Es , где ?Uпс - амплитуда ПС в интерпретируемом пласте, Es - максимальная амплитуда ПС в исследуемом интервале разреза против наиболее чистых неглинистых песчаников.

Конкретный вид зависимости между згл, и бпс несколько различается для разных районов (рис. 1.16).

В среднем для коллекторов с рассеянной глинистостью характерны значения бпс,гр = 0,4 - 0,5; для слоистых глинистых коллекторов - 0,2 - 0,3. При равных условиях бпс,гр несколько ниже для газоносных отложений чем нефтеносных. Конкретные значения бпс,гр для изучаемых отложений находят, пользуясь способами определения граничных значений геофизических характеристик по корреляционным зависимостям между бпс,гр, Кпр, Кп, Кгл и результатами испытаний пластов.

Рис. 1.16. Сопоставление относительной глинистости згл с относительной амплитудой ПС апс для продуктивных отложений Широтного Приобья (1), Южного Мангышлака (2), ачимовской свиты Большого Уренгоя (3), Лянтор (4).

7. Сопоставление общей пористости, определенной по комплексу НГК-АК, с пористостью по БК (объемная водонасышенность, равная произведению Кп Кв). Методика предложена В.И. Дузиным для выделения порово-трещинно-каверновых карбонатных коллекторов нижнего девона Западно-Лекейягинского месторождения (Ненецкий автономный округ Архангельской области). Эта методика была рассмотрена на экспертно-техническом совете ГКЗ МПР России и рекомендована для использования при подсчете запасов. К коллекторам относятся интервалы, где Кпнгк+ак - КпКв > 3%. Граничное значение приведенной разности (3%) принято как произведение средних для рассматриваемых коллекторов величин пористости (Кп,ср = 8%) и остаточной нефтенасыщенности (Кно,ср = 36%). Таким образом, в качестве эффективных толщин выделяются интервалы разреза, содержащие подвижную нефть.

К сожалению, точно такие же коллекторы, как в нефтенасыщенной по испытаниям части разреза, выделяются в его водонасыщенной части. Авторы методики объясняют эту ситуацию повышающим проникновением фильтрата ПЖ в пласт. В связи с изложенным оценка характера насыщенности по стандартному комплексу ГИС не реализуется и положение ВНК определяется только по данным испытаний. Пример выделения и оценки коллекторов по описанной схеме приведен на рис. 1.17.

Существуют и другие способы обоснования количественных критериев коллектора, основанные на установлении наличия эффективного пустотного пространства в породе или эффективной проницаемости.

Рис. 1.17. Выделение коллекторов и оценка параметров по скважине Леккейягинского месторождения (по В. И. Дузину и Е.П. Симоненко)

1.3.3 Особенности выделения коллекторов с использованием количественных критериев

Выделение коллекторов с использованием количественных критериев носит статистический, а не детерминистский, как при использовании качественных признаков, характер. Однако, если определение граничных значений выполнено методически верно на надежной петрофизической основе, то результаты выделения являются статистически надежными. Суммарная по достаточно большой выборке эффективная толщина определяется без смещения, хотя очевидно, что при использовании граничных значений для отдельных пластопересечений возможны ошибки обоих знаков.

Рассматривая способы обоснования количественных критериев коллектора, нельзя не отметить частовстречающуюся ошибку в обосновании эффективных толщин с использованием не одного, а нескольких количественных параметров или одновременного использования прямых признаков и количественного критерия (например, Кпр,гр). Действительно, получив каким-либо способом граничное значение параметра, можно, используя различные зависимости, найти соответствующие ему граничные значения и параметров. Очевидно, что если граничное значение какого-либо параметра получено на статистическом уровне с разделением обучающей выборки на проницаемые и непроницаемые пласты (образцы) одновременное использование в качестве граничных двух или более параметров непременно приведет к искусственному занижению эффективных толщин. Точно так же нельзя, выделив эффективные толщины в какой-либо скважине (интервале) по количественному критерию, исключать из них затем пласты из-за отсутствия против них прямых признака коллектора.

Рис. 1.18.Сопоставление пористости и проницаемости

Для обоснования изложенных положений приведем следующие доводы. Пусть граничное значение пористости Кп,гр, равное, например, 6%, получено по результатам статистической обработки данных выделения коллекторов по прямым качественным признакам. При этом, естественно, суммарная эффективная толщина коллекторов, выделенная по Кп,гр, соответствует реальному соотношению в разрезе проницаемых и непроницаемых интервалов. Построим для изучаемой части разреза попластовое сопоставление пористости и проницаемости рис. 1.18). Суммарная эффективная толщина коллекторов как следует из вышеизложенного, состоит из пластов, лежащих на графике выше линии 1 -1, для которых выполняется условие Кп > Кп,гр.

Кроме этого из сопоставления следует, что граничному значению пористости формально соответствует граничная проницаемость Кп,,гр = 0,07 мД.

Пусть для пластов изучаемого разреза кроме пористости определена и проницаемость (по данным ЭК, ГДК или по керну). Возникает желание повысить достоверность выделения коллекторов и кроме Кп гр дополнительно использовать в качестве граничного и Кпр,гр. В этом случае из числа проницаемых неминуемо будут исключены пласты, лежащие на графике левее линии 2-2. Ясно, что в этом случае суммарная эффективная толщина коллекторов будет искусственно занижена. Еще большее занижение возникнет при использовании еще одного количественного критерия (например, при определении глинистости по ГИС и наличии петрофизической связи Кп - Кгл).

Несмотря на очевидность изложенных положений, во многих отчетах по подсчету запасов допускается одновременное применение нескольких количественных критериев. Еще чаще количественные критерии применяются вместе с качественными признаками, что также неверно.

Рассмотрим еще одну особенность выделения коллекторов с использованием количественных критериев. Пусть на одном из месторождений количественный критерий (граничное значение пористости Кп,гр) был установлен по базовым скважинам, в которых геолого-технические условия проведения ГИС позволили выделить коллекторы традиционным способом по наличию глинистых корок, связанных с проникновением фильтрата ПЖ в проницаемые пласты. Значение Кп определялось с использованием статистической обработки путем построения куммулят для двух подвыборок пластов: с наличием и отсутствием глинистых корок.

Важно указать, что суммарная эффективная толщина при выделении коллекторов по прямым признакам и с использованием Кп одинакова, так как количество пластов-коллекторов с Кп < Кпгр равна количеству пластов-неколлекторов с Кп> Кп гр.

Однако наиболее важно то, что средняя пористость пластов с Кп > Кп гр будет больше средней пористости коллекторов, выделенных по прямым качественным признакам. Естественно, что и величины Кнг при выделении коллекторов по количественному критерию будут искусственно завышены по сравнению с реальными.

Рис. 1.19. Определение граничного значения бПС способом пересечения куммулят по числу пластов. Лянторсское месторождение.

При выделении коллекторов по количественным критериям при правильной оценке суммарной эффективной толщины изучаемого объекта ряд выделяемых в качестве коллекторов пластов собственно коллекторами не является, однако по толщине эти пласты компенсируются проницаемыми пластами с Кп < Кп гр. Рассмотрим еще раз сопоставление разрезов одной из скважин, в которой hэф было выделено по прямым качественным признакам и по количественному критерию (рис. 1.20). Для обоих вариантов выделения ?hэф практически равны, однако распределения в разрезе проницаемых интервалов существенно отличаются друг от друга.

Рис. 1.20. Сопоставление результатов выделения коллекторов по прямым качественным признакам (а) и количественному критерию (б)

В этом случае в процессе разведочных работ могут быть допущены следующие ошибки, существенно влияющие на результат.

• Истинная отметка кровли первого коллектора на 41 м ниже установленной по ГИС с использованием количественного критерия Кп гр. В результате будет допущена ошибка в построении структурной карты и подсчетного плана.

• При опробовании в колонне интервала 1313 - 1337 м приток пластового флюида не должен быть получен из-за отсутствия в интервале пластов-коллекторов. На этом основании будет сделан ошибочный вывод о необходимости исключения из суммарной эффективной толщины выделенных по данным ГИС пластов-коллекторов и, как следствие, вывод о неадекватности алгоритма выделения проницаемых интервалов.

• При возможном опробовании интервала 1356 - 1386 м будет получен приток пластового флюида, и тогда из-за отсутствия в интервале выделенных пластов-коллекторов порового типа будет сделан вывод о развитии в нем коллекторов, например, трещинного типа.

Таким образом, установлены следующие особенности методики обоснования подсчетных параметров и в целом технологии проведения геологоразведочных работ при выделении коллекторов по количественным критериям.

1) Поинтервальные испытания пластов в колонне, выполняемые с целью подтверждения нефтегазоносности участков разреза или площади изучаемой залежи, следует выполнять в скважинах, где эффективные толщины выделены по прямым качественным признакам. В скважинах, где эффективные толщины выделены по количественным критериям, испытания целесообразно проводить в интервалах, ФЕС которых выше максимальных для пластов-неколлекторов (с Кп > 7% на рис. 1.19).

2) Геологические построения, связанные с выделением и прослеживанием отдельных продуктивных пластов (профили, схемы опробования и т.п.), следует проводить по скважинам, эффективные толщины в которых выделяются по прямым качественным признакам.

3) Величины Кп и Кнг по данным ГИС следует определять по скважинам, эффективные толщины в которых выделяются по прямым качественным признакам. В скважинах, где выделены по граничным значениям ФЕС, возможна приближенная оценка Кн и Кнг при учете характера распределения в разрезе проницаемых и непроницаемых интервалов.

4) Выделение коллекторов возможно с использованием только одного статистического критерия;

использование нескольких критериев, в том числе совместно с выделением по прямым качественным признакам, неправомочно.

Граничные значения основных параметров (Кп,гр и Кпр,гр) изменяются в широких пределах. Для карбонатных газонасыщенных коллекторов Кпр,гр в большинстве случаев равно 0,2 -1,0 мД, для нефтенасыщенных - 0,4 - 2,0 мД. Этим значениям соответствуют граничные значения пористости, равные 3 - 8% для газонасыщенных пород, 4 - 5% для нефтенасыщенных доломитов и 6 - 8% - для нефтенасыщенных известняков. Минимальные значения Кп наблюдаются для крупнопоровых рифовых коллекторов, максимальные - для тонкопоровых и тонкозернистых пород. Нельзя исключить и то, что низкие значения Кп,гр могут частично объясняться определенной трещиноватостью карбонатных пород.

Для неглинистых газонасыщенных терригенных коллекторов Кпр,гр составляет 1 - 5 мД, для нефтенасыщенных - 2 -10 мД. Соответствующие им граничные значения пористости изменяются еще в больших пределах: они тем меньше, чем древнее и интенсивнее метаморфизованы породы. Так, для нижнекембрийских песчаников Восточной Сибири Кп гр равно 4 - 6% в газонасыщенных и 5 - 7% в нефтенасыщенных интервалах. Для нефтенасыщенных девонских песчаников Урало-Поволжья Кл составляет 10 - 12%, а для песчаников нижнего карбона - 15 - 17%, Для газоносных сеноманских песчаников Западной Сибири величина Кпгр равняется 20 - 27%, для более глубоко залегающих нефтенасыщенных меловых песчаников и алевролитов она уменьшается до 18% и в юрских отложениях - до 11 - 13%.

1.4 Разделение коллекторов по структуре порового пространства

Тип коллектора определяется на основе анализа всей имеющейся геолого-геофизической информации по изучаемому объекту или интервалу разреза.

По данным ГИС с достаточной степенью достоверности возможно разделение коллекторов на три основных типа: поровый, порово-каверновый, трещинный. Более дробное уверенное разделение коллекторов по структуре порового пространства возможно по комплексу данных ГИС, ГТИ, петрофизических исследований и испытаний лишь в редких благоприятных случаях при наличии достаточной информации.

Поровые коллекторы обычно выделяются по наличию прямых качественных признаков. По косвенным количественным критериям выделяют их только в скважинах, в которых по имеющимся материалам ГИС невозможно надежно установить проникновение ПЖ в пласты из-за технологических условий бурения скважин или недостаточности выполненных исследований. При этом пористости пластов превышают нижние граничные значения (Кп > Кп,гр). Петрофизическим признаком порового коллектора является наличие тесных корреляционных связей между фильтрационными и емкостными параметрами пород, а также между физическими свойствами и емкостными параметрами пород.

Порово-каверновые коллекторы не имеют устойчивых прямых качественных признаков и выделяются, как правило, с использованием косвенных количественных критериев. Основные геофизические признаки: расхождение значений Кп, определенных по данным РК (НК, ГГКП) и по АК, на величину, превышающую погрешности определения этого параметра (±2 - 3% от объема пород); как правило Какпркп; превышение общей пористости (поданным РК) над Кп,гр. Другие геофизические признаки (состояние стенки скважины, величина затухания продольных колебаний и др.) являются неустойчивыми и считаются вспомогательными. Для порово-кавернового типа коллекторов характерна меньшая теснота корреляционных связей между физическими параметрами пород и их фильтрационными и емкостными свойствами.

Трещинные коллекторы по геофизическим признакам характеризуются: повышенным затуханием продольных и поперечных акустических колебаний; повышенной интенсивностью волн Лэмба-Стоунли; неравномерным увеличением фактического диаметра скважины; наличием трещин на стенках ствола скважины, фиксируемым на диаграммах высокоразрешающих акустических и электрических сканеров; низкой общей пористостью пластов (меньше нижнего граничного значения, установленного для коллекторов порового типа). Все перечисленные геофизические признаки трещинного коллектора не являются обязательными. Обязательным считается факт установления проникновения фильтрата ПЖ или получения притока флюида при низкой (меньшей граничного значения) общей пористости пород. Наличие трещиноватости в керне и повышенной за счет этого фактора его проницаемости еще не является критерием наличия в разрезе трещинных коллекторов. Трещинные коллекторы не имеют косвенных количественных критериев. Для них не характерны определенные значения Кп,гр взаимосвязь между Кп и Кпр отсутствует. При разбуривании интервалов с трещинными коллекторами часто отмечаются поглощение промывочной жидкости и увеличение скорости бурения, фиксируемые на диаграммах ГТИ.

1.5 Выделение и оценка фильтрационно-емкостных параметров тонкослоистых и трещинных коллекторов по данным высокоразрешающих методов ГИС

Рис. 1.21. Сопоставление результатов выделения пластов по данным FMI (4 правые колонки) с фотографиями керна (левая колонка). Шельф о.Сахалин

Использование обычных видов каротажа для изучения тонкослоистых разрезов с прослоями от нескольких десятков до первых сантиметров приводит к пропуску проницаемых интервалов в перемычках между толстыми пластами-коллекторами и к завышению эффективных толщин за счет не учета тонких плотных или заглинизированных пропластков. Этот учет возможен при применении различных моделей слоистого коллектора, однако при этом необходима достоверная информация о параметрах этих моделей, многие из которых достоверно не оцениваются.

1.5.1 Выделение тонких пластов с использованием микросканеров

В последнее время при исследовании тонкослоистых разрезов все шире начинают применяться электрические и акустические микросканеры, разработанные компанией Schlumberger. При использовании этих приборов возможно получение непрерывной картины поверхности пород стенки скважины. Так, электрический микросканер FMI охватывает практически весь периметр скважины и дает развертку поверхности ствола, аналогичную развертке поверхности керна. При этом возможно выделение отдельных деталей разреза размером от 0,5 см и более.

Высокие возможности выделения тонких пластов различной литологии по данным микросканера подтверждаются непосредственным сопоставлением с фотографиями керна. В качестве примера рассмотрим возможности выделения тонких элементов разреза в интервале общей толщиной 5 м по одному из месторождений шельфа острова Сахалина (рис. 1.21). Из анализа рисунка следует, что в разрезе по данным FMI надежно выделяются:

• массивные продуктивные песчаники (темные зоны на развертке FMI и светлые - на фотографиях керна);

• относительно выдержанные по толщине интервалы неколлекторов, представленных плотными аргиллитами (светлые зоны на развертке FMI и темные - на фотографиях керна);

• тонкие прослои коллекторов во вмещающих непроницаемых породах и наоборот.

Важно указать, что в данном примере изменение литологических характеристик разреза, устанавливаемых по внешнему виду керна, подтверждается результатами определения основных ФЕС - пористости и проницаемости. В частности, пропласток толщиной в 10 см (2166,05 - 2166,15 м) при проницаемости в 500 мД очевидно должен быть отнесен к коллекторам.

По результатам исследований высокоразрешающими методами производится расчленение разреза на пропластки и создается попластовая модель. Данные современных высокоразрешающих методов ГИС, как правило, представлены набором кривых. Например, картина, получаемая микросканером, состоит из более чем 100 кривых; запись наклономера состоит из 4 - 8 кривых в зависимости от модификации прибора. Для разделения на пропластки используется лишь одна кривая. Выбирается та кривая, которая характеризуется наилучшим качеством и коррелируется с данными стандартных методов ГИС, или рассчитывается новая кривая из комбинации исходных. Важно отметить, что разбивка на пласты базируется на относительных различиях между смежными пластами по двум возможным алгоритмам - мин/макс значений или точки перегиба (равенства нулю второй производной). Абсолютные значения свойств или природа контраста не существенны для алгоритма определения границ. В случае, если по кривым наклономера или микросканера обнаруживаются различия свойств смежных слоев, программа автоматически выделит границу.

На рис. 1.22 показан пример создания слоистой модели на основании диаграммы микросканера с шагом дискретизации 3 см. Значения удельного сопротивления, зарегистрированного его электродами нормированы по показаниям микробокового каротажа. Границы пропластков определяются на основе кривой нормализованного удельного сопротивления, зарегистрированного прижимным башмаком микросканера, SRES (слева), с помощью одного из двух алгоритмов (мин/макс амплитуды и точки перегиба). Для уменьшения числа выделяемых пластов входные данные микросканера сглаживаются для удаления высокочастотного шума (< 3 см).

1.5.2 Оценка параметров тонких пластов

После выделения в разрезе пластов различной толщины необходима оценка их петрофизических характеристик по результатам ГИС. Результаты большинства методов ГИС, несмотря на достаточно большую глубинность, в условиях тонкослоистого разреза или в одиночных тонких пластах не обеспечивают надежного выделения и оценку геофизических параметров тонких прослоев коллекторов.

Рис. 1.22. Пример разбивки на пласты при построении слоистой модели.

а - диаграмма микросканера, б - разбивка на пласты по алгоритму min/max амплитуды, в - разбивка на пласты по алгоритму точки перегиба

С другой стороны, микрометоды - микрозонды, микробоковой, пластовый наклономер, а также электрический и акустический микросканеры обеспечивают выделение тонких пропластков, однако из-за малой глубинности не позволяют оценить геофизические параметры коллекторов в незатронутой проникновением части пласта.

Для оценки петрофизических параметров прослоев коллекторов тонкослоистых разрезов компанией Schlumberger разработана методика SHARP; в основу которой положен принцип последовательных итерационных конволюций геофизических параметров геологической модели разреза.

Методика предусматривает комплексное использование результатов микрометодов с высокой разрешающей способностью и методов ГИС, обладающих достаточной глубинностью для оценки геофизических характеристик пород. По кривым микрометодов или по данным микросканеров проводится детальное расчленение разреза и строится морфологическая модель разреза. Затем строится первое приближение геофизической модели тонкослоистого разреза. Геофизические параметры глинистых и плотных пропластков задаются по значениям в толстых пластах, залегающих по соседству с исследуемым интервалом. Геофизические параметры коллекторов задаются на основании результатов интерпретации комплекса ГИС по стандартной методике и петрофизической модели. Затем с помощью специальных фильтров проводится конволюция параметров геофизической модели разреза и получение расчетных кривых отдельных методов ГИС, сравнение расчетных и зарегистрированных кривых, уточнение отдельных параметров модели разреза и повторная конволюция. Итерация повторяется до получения приемлемой невязки между расчетными и зарегистрированными кривыми методов ГИС. Последовательность этапов работы по методике SHARP представлена в табл. 1.2.


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.