7.1. Оперативная обработка геофизической информации и комплексная интерпретация
Литолого-стратиграфическое расчленение разреза скважины по данным ГИС включает следующие операции: увязку диаграмм различных методов по глубине; определение границ, мощностей и глубины залегания пластов; оценку литологической характеристики пластов и их стратиграфической приуроченности.
Для решения задач по разрезу в целом применяются диаграммы обязательного комплекса исследований, выполняемых по стволу скважины в масштабе 1:500. В перспективных интервалах используются результаты детальных геофизических исследований, выполняемых в масштабе 1:200.
Увязку диаграмм различных методов по глубине выполняют в пластах с наиболее четко выраженными границами. Этому условию соответствуют границы пластов с резко различными физико-геологическими свойствами (например, глина - известняк, глина -песчаник, плотная порода - высокопористый коллектор и т.д.). Может также использоваться отбивка на диаграммах башмака колонны. За истинную глубину принимаются показания стандартного каротажа. Увязку глубин ГИС ГТИ осуществляют по сопоставлению с механическим каротажем.
Границы мощностей пластов определяются по установленным для каждого метода правилам, при этом предпочтение отдается методам, наиболее четко фиксирующим границы пластов (БК, БМК, МК, БКЗ и т.д.).
Литологическая характеристика выделенных пластов оценивается по комплексу геофизических методов и результатам анализа шлама, керна. Большое значение при литологическом расчленении разреза по ГИС и ГТИ имеет априорная информация по ранее пробуренным скважинам. При этом используются данные геолого-технического наряда, прогнозные и сводные геолого-геофизические разрезы. Совместное применение данных ГИС и ГТИ позволяет уточнить местоположение (глубину) нечетких по ГТИ границ, определить мощность пластов, уточнить литологический состав пород, особенно в интервалах с большим содержанием обвальных пород.
Определение стратиграфической приуроченности пород по данным ГИС выполняют на основе выделения на диаграммах геофизических реперов и сопоставления с ГТН и прогнозными геолого-геофизическими разрезами. В качестве реперов, как правило, используются регионально выдержанные по геологическим свойствам и мощности пласты, соответствующие определенным стратиграфическим горизонтам и имеющие характерную форму кривых на диаграммах ГИС, позволяющую его легко выявлять. В каждом геологическом регионе такие реперы паспортизуются и им присваивается обозначение. В некоторых случаях в качестве реперов используются не пласты, а границы смены отложений.
Применение методики комплексной интерпретации ГТИ и ГИС при литолого-стратиграфическом расчленении разреза рассмотрим на примере исследований в группах нефтегазоносных провинций.
Группа I. В Волго-Уральской и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинциях в большинстве случаев литолого-стратиграфическое расчленение разреза не вызывает существенных трудностей. Этому способствует высокая степень изученности разреза, выдержанность осадочных формаций в пределах значительных площадей и общность их геолого-физических свойств, наличие в достаточном количестве регионально распространенных реперов.
Литологическое расчленение терригенной части разреза обычно не вызывает затруднений по данным механического каротажа и эпизодическим анализам шлама. Аргиллиты и алевролиты характеризуются обычно более низкими значениями механической скорости по сравнению с песчаниками. Кривая механического каротажа хорошо коррелируется с кривой ПС.
Литологическое расчленение карбонатной части разреза довольно часто является сложной задачей, что усугубляется высокой (5-7 м/ч) механической скоростью проходки, ограничивающей применение расширенного комплекса методов ГТИ. По данным механического каротажа карбонатная часть разреза дифференцируется недостаточно четко, хотя с увеличением глинистости и пористости известняков и доломитов наблюдается возрастание v(рис. 27). Низкими значениями (1-3 м/ч) отмечаются пласты ангидритов. В мергелях и глинистых доломитах наблюдается возрастание механической скорости в 1,5-2,5 раза по сравнению с его значениями в плотных известняках.
В карбонатной части разреза (турнейские и фаменские отложения), представленной известняками и доломитами, проводить литологическое расчленение практически невозможно, так как изменение vочень незначительное и не наблюдается закономерность в ее изменении при бурении в известняках и доломитах. Для литологического расчленения разреза решающая роль здесь принадлежит методам анализа шлама (макро- и микроописание, карбонатность, плотность). Втерригенной части разреза информативность кривой vповышается. Пористые песчаники характеризуютсяповышением vв 1,5-1,8 раза по сравнению со значениями в аргиллитах и алевролитах. В связи с частым переслаиванием указанных пород механический каротаж необходимо комплексировать с анализом шлама, причем последний необходимо отбирать непрерывно или с дискретностью не более 1-2 м.
Рис. 27. Литологическое расчленение по скв.3 Западно-Ножевской площади (Пермское Прикамье).
Для успешного решения задачи литологического расчленения девонских отложений данной группы провинций методы ГТИ необходимо комплексировать с ГИС. Для привязки информации, получаемой по ГТИ необходимо использовать опорные пласты или реперы. В качестве таковых используются повсеместно распространенные и выдержанные по мощности пласты, которые уверенно выделяются по кривой v, данным анализа шлама и кривым электрометрии или радиометрии. Так, для Пермского Прикамья при проведении ГТИ в качестве реперов используется кровля верейских аргиллитов, известняк в кровле турнея. В Коми АССР (Усинское месторождение) в качестве реперов выделены в верхнепермских отложениях пористые песчаники, в каменноугольных отложениях – глинистые известняки намюрского возраста и ангидриты серпуховского горизонта, в верхнедевонских отложениях – карбонаты доманикового горизонта.
Стратиграфическое расчленение разреза в процессе бурения не представляет трудности, если стратиграфические границы совпадают с литологическими. При разбуривании «монотонной» толщи известняков или доломитов (например, верхнедевонско-турнейский карбонатный комплекс Башкирии) стратиграфическое расчленение представляет собой сложную задачу, успешное решение которой часто невозможно без данных ГИС, лабораторных анализов каменного материала и геолого-геофизической информации по ранее пробуренным скважинам. В данном случае рекомендуется использовать циклостратиграфический метод, позволяющий дифференцировать крупные стратиграфические комплексы на менее крупные единицы – циклиты, имеющие трансгрессивно-регрессивный характер и обусловленные внутриформационными перерывами в осадконакоплении. В карбонатах регрессивная часть седиментационного циклита часто отсутствует, и в основании его залегают обычно глинистые известняки, соответствующие началу трансгрессии. Выше в более спокойной обстановке формируются органогенные и хемогенные карбонатные породы. Наличие в нижних частях циклитов глинистых разностей пород позволяет использовать их в качестве реперов для ориентации в разрезе в процессе бурения и стратиграфического расчленения разреза, так как в каждом стратиграфическом горизонте выделяется от одного до нескольких циклитов, причем границы подошвы или кровли циклитов совпадают с границами горизонтов.
Группа II. Сложные горно-геологические и технологические условия проводки скважин в Прикаспийской нефтегазоносной провинции, Предуральской нефтегазоносной и Припятской нефтеносной областях значительно затрудняют решение задачи литологического и особенно стратиграфического расчленения разреза в процессе бурения. Бурение глубоких скважин ведется преимущественно роторным способом. При бурении скважин в надсолевых отложениях применяется и турбинный способ. Механическая скорость бурения довольно низкая и составляет обычно 2-4 м/ч, снижаясь в продуктивной подсолевой карбонатной толще до 0,6-1,5 м/ч, наибольшая ее величина наблюдается при разбуривании соленосного комплекса (до 20-30 м/ч) и терригенных отложений надсолевого комплекса (10-15 м/ч). При бурении широко применяются известково-битумные растворы и глинистые растворы с добавками нефти. Плотность буровых растворов при вскрытии подсолевых отложений с зонами АВПД достигает 2,10-2,15 г/см (месторождение Тенгиз).
Наиболее эффективно расчленение производится в надсолевой части разреза и соленосном комплексе. Надсолевые отложения представлены терригенными породами с прослоями известняков, доломитов и мергелей. Наибольшая мощность надсолевого комплекса (~ 4 тыс. м) наблюдается в Прикаспийской нефтегазоносной провинции. Мощность галогенных отложений изменяется от десятков и сотен метров (Предуральский прогиб) до 1,5-2 тыс.м (Прикаспийская нефтегазоносная провинция). Надсолевые отложения хорошо дифференцируются по механическому каротажу. Наиболее высокие значения vв надсолевых отложениях приурочены к песчаникам, особенно пористым. Алевролиты, аргиллиты и карбонатные породы характеризуются уменьшением величины v. Для литологического расчленения последних достаточно в комплексе с механическим каротажем проводить анализ шлама и керна. Пласты-коллекторы выделяются по увеличению v, поглощению бурового раствора, росту газонасыщенности бурового раствора и люминесценции шлама. Вход в галогенные породы легко определяется по резкому (в 5-7 раз) возрастанию v. Прослои гипс-ангидритовых пород, известняков и доломитов также хорошо выделяются по резкому уменьшению v(рис. 28). Анализ шлама (микро- и макроописание, карбонатность, плотность) позволяет выделять литологические особенности пород, слагающих прослои. В некоторых случаях для решения задач стратиграфии помимо методов ГТИ приходится привлекать геофизические методы (сейсморазведку и ГИС).
Наиболее сложной проблемой при проведении ГТИ является литолого-стратиграфическое расчленение подсолевого комплекса, когда необходимо использовать нормализованную механическую скорость проходки с привлечением обязательного комплекса анализа шлама и дополнительных методов (гамма-спектрометрии, ИК-спектроскопии и др).
Рис. 28. Литологическое расчленение разреза по скв. 29 площади Тенгиз (Мангышлак).
Стратиграфическое расчленение подсолевой части разреза в большинстве случаев невозможно без детальных лабораторных исследований шлама и керна.
Группа III. Литолого-стратиграфическое расчленение разреза в условиях Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции осложняется высокими скоростями бурения: при разведке оно достигает 21-23 м/ч, а при эксплуатационном бурении – 35-40 м/ч. Высокие значения v не позволяют осуществлять отбор шлама с высокой частотой (3-5 м) в связи с чем информация, получаемая с помощью механического каротажа, приобретает особое значение. Разбуривание глинистых пород сопровождается резким уменьшением механической скорости бурения и увеличением давления бурового раствора в нагнетательной линии Рвх. (рис. 29).
Рис.
29. Литологическое расчленение разреза
(Самотлорская площадь)
Вход в пласты-коллекторы сопровождается ростом v и падением Рвх. Наблюдается также поглощение бурового раствора. Для построения литологической колонки необходимо эпизодически (через 10-15 м) отбирать шлам из интервалов, характеризующихся различными значениями v, с тем, чтобы выявить характер зависимости между величиной v и литологией пород. Стратиграфическое расчленение разреза целесообразно проводить после проведения ГИС по комплексу геофизических и геолого-технологических исследований. При вскрытии триасовых и юрских отложений в процессе бурения разведочных скважин отбор шлама необходимо осуществлять через 3-5 м с выполнением обязательного комплекса исследований. При вскрытии карбонатных коллекторов и битуминозных глинистых пород частоту отбора шлама необходимо увеличивать до 1-2 м с расширением комплекса применяемых методов ГТИ.
Группа IV. Сложное геологическое строение провинций, входящих в данную группу, наличие зон АВПД, большая глубина скважин – все это значительно затрудняет оперативное изучений разреза. Механическая скорость бурения низкая и составляет 1,7-2,2 м/ч (Северный Кавказ, Туркмения, Узбекистан) и даже 1,2-1,5 м/ч (Украина, Грузия). Бурение ведется преимущественно роторным способом с применением утяжеленных глинистых растворов с добавками нефтепродуктов и известково-битумных растворов.
Меловые, палеогеновые и неогеновые отложения Северо-Кавказско-Мангышлакской и палеогеновые отложения Южно-Каспийской нефтегазоносных провинций хорошо расчленяются по данным механического каротажа с привлечением информации по шламу (рис. 30). Для точной привязки пластов к глубине необходимо привлекать методы ГИС. Частота отбора шлама диктуется решаемыми задачами и обычно составляет 5, реже 10 м.
Литолого-стратиграфическое расчленение меловых, палеогеновых, неогеновых отложений (Аму-Дарьинская нефтегазоносная провинция) и мезозойско-кайнозойских отложений (Днепропетровская нефтегазоносная область), представленных терригенными и карбонатными породами, производится только в комплексе ГТИ с геофизическими методами. Литологическое и стратиграфическое расчленение глубокозалегающей части разреза является довольно сложной задачей. Эффективность применения механического каротажа при выделении глубокозалегающих коллекторов Северного Кавказа составляет около 60%, причем величина v при входе в коллектор повышается незначительно. Оптимальный интервал регистрации продолжительности бурения (шаг квантования) должен быть 0,5 м. Для учета технологических факторов целесообразно рассчитывать нормализованную скорость с введением поправки на износ долота. При выделении трещинных коллекторов хорошие результаты дает расходометрия.
Отбор шлама, ввиду низких скоростей бурения, производится через 1-2 м с выполнением обязательного комплекса.
В продуктивных частях разреза необходимо использовать дополнительные методы ГТИ с обязательным комплексированием с методами ГИС с обязательным комплексированием с методами ГИС и лабораторными анализами проб шлама и керна. Таким образом, эффективность применения ГТИ для литолого-стратиграфического расчленения различна и зависит от многих природных и технологических факторов.
Комплексирование методов ГТИ с сейсморазведкой, ГИС и лабораторных исследований шлама и керна позволяют проводить литолого-стратиграфическое расчленение даже при бурении скважин в сложных геолого-технических условиях.