Интерпретация данных ГИС на базе системно-структурного подхода учебн

необходимо выполнить геологическую интерпретацию материалов ГИС. Для интерпретации важны не столько сами значения отдельных геофизических параметров, сколько соотношения между ними.

Интерпретация данных ГИС является обратной задачей, содержание которой сводится к тому, что по физическим параметрам, измеренным в процессе каротажа, определяют литологию пород, выделяют пласты-коллекторы, количественно оценивают интенсивность проявления наиболее важных геологофизических свойств коллекторов и вмещающих их пород.

Сложность этой задачи и присущая ей в силу обратного характера высокая степень неоднозначности преодолеваются за счет комплексирования методов ГИС, использования эвристических методов регуляризации, детального и глубокого изучения петрофизических связей.

Очень важной при геологической интерпретации данных ГИС является проблема увязки данных керна, ГИС и гидродинамических исследований. Как известно, сведения, полученные

врезультате наблюдений и измерений, выполняемых при разведке нефтяных и газовых залежей и месторождений других полезных ископаемых, относятся к пространственно разобщенным элементам земной коры, в совокупности непосредственно отражают состав и свойства лишь незначительной доли объема изучаемого объекта, носят фрагментарный характер. Даже при бурении разведочных скважин керн отбирается не по всему стволу скважины, в основном имеет место проходка ствола скважины трехшарошечным долотом без выноса керна. Участки перфорации, проводимой в процессе скважинных испытаний, также составляют незначительную часть от общей длины скважины.

Кроме того, различные геологические, геофизические и промысловые показатели определяются и измеряются на разных элементах объема, не совпадающих друг с другом как по месту

впространстве, так и по форме и размерам, т.е. стоят на различ-

31

ных ступеньках иерархической лестницы разреза скважины – изучаемого геологического объекта как системы.

Достаточно детальной геологической моделью скважины может служить послойное промыслово-геологическое описание ее разреза. При бурении со сплошным отбором керна такие описания могли бы основываться на коллекторской документации керна, скорректированной и пополненной с учетом данных лабораторного изучения того же керна и проб флюидов, материалов геофизических и гидродинамических скважинных исследований. Однако фактически в практике изучения нефтяных и газовых месторождений основой для составления послойных описаний разрезов скважин служат материалы ГИС, проинтерпретированные с учетом других скважинных наблюдений. Чтобы охарактеризовать изменчивость объекта исследования (разреза скважины) по глубине, задается последовательность пластов, выделенных по материалам ГИС, к которым с большей или меньшей долей условности привязываются результаты лабораторного изучения керна и скважинных испытаний, характеризующих элементы разреза скважины различного с точки зрения иерархии уровня. Следует отметить, что какой-либо геофизический параметр по зависимости типа «показания ГИС как функция геолого-физических параметров» определяется не в отдельной точке разреза, а по какому-либо интервалу (пласту) скважины. Поэтому весь разрез делится на относительно однородные участки, а затем находятся характерные усредненные показания для каждого пласта. Использование интегральных кривых ГИС весьма эффективно при литологическом расчленении разрезов скважин и при проведении межскважинной корреляции.

Важнейшим документом геологической службы, характеризующим скважину как систему, является литологостратиграфическая колонка, содержащая сведения о положении границ пластов и их толщинах, литологическом составе и стратиграфической принадлежности пород, которыми пласты сло-

32

жены, о наличии пластов-коллекторов и характере их насыщения. Единственной непрерывной основой, на которую опирается такая колонка, обычно являются диаграммы ГИС.

Для изучения литологического состава пород используется, как известно, большое количество методов ГИС в различных сочетаниях. Оптимальный комплекс ГИС выбирается в зависимости от конкретных геологических условий разреза. Это связано с тем, что каждый из методов ГИС обладает разной эффективностью при «узнавании» той или иной литологической разновидности пород. Так, в терригенно-карбонатном разрезе скважин нижнего карбона месторождений юга Пермского края высокопористые песчаники (коллекторы) уверенно фиксируются отрицательными аномалиями на диаграммах потенциалов собственной поляризации ПС и естественной радиоактивности ГК, положительными приращениями на микрозондах МЗ, сужением диаметра скважины за счет образования глинистой корки на стенках скважины на кавернограмме ДС. Глинистые породы уверенно отбиваются по высоким значениям ПС и ГК, характеризуются низкими показаниями при нулевом приращении на МЗ, увеличенным диаметром скважины за счет вымывания глин и образования каверн в процессе бурения, минимальными показаниями нейтронного каротажа НГК. Алевролитам, алевропесчаникам и песчано-глинистым разностям пород отвечают нечетко выраженные экстремальные показания на кривых ПС, МЗ, ГК, НГК, ДС (см. рис. 1.1). Все это позволяет при достаточной изученности разреза по керновым данным, опираясь на известные петрофизические зависимости, с помощью кривых ГИС с относительно высокой надежностью выделять и классифицировать основные и промежуточные литологические разности пород, используя в конкретной ситуации наиболее эффективные геофизические методы. В карбонатной части разреза существующий комплекс ГИС обычно обеспечивает надежное выделение глинистых и плотных разностей карбонатных пород и некоторых типов карбонатных коллекторов. Кривая ПС для расчле-

33

нения карбонатных пород малопригодна. Плотные известняки и доломиты узнаются по повышенным показаниям НГК и низким показаниям ГК и плотностного каротажа ГГК. Против пористых карбонатных пород наблюдается обратная картина – минимальные показания НГК и повышенные ГК и ГГК. Карбонатные коллекторы фиксируются также по уменьшению диаметра скважины ДС и положительным приращениям на микрозондах МЗ. Весьма информативен при литологическом расчленении карбонатного разреза акустический каротаж АК.

Однозначное решение задачи литологического расчленения разрезов скважин по данным ГИС далеко не всегда достижимо. Это связано с очень большим разнообразием типов горных пород, широким распространением переходных разновидностей пород, непостоянством природных факторов и технологических условий проводки скважин, вносящих искажения в показания ГИС. Неоднозначность рекомендаций по использованию того или иного комплекса ГИС подтверждает необходимость творческого системного подхода к интерпретации данных ГИС, высокую значимость учета конкретных геологических и технических условий, максимально полного использования всей геологопромысловой информации и обоснованного комплексирования методов ГИС.

При выделении пластов и прослоев лучше всего следовать правилам, разработанным в электрическом каротаже, где для установления границ пластов и определения характера насыщения пластов-коллекторов используются методы электрического каротажа в различных модификациях (боковое каротажное зондирование БКЗ, боковой БК, микробоковой МБК и индукционный ИК каротажи).

При определении по данным ГИС границ крупных стратиграфических подразделений (подсистем в разрезе скважины как системы) возникает необходимость в выделении опорных пластов. К опорным пластам (элементам подсистемы) предъявляются следующие основные требования: хорошая выдержан-

34

ность по площади; четкая геофизическая характеристика, резко отличная от характеристики их окружения и легко выявляемая при анализе стандартных диаграмм ГИС; приуроченность к стратиграфическим границам или палеонтологически охарактеризованным комплексам. Опорные пласты, прилегающие к важнейшим стратиграфическим границам и обладающие характерными особенностями (физическими свойствами) при записи кривых ГИС, являются своеобразными стратиграфическими реперами, с помощью которых в ряде случаев можно прослеживать границы на больших территориях. Выделение четких реперов позволяет успешно проводить корреляцию межреперных пространств.

При всем многообразии традиционных «ручных» методов геологической интерпретации материалов ГИС все они реализуются по одной схеме: вначале разрез скважины расчленяется на внутренние относительно однородные участки-слои; затем определяются литологический состав, стратиграфическая принадлежность выделенных слоев и характер насыщения тех из них, которые сложены породами-коллекторами. Дифференциация горных пород с помощью ГИС осуществляется по физическим свойствам пород в зависимости от гранулометрического состава, характера цементации, структурных и текстурных особенностей. Однозначность интерпретации существенно повышается, если для изучения геологического строения разрезов скважин используется обязательный комплекс методов ГИС – стандартного электрического и радиоактивного каротажа. При решении задач расчленения разрезов скважин и межскважинной корреляции для выявления главных закономерностей разреза и сглаживания локальных неоднородностей, зафиксированных на каротажных кривых, целесообразно составлять интегральные диаграммы ГИС. Для построения последних весь разрез исследуемой скважины разбивается на неравные интервалы, каждый из которых представляет участок кривой ГИС с близкими друг к другу показаниями того или иного геофизического параметра

35

(см. рис. 1.2). Таким образом, мы имеем дело с обобщенными образами слоев горных пород, и их сравнение при корреляции разрезов скважин осуществляется по осредненным (огрубленным) параметрам слоев. Важное значение имеет четкое определение границ стратиграфических подразделений, причем детальность расчленения базируется на объединении задач, решающих одновременно вопросы литологического состава и стратиграфической принадлежности. Обычно для выделения крупных стратиграфических подразделений используются диаграммы радиоактивного и акустического каротажа. После «качественной» интерпретации для слоев, предположительно представленных коллекторами нефти и газа или могущих служить путями движения реагентов, вытесняющих нефть и газ, оцениваются значения различных геолого-физических параметров – пористости, глинистости, нефтенасыщенности, иногда проницаемости и т.п.

Последний этап отвечает «количественной» интерпретации данных ГИС. Таким образом, в традиционных методиках «качественная» интерпретация материалов ГИС предшествует их «количественной» интерпретации и решает весьма широкий круг задач, включающий не только определение литологического состава горных пород, вскрытых скважиной, и характера насыщения коллекторов, но и установление положения выделенных слоев в сводном стратиграфическом разрезе района. Иначе говоря, «ручная» интерпретация диаграмм ГИС носит характер литолого-стратиграфической интерпретации, частично охватывает и корреляцию разрезов скважин, что, несомненно, способствует улучшению качества как литологической, так и стратиграфической интерпретации за счет взаимного согласования их результатов на основе учета заранее известных закономерностей строения геологического разреза изучаемого района.

Геологическая интерпретация данных ГИС состоит в переходе от совокупности физических свойств, измеренных в скважине, к геологическому описанию разреза этой скважины и

36

включает: выделение в разрезе скважины крупных стратиграфических подразделений и стратиграфических реперов; литологическую идентификацию пород; выделение продуктивных пластов и оценку их коллекторских свойств и т.п. Она опирается не только на фактические промыслово-геофизические данные, представленные диаграммами ГИС, но и на некоторые априорные сведения петрофизического содержания, на информацию об особенностях геологического строения района и участка, к которым скважина приурочена.

Так, на рис. 1.1 по кривым ГИС на глубине 1323 м четко фиксируется граница между двумя крупными стратиграфическими подразделениями: визейским ярусом, сложенным в основном песчано-глинистыми породами, и турнейским ярусом, представленным карбонатными отложениями. Высокие показания НГК, стандартного (зонд А2.0М0.5N) и бокового (БК) каротажа в турне изменяются на низкие в отложениях визейского яруса. И, наоборот, минимальные показания ГК против турнейских известняков сменяются на повышенные против терригенных пород визейского яруса. В качестве репера можно использовать толщу аргиллитов малиновского надгоризонта (1316–1323 м), характеризующуюся аномально высокими показаниями ПС и ГК, низкими значениями сопротивлений и увеличенным диаметром скважины на кавернограмме (КВ). Литологическое расчленение разреза скважины и выделение пластов-коллекторов проведено согласно табл. 1.1.

Достоверное решение этих задач желательно обеспечивать комплексом ГИС, требующим минимума затрат средств и времени (т.е. оптимальным комплексом ГИС). На практике при традиционном подходе к обработке геофизических данных гео- физиком-интерпретатором («ручная» интерпретация) оптимальный набор методов ГИС определяется в зависимости от конкретных геологических условий, технических возможностей и с учетом поставленных задач.

37

Продолжение табл. 1.1

Продолжение табл. 1.1