Промысловая геофизика учебное пособие

Весьма перспективны временные исследования обсаженных скважин нейтронными и низкочастотными акустическими методами с целью выделения продуктивных коллекторов на основе изучения процесса расформирования зоны проникновения в коллекторах.

Если определить характер насыщения отдельных коллекторов в разрезе скважины по кривым ГИС не удается, для установления продуктивности коллекторов используют данные прямых методов – газометрии, испытателей пластов на трубах и кабеле.

16.2. Установление водонефтяного и газожидкостного контактов

Если пласт-коллектор насыщен нефтью или газом только в верхней части, что наблюдается в водонефтяной зоне «водоплавающей» нефтяной залежи, по данным электрометодов устанавливают положение водонефтяного (ВНК) для нефтеносного или газожидкостного (ГЖК) контактов для газоносного коллектора

(рис. 103).

Рис. 103. Определение ВНК при наличии зоны предельной нефтенасыщенности (1), переходной зоны (2) и водоносного коллектора (3)

231

Контакт нефть–вода в природных коллекторах не является четким, переход от нефтегазоносной к водоносной части пласта происходит постепенно на некотором интервале, который называется переходной зоной. Переходная зона в зависимости от гео-логического характера пласта и физико-химических свойств нефти и пластовой воды имеет мощность от одного до десятка метров; чем больше проницаемость пласта и чем меньше разница в плотностях нефти и воды, тем при прочих одинаковых условиях меньше мощность переходной зоны.

За условный ВНК (ГЖК) принимают уровень переходной зоны, на котором ее удельное сопротивление соответствует критической нефтегазоносности.

Для большинства месторождений этот уровень соответствует точке, расположенной выше нижней границы переходной зоны на 1–1,5 метра.

16.3. Определение пористости и нефтенасыщенности коллекторов по данным ГИС

16.3.1. Определение пористости пластов-коллекторов

Определение пористости терригенных пород. В настоящее время коэффициенты пористости Кп определяются в основном по удельному сопротивлению, по сопротивлению зоны проникновения, по абсолютным значениям аномалии ПС, по относительным значениям аномалии ПС (Апс), по показаниям гамма-каротажа ГК. В некоторых случаях пористость определяют по скорости распространения упругих продольных волн (АК), по показаниям плотностного гаммакаротажа (ГГК), по плотности нейтронов (ННК), по показаниям искусственного электромагнитного поля (ЯМК) и др., так как обычно эти методы ГИС проводятся в единичных скважинах изучаемых месторождений [1, 3, 13].

Рассмотрим более подробно методики определения пористости коллекторов по диаграммам ПС (Апс) и диаграммам ГК, которые наиболее широко используются в Пермском Прикамье.

Определение Kп по ПС. В терригенных отложениях Kп определяют по кривой ПС методом двух опорных горизонтов, в качестве

232

которых выбираются глинистые породы, например, малиновского надгоризонта, и карбонатные плотные породы (непроницаемые известняки), например, турнейского яруса.

Для определения пористости используется относительная величина амплитуды ПС Апс. Для учета влияния мощности пласта на величину амплитуды Uпс.пл вводится поправочный коэффициент kh, полученный расчетным путем, для учета влияния нефтенасыщенности пород на величину амплитуды Uпс.пл – поправочный коэффициент kн, определенный по палетке.

С учетом поправочных коэффициентов относительная амплитуда ПС (Апс) рассчитывается по формуле

где Uпс.пл – аномалия ПС против исследуемого пласта; Uпс.оп – аномалия ПС против опорного горизонта; Kh и Kн – поправочные коэффициенты на мощность и нефтенасыщенность.

Uпс можно брать в милливольтах, сантиметрах, клеточках диаграммной бумаги и в других единицах. Для водонасыщенных коллекторов поправка Kн не вводится. Обычно ПС Kп определяется лишь в том случае, когда ρс больше 0,3 Ом м. Если мощность нефтенасыщенного пласта больше 3 м, то обязательно определяется величина ρп, если меньше 3 м, то вводят поправку Kн = 0,98.

Для определения пористости коллекторов ПС строится зависимость Апс = f(Kп) с использованием значения Kп, определенного по керну изучаемого месторождения, или зависимостей, характерных для соседних, более изученных месторождений.

Определение Kп по ГК. В основе метода определения пористости по ГК лежат корреляционные связи между пористостью терригенных пород и глинистостью Кп = f(Сгл) с одной стороны, и между глинистостью и естественной радиоактивностью горных пород ∆Iγ = f(Сгл), с другой стороны [1, 3, 13].

Для исключения влияния источника нейтронов в канале НГК, конструктивных особенностей измерительной аппаратуры, а также фона и скважинных условий на показания ГК используются относительное значение гамма-активности пластов-коллекторов – двойной

233

разностный параметр ∆Iγ. В качестве опорных пластов обычно принимаются, например, плотные известняки турнейского яруса с минимальными значениями ГК (Iγ min) и глины тульского горизонта с максимальными значениями ГК (Iγ max).

Параметр ∆Iγ рассчитывается по формуле

∆Iγ= (Iγпл – Iγmin ) ±δIγ ,

Ιγmax – Iγmin

где Iγ пл, Iγ max, Iγ min – значение интенсивности естественной радиоактивности по ГК соответственно против пласта-коллектора, против глин, против плотных известняков; δIγ – поправка, учитывающая изменения регистрируемой интенсивности гамма-излучения в зависимости от скорости движения прибора V, постоянной времени интегрирующей ячейки ∆t и толщины пласта h. Поправки вводятся для пластов малой мощности согласно формуле h ≥ 4Vt / 3600.

Для определения Kп по ГК используют зависимость ∆Iγ = f(Kп) для изучаемого месторождения.

Определение пористости карбонатных пород. Пористость пластов-коллекторов в карбонатных отложениях чаще всего определяется по диаграммам радиоактивного и акустического каротажа

[1, 3, 5, 14].

Определение Kп по НГК и ННКт. НГК способом двух опор-

ных горизонтов и по ННК по кривой объемного влагосодержа-ния W. В первом случае в качестве опорных горизонтов принимаются показания НГК против плотных карбонатных пород (непроницаемых известняков и доломитов) интенсивностью Inγ плот, например против известняков башкирского и турнейского ярусов, и показания НГК против глинистых пород интенсивностью Inγ глин, например, против глинистых пород верейского и тульского горизонтов. Пористость определяется обычно для проницаемых прослоев (показания Inγ пл) с h = 1 м, для которых не требуется введения поправок на инерционность аппаратуры при расчете разностного параметра ∆Inγ. В принципе для пластов малой мощности (h ≤ 3V/3600) может быть введена поправка на инерционность аппаратуры.

Для получения значения ∆Inγ используют формулу

∆ Inγ = (Inγ пл – Inγ глин)/(Inγ плот – Inγ глин).

234

Во все эти величины вводятся поправки на глинистость с кривой ГК

Inγ пл = Inγ пл – k Iγ пл; Inγ плот = Inγ max – k Iγ min; Inγ глин = Inγ min – k Iγ max,

где Inγ пл и Iγ пл – текущие показания НГК и ГК против интерпретируемого пласта-коллектора, Inγ max – максимальные показания НГК против плотных пород; Inγ min – минимальные показания НГК против глин; Iγ max – максимальные показания ГК против глин; Iγ min – минимальные показания ГК против плотных пород, k – аппаратурный коэффициент.

При использовании радиокаротажной аппаратуры с ламповыми счетчиками (ВС) k = 0,625, со сцинтилляционными счетчиками k = 0,3 (аппаратура ДРСТ-1) или k = 0,2 (аппаратура ДРСТ-3).

Полная формула определения ∆Inγ (с поправками) имеет вид

Все значения Inγ и Iγ переводятся в имп/мин согласно коэффициенту перехода, выдаваемому для каждой скважины. При оперативном расчете ∆Inγ по вышеприведенной формуле показания Iγ пл обычно заменяют на фоновые значения Iγ min. Для определения Kп по НГК используют зависимость ∆vnγ = f(Kп), построенную для изучаемого месторождения.

При определении Kп по диаграммам ННКт используются методические указания по определению пористости по данным радиокаротажа, выполненным аппаратурой РКС-3. При этом интерпретируют не саму кривую ННКт, а кривую водородосодержания W.

Определение Кп по АК. Определение пористости по диаграммам акустического каротажа осуществляется по данным измерения интервального времени пробега продольной волны ∆t, выраженного в мкс/м и связанного со скоростью распространения продольной волны Vp (в м/сек) соотношением ∆t = 106 / Vp . Величина ∆t возрастает с увеличением пористости породы при прочих постоянных условиях. Экспериментальными исследованиями установлено, что в однородной породе с межзерновой пористостью пористость по АК может определяться по уравнению среднего времени

235

Кп = ∆ttд − ∆ttск ,

∆ ж − ∆ ск

где ∆tд – интервальное время пробега упругой волны, отсчитанное на диаграмме АК против пласта-коллектора, ∆tск и ∆tж – интервальное время пробега упругой волны в минеральном скелете породы

ив жидкости, заполняющей поровое пространство породы. В общем случае принято считать, что скорость распространения упругой волны в минеральном скелете карбонатных пород равна 6400–7000 м/с, а в пластовой жидкости составляет 1600 м/с.

Наиболее точные результаты определения пористости в коллекторах карбонатных отложений, представленных известняками

идоломитами. Приведенная выше простая формула не может быть использована для определения скорости распространения упругих волн в трещиноватых, кавернозных и других породах со сложной структурой пустотного пространства.

Кп коллекторов можно также определить, воспользовавшись зависимостью ∆t = f(Кп), полученной при сопоставлении значений ∆t, установленных по диаграмме, и Кп по данным керна.

16.3.2. Определение нефтенасыщенности коллекторов

Определение коэффициента нефтенасыщенности Кн по данным ГИС как для терригенных, так и карбонатных пластов-коллекторов чащевсегопроводитсяподаннымэлектрометрииследующимобразом.

По величине пористости нефтенасыщенного прослоя определяется значение параметра пористости по зависимости Рп = f(Кп), полученной по керновым данным в лаборатории физики нефтяного пласта (рис. 104). Далее по известному значению удельного сопротивления пластовой воды ρв рассчитывается удельное сопротивление прослоя ρвп при условии его 100%-ного водонасыщения:

ρвп = Рп ρв,

где ρв – удельное сопротивление пластовой воды, равное 0,045 Ом м для Пермского Прикамья.

По удельному сопротивлению нефтенасыщенного прослоя ρнп (определенному по кривым сопротивления БКЗ или БК) и по рассчитанному значению ρвп рассчитывается параметр насыщения этого прослоя: Рн = ρнп / ρвп.

236

Поскольку главные породообразующие минералы не являются проводниками электрического тока, проводимость горных пород обеспечивается только присутствующей в порах пластовой водой.

Рис. 105. Зависимость Рн= f (Кн)

238

Если все поровое пространство насыщено водой, удельное электрическое сопротивление породы ρвп будет пропорционально удельному сопротивлению проводящего компонента ρв; в то же время оно будет зависеть от объема этой воды, т.е. коэффициента пористости,

ρвп = Рп ρв ,

где Рп – параметр пористости породы, зависящий от пористости Кп и типа порового пространства – извилистости поровых каналов или степени цементации породы. Экспериментально выведенная формула связи параметра пористости Рп с коэффициентом пористости

Кп имеет вид Рп = а / Кп m.

Удельное электрическое сопротивление породы, поровое пространство которой частично заполнено нефтью либо газом (ρнп), отличается от сопротивления этой же породы, насыщенной пластовой водой (ρвп), в Рн раз; величина Рн называется параметром насыщения, который, в свою очередь, зависит от коэффициента водонасыщенности Кв.

Рн = ρнп /ρвп = ρнп/Рп ρв.

16.4. Решение геологических задач при машинной обработке данных ГИС

Объём информации, получаемой в результате проведения ГИС, требует больших трудовых и временных затрат. Для ускорения процесса интерпретации данных ГИС и повышения точности их обработки в настоящее время широко используются электронновычислительные машины (ЭВМ), персональные компьютеры и другие вспомогательные устройства [11, 17, 18, 19].

16.4.1. Цели и задачи использования ЭВМ при интерпретации данных ГИС

Деятельность геолога и геофизика направлена на решение следующих геологических задач, связанных с анализом данных:

–выделение геологических тел;

–расчленение разрезов;

–корреляция разрезов;

239

–построение прогнозных карт;

–комплексная интерпретация геологических и геофизических данных;

–определение ВНК, ГЖК и т.п.

В процессе решения любой из поставленных выше задач с использованием математических методов необходимо реализовать ряд этапов, входящих в общий процесс решения геологической задачи:

–постановка задачи;

–выбор объекта исследований;

–выбор описания объекта;

–задание априорной (предшествующей опыту) информации;

–оценка результата и его интерпретация.

Решение той или иной геологической задачи, которое может быть получено с помощью ЭВМ, зависит от многих обстоятельств: выбора исходных данных, выбора критерия проверки, учёта априорных знаний и др. Поскольку процедуры принятия решений по всем этим вопросам не имеют общепринятого и известного характера, то эта часть работы проделывается неформально и всецело зависит от знаний, опыта, интуиции и здравого смысла специалиста.

Рассмотренный круг проблем относится к той области науки, которая называется анализом данных. Анализ данных проводится с целью максимального использования внешней информации. Психологической особенностью ситуации, характерной для анализа данных, является периодический возврат к одним и тем же данным. Отсюда – шаговый принцип анализа данных, дающий возможность остановок и управления дальнейшей обработкой.

Применение ЭВМ обусловлено рядом причин. Перевод интерпретации материалов ГИС на ЭВМ повышает оперативность и надёжность обработки результатов геофизического изучения разрезов скважин, позволяет использовать весьма сложные методики обработки ГИС при полном учёте всё возрастающей геофизической информации. Также преимущество машинной интерпретации перед ручной состоит в её сравнительной дешевизне. Наибольшее значение автоматизированная обработка данных ГИС приобрела при подсчёте запасов нефти и газа и для оперативной выдачи результатов интерпретации в процессе разработки нефтяных месторождений.

240