книги из ГПНТБ / Смехов Е.М. Теоретические и методические основы поисков трещинных коллекторов нефти и газа

то обстоятельство, что интерпретация производилась без учета вещественного состава пород и параметров трещиноватости.

В работе [251] для определения пористости карбонатных тре­ щинных коллекторв рекомендуются следующие промыслово-гео­ физические методы в такой последовательности:

—приблизительная оценка количества трещин на единицу мощности пласта по диаграмме акустического каротажа;

—определение общей пористости /Сп нейтронным методом;

—определение пористости блоков горной породы Кп- б при малой трещиноватости экранированным микрометодом (или аку­ стическим). Трещинная пористость находится из соотношения

Кп-т= Кп — Кп б- При интенсивной трещиноватости экранирован­ ный микрометод дает величину пористости, близкую к общей по­ ристости (в зоне проникновения, занятой водой).

Нетрудно видеть, что и в данном случае не учитываются дан­ ные о параметрах трещиноватости, определяемые прямыми визу­ альными наблюдениями.

Согласно данным [190] трещинные коллекторы Башкирии на кавернограммах характеризуются небольшим увеличением диамет­ ра (зазубренная форма кавернограмм). Эффективную пористость этих коллекторов предлагается определять как разность между общей пористостью (по данным НГМ) и неэффективной порис­ тостью (по каротажу сопротивления или по данным исследования керна). Трещинная пористость рассчитывается по формуле, исходя из предположения, что трещины образуют систему взаимно пер­ пендикулярных каналов. Удельное сопротивление блоков породы и жидкости, насыщающей трещины, определяют по каротажу со­ противлений пород и сопротивлений бурового раствора.

Одним из основных показателей для выделения трещинных коллекторов многие исследователи считают увеличение диаметра скважины. В этой связи в комплекс обязательных исследований скважины входит кавернометрия. Однако в работе [224] высказы­ вается сомнение в достоверности данных кавернометрии. В каче­ стве примера приводятся данные по скв. Р-9 на Быстрянской пло­ щади (рис. 38), допускающие различное толкование. Так, в ин­ тервале 2763—2770 м, в зону минимума Г1С, попадаются участки и с увеличенным, и с уменьшенным диаметром скважины. Вместе с тем по той же скважине трещиноватость пород, установленная по керну в интервале 2125—2135 м, однозначно характеризуется уменьшением диаметра скважины. Очевидно, увеличение диаметра скважины не является следствием трещиноватости породы и мо­ жет быть обусловлено другими причинами (размыв стенок сква­ жины из-за литологических особенностей пород — высокой глини­ стости их и др.).

На каротажных диаграммах по Мухановской группе место­ рождений в Куйбышевском Поволжье [196] высокопроницаемые карбонатные породы отражаются низкими значениями кажущихся

132

и удельных электросопротивлений и вторичной радиоактивности

(НГМ).

В работе [75] для изучения структурных свойств карбонат­ ного коллектора рекомендуются электрические методы в миниа­

Причины искажения величин пористости карбонатных кол­ лекторов, определенных различными методами, наглядно иллюст-

Рис. 38. Изменение диаметра скважины в трещиноватых поро­ дах '[224].

рируют данные по Оренбургскому газоконденсатному месторожде­ нию (табл. 27).

Примером ошибочного представления о роли промыслово-гео­ физических и гидродинамических методов в определении емкости трещинных коллекторов нефти и газа может служить работа [109]. В этой работе разбирается задача определения емкости си­ стем трещин для подсчета заключенных в них запасов нефти, по­ скольку это является «основной специфической задачей промыш­ ленной разведки залежей в трещинных коллекторах». Указывается, что количественная оценка емкости трещин наиболее надежно про­ изводится гидродинамическими методами и методами промысло­ вой геофизики.

Однако, как неоднократно отмечалось выше, указанными ме­ тодами определяется не «емкость систем трещин», а общая порис­ тость трещиноватых пород, в которой трещинная пористость явля­ ется лишь одной из составляющих. Величина ее всегда незначи-

133

Таблица 27

Причины искажения пористости, определенной различными методами, по Н. И. Вареничевой и ДР- [38J

Метод определения Причины занижения пористости Причины завышения пористости

пористости

ны, не попадающие в керн

тельна, она не выходит за пределы ошибок, допустимых при ис­ числении этого параметра. Величина трещинной пористости, опре­ деленная методом шлифов, всегда будет значительно меньше ве­ личины пористости, определенной указанными выше методами. Поскольку раскрытия трещин измеряются микронами и десят­ ками микрон, снятие давлений при выносе керна существенно не влияет на раскрытие трещин, что позволяет поручить достаточно достоверные количественные данные о трещинной пористости ме­ тодом шлифов. В целом ошибочность представлений авторов рас­ сматриваемой работы идет от исходного положения о том, что нефть в карбонатных трещинных коллекторах заключена только в трещинах.

Возможность комплексирования данных об УЭС, скорости и плотности горных пород с визуальными полевыми геологическими исследованиями трещиноватости показана в работе [169]. По ма­ териалам сопоставления геофизической и геологической информа­ ции представляется возможным установить электрическую, плот­ ностную и скоростную характеристики перспективных трещинова­ тых зон в разрезе и выявить закономерности изменения в нем физических свойств пород. В благоприятных геологических усло­ виях (сходность литологического состава горных пород, залегаю­

134

площади не меняют состава (и структуры), то сопротивление пла­ ста будет определяться интенсивностью трещиноватости породы. Отсюда возникает возможность изучения трещиноватости по карте сопротивлений. Примером этому может служить карта изоом сред­ него сопротивления алевролитов тубинской свиты (рис. 40). На ней видно, что отчетливым минимумом сопротивления выделяется скв. 2 (зона интенсивной густоты трещин), по которой были отме-

Рис. 40. Карта изоом среднего сопротивления алевроли­

чены притоки нефти. Второй минимум сопротивления приурочен к скв. 1 (участок повышенной густоты трещин), давшей промыш­ ленный приток газа из нижележащих пород илеморовской свиты.

Установлено, что при изучении сопротивления породы по дан­ ным каротажа необходимо располагать данными о закономерно­ стях развития трещиноватости в этой породе. Такие данные, как известно, могут быть получены в результате визуальных исследо­ ваний трещиноватости пород в обнажениях. Ниже приведены при­ меры подобных исследований по двум районам (рис. 41). Для верхнемеловых отложений Грозненского района розы трещинова­ тости имеют изометрическую форму и характеризуют две нерезко выраженные взаимно перпендикулярные системы трещин равной интенсивности. Розы трещиноватости девонских пород Минусин­ ского района вытянуты в одном направлении, что обусловлено уве­ личенной интенсивностью одной из систем трещин. Сравнение

136

данных по трещиноватости по указанным районам позволяет судить о вероятно равной проницаемости пород в различных направле­ ниях для Грозненского района и резкой анизотропии проницаемо­ сти пород для Минусинского района. Эти данные подтвердили

выводы, сделанные на основании сопоставлений эффективности применения БКЗ.

При совместной интерпретации данных геологических исследо­ ваний и результатов каротажа скважин необходимо учитывать, что закономерность развития трещиноватости горных пород в ос­

условий.

Для установления типа карбонатного коллектора по промыс­ лово-геофизическим данным предложено два комплексных метода. Один из них, применяемый для карбонатных пород девона и кар­ бона Волгоградского Поволжья [192], основан на данных об об­ щей пористости (по НГМ) и относительном сопротивлении (по БКЗ). По этим данным выведено уравнение зависимости относи­ тельного сопротивления пород от пористости вида формулы

Г. Арчи Р = ^ а > где а — структурный коэффициент, значения ко­

торого характеризуют тип коллектора. Уравнение это правомочно лишь для изотропных горных пород.

В рассматриваемых разрезах Волгоградского Поволжья кол­ лектор оценивался как трещинный, если по данным микрозондов он оказывался проницаемым, по электрическому каротажу имел низкое сопротивление, а по данным НГМ был низкопористым.

Другой комплекс (определение пористости по данным БКЗ, НГМ и керна) позволяет судить о влиянии структуры порового пространства на значения пористости [24]. В случае порового коллектора значения пористости, определенные указанными мето­ дами (БКЗ и НГМ), согласуются между собой. Для выделения

137

грещинного коллектора принимается условие Л'ПБКЗ>-Кпнгм . Каверновый коллектор характеризуется данными НГМ. Однако ука­ занные соотношения, справедливые для водонасыщенного коллек­ тора, нарушаются при изменении минералогического состава гор­ ных пород и сопротивления флюида.

Для качественной и количественной оценки эффективной пори­ стости трещинного коллектора был предложен метод двух раство­ ров [188, 180]. Сущность его заключается в том, что вначале про­ водят электрометрические измерения в скважине с пресным рас­ твором, затем меняют последний на соленый и производят по­ вторные электрометрические измерения («соляной каротаж»). Со­ поставление результатов этих измерений (на разных растворах) дает возможность определить значение трещинной пористости.

Эффективность указанного метода в значительной мере зави­ сит от конкретных условий. Так, например, в случае глубокого проникновения фильтрата бурового раствора по трещинам в мат­ рицу породы определить УЭС части пласта, не затронутой его проникновением, обычно не удается. Обращает на себя внимание и тот факт, что в низкопористых (менее 8%) коллекторах нередко происходит увеличение зоны проникновения промывочной жидко­ сти в скважинах. Отмечается [193], что в условиях Нижнего По­ волжья диаметр этой зоны даже после вскрытия пластов дости­ гает 4—5 м. Такое глубокое проникновение промывочной жидко­ сти в низкопористые карбонатные породы несомненно связано с их трещиноватостью.

В целом рассмотренный метод двух растворов находит при­ менение в комплексе с НГМ для однородных по содержанию гли­ нистого материала карбонатных пород. При этом, учитывая отри­ цательное влияние высоких значений общей пористости на УЭС, из рассмотрения исключаются зоны с пористостью более 10%.

По данным [179] масштабы исследований этим методом пока невелики; они производились в Татарии, Грозном, Башкирии и Узбекистане, где показали принципиальные возможности его при­ менения.

Для слабоглинистых продуктивных известняков верхнего мела Грозненского района был предложен комплекс, в основном бази­ рующийся на данных БКЗ, НГМ и межзерновой пористости по керну [180]. Указанный метод при интерпретации геофизических данных пользуется соответствующими исходными соотношениями. Эти соотношения ограничивают применение методики только для литологически однородных по разрезу и площади отложений, с по­ стоянной минерализацией пластовых вод. Кроме того, избранная при этом идеализированная модель трещиноватой горной породы не соответствует реальному строению порового пространства по­ род, так как наблюдаемый объем расширений ее трещин, очевид­ но, следует относить к каверновой пористости, а трещинную порис­ тость характеризовать раскрытием трещин, без учета их расши­ рений. Относительно более достоверными, вероятно, будут пока­

138

зания НГМ, поскольку они зависят только от объема порового пространства, а не от его структуры.

В качестве критерия для выделения в разрезе трещиноватых зон по ряду районов на диаграммах ПС выделяются отрицатель­ ные аномалии. В том случае, когда при депрессии ПС отмечается стационарность в показаниях ГК (постоянство в распределении глинистости), что может указывать на вероятное наличие в раз­ резе скважины горизонта трещинных коллекторов. Минимальные показания на диаграммах КС, полученных с микрозондами в кар­ бонатных породах, обычно соответствуют пластам-коллекторам. Величину пористости карбонатных трещиноватых пород оценивают также по диаграмме НГМ [191].

Значительный практический интерес вызывает возможность изучения геофизическими методами, и в частности модификация­ ми электроразведки, закономернсстей развития трещиноватости горных пород по площади локальных структур. Такие исследова­ ния по существу сводятся к установлению размещения максимумов интенсивности трещиноватости и определению ориентировки ос­ новных ее систем по отдельным элементам структуры. На примере рис. 42 видно, что роза направлений изоом повторила конфигура­ цию розы трещиноватости, построенной по данным визуальных измерений трещин в обнажениях. Из указанного можно предполо­ жить, что роза трещиноватости не только характеризует совокуп­ ность трещин в том или ином обнажении, но и отражает законо­ мерности в изменении густоты трещин по площади. Подобная ана­ логия направлений изоом и роз трещиноватости, построенных для одного и того же пласта, подтверждается данными и по другим районам.

При изучении распределения карстовых пустот в горных поро­ дах методами электроразведки, учитывая теснейшую связь этих пустот с тектонической трещиноватостью и то обстоятельство, что

щиноватых) пород происходит изменение показаний сопротивле­ ния;

— электропроводность трещиноватых (закарстованных) пород в различных направлениях неодинакова, т. е. эти породы практи­ чески анизотропны.

Известно, что сопротивление горных пород в основном опреде­ ляется количеством воды (электролита), содержащимся в объеме породы. На электропроводность этой среды минеральный скелет породы оказывает меньшее влияние. В этой связи изучение лито­ логически однородных пород, находящихся ниже уровня грунтовых вод, полностью водонасыщенных, будет сводиться к сопоставлению

139

количества пустот; эти зоны будут являться участками понижен­ ных сопротивлений.

За рубежом в качестве одного из стандартных методов изуче­ ния пористости по разрезу скважины применяется акустический каротаж. Эффективность его использования для трещиноватых карбонатных пород пока еще должным образом не оценена. Неко-

Рис. 42. Структурная карта Осинской структуры по кровле отложений нижнего кембрия с нанесенными на нее розами трещиноватости (заштрихованы) и розой на­ правлений изоом (224].

горы ми отечественными и заоубежными исследователями [75, 42] . показана возможность применения указанного метода для вы­ явления в разрезе трещиноватых зон при помощи каротажной ап­ паратуры ЛАК-1. При постепенном увеличении колебания упру­ гой волны возможна дифференциация разреза по степени затуха­ ния' волновой картины, которой соответствует различная интенсив­ ность трещиноватости горных пород. В случае наличия керна по исследуемой скважине, располагая двумя значениями скорости (i»j—данные ультраз!вукового каротажа и v2— данные лаборатор­ ного определения керна по установке ИПА), можно оценить вели­ чину трещинной пористости.

Результаты изучения упругих свойств трещиноватой горной по­ роды по измерениям скорости упругих волн образцов из естест­

140

венных обнажений и из керна скважин [62] показали, что основ­ ным фактором изменения скорости упругих волн является межзер­ новая пористость, причем с уменьшением последней возрастает скорость упругих колебаний. Установлено также, что при увеличе­ нии интенсивности густоты трещин и их раскрытое™ происходит уменьшение скорости распространения упругих колебаний. Влия­ ние указанных параметров трещиноватости сказывается на дина­ мической характеристике волн (сильное затухание волн).

Установление влияния интенсивности трещиноватости в поро- во-трещинном коллекторе практически не удается, поскольку в та­ кой среде межзерновая пористость приобретает доминирующее значение. Однако этот фактор (интенсивность трещиноватости) вы­ зывает резкую анизотропию трещиноватых горных пород относи­ тельно их акустических свойств. Изменение скорости в одном и том же образце горной породы в разных направлениях позволяет

рого тем больше, чем больше интенсивность трещиноватости.

В некоторых случаях качественным признаком интенсивности трещиноватости могут служить высокие значения скорости распро­ странения упругих волн, обычно свойственные более плотным (ме­ нее пористым) породам. Однако эти данные, указывающие на возможное наличие чисто трещинного коллектора, целесообразно подтвердить данными НГМ и электрометрии.

Основным признаком для выделения в разрезе скважин тре­ щин и связанных с ними расширений (каверн) может служить увеличенное (сравнительно с поровыми коллекторами) затухание продольной и поперечной головных упругих волн. В поровых кол­ лекторах интервальное время распространения продольной голов­ ной упругой волны обычно пропорционально величине общей по­ ристости. Это обстоятельство может служить критерием как для выделения порового типа коллектора, так и для оценки его порис­ тости.

Трещинные коллекторы, выделенные по увеличенному затуха­ нию упругих волн, могут быть далее подразделены на соответст­ вующие типы путем сопоставления данных о пористости, вычис­ ленных по акустическому каротажу, с данными о полной порис­ тости, найденными какидо-либо другим методом. Для каверновотрещинных коллекторов коэффициенты пористости по акустиче­ скому каротажу, возможно, будут существенно занижены • (срав­ нительно с полной пористостью). В целом коэффициенты порис­ тости в кавернозных породах, определяемые по уравнению сред­ него времени, сравнительно близки к сумме коэффициентов меж­ зерновой и трещинной пористости, что согласуется и с данными анализа керна.

При применении акустического каротажа важно учитывать, что в трещиноватых кавернозных горных породах наблюдается поглощение и затухание сейсмических колебаний, что вызывает

141