книги из ГПНТБ / Султанов С.А. Контроль за заводнением нефтяных пластов

удельное сопротивление для рассматриваемого примера может из­ меняться в пределах 3—9 Ом • м.

Номограмма pa= f(k H, kn) составляется для каждого месторож­ дения или группы месторождений, имеющих однотипные коллек­ торы. Методика составления номограммы следующая. Исходя из уравнения

Здесь Рп — параметр пористости; рв— Шифр кривых — Ац, %. удельное сопротивление пластовой

воды.

Так как рв в пределах одного месторождения обычно изменя­ ется незначительно, то по данным измерений в лаборатории удель­ ного сопротивления образцов пород, насыщенных пластовой водой, можно получить зависимость

Подставляя значение рвп из равенства (10) в формулу (7), по­ лучим:

По формуле (11) составляется номограмма для исследуемого месторождения, аналогичная номограмме на рис. 11.

31

В тех случаях, когда ВНК трудно установить непосредственно по диаграммам электрометрии, необходимо проводить корреляцию' разрезов скважин, вскрывших подошвенную воду. Сопоставление диаграмм соседних скважин нередко позволяет установить пример­ ное местоположение контакта. Однако при этом нельзя забывать, что даже в соседних скважинах положение водонефтяного контакта иногда может находиться на различных абсолютных отметках (см. гл. X).

Р и с. 12. Определение водонеф тяного контакта по кривы м микрозоидов и Б Э З . С к в . 2378 Ром аш ки иского м есторож дения.

В ряде случаев ВНК можно определить по диаграммам микро­ зондов [151]. Пример определения контакта в скв. 2378 Ромашкинского месторождения по данным БЭЗ микрозондирования приво­ дитсяна рис. 12. Нефтеносная часть пласта г + д в интервале 1623,6—1631,2 м с удельным сопротивлением 180 Ом • м на диаг­ рамме микропотенциал-зонда А0,05М также отмечается высоким сопротивлением (более 10 Ом-м). Водоносная часть пласта в ин­ тервале 1631,2—1646 м с удельным сопротивлением 1,8 Ом-м на диаграмме микропотенциал-зонда выделяется рк равным 0,5 Ом ■м. Микроградиент-зонд, обладающий меньшей глубиной исследования, водоносную и нефтеносные части пласта не дифференцирует (рк в интервале 1623,6—1546 м равно 3 Ом • м).

По-видимому, водонефтяной контакт будет отбиваться во всех случаях, когда зона проникновения в пласт небольшая.

3. В Ы Д Е Л Е Н И Е З А В О Д Н Е Н Н Ы Х П Л А С Т О В И П Р О С Л О Е В П О Д И А Г Р А М М А М П О Т Е Н Ц И А Л О В С О Б С Т В Е Н Н О Й П О Л Я Р И З А Ц И И

Диаграммы потенциалов собственной поляризации обычно не используются для определения водонефтяного контакта. Однако во многих нефтеносных породах по отношению к водоносным наб-

32

людается изменение амплитуды аномалии Д£/Сп потенциалов соб­

ственной поляризации, сопровождающееся иногда переменой знака [35]. Увеличение амплитуды А против водоносных плас­

тов наблюдалось по диаграммам потенциалов собственной поляри­ зации отдельных скважин Туймазинского, Ромашкинского и дру­ гих нефтяных месторождений. Но для месторождений Волго-Ураль­ ской нефтеносной провинции такие случаи не характерны. Уменьшение амплитуды аномалии Д/Усп против нефтеносных ча­

стей пласта объясняется падением напряжения поля собственной поляризации пород в нефтенасыщенных песчаниках высокого со­ противления и повышенной активностью нефтенасыщенных по­ род [36].

В условиях разработки нефтяных месторождений с применением методов заводнения нередко происходит частичное или полное за­ мещение пластовой воды (при законтурном заводнении) или нефти (при внутриконтурном заводнении) нагнетаемой пресной водой. В скважинах, пробуренных на таких участках, стандартные ме­ тоды электрометрии, вследствие изменения минерализации пласто­ вой воды( иногда до полного опреснения) или повышения минера­ лизации закачиваемой пресной воды (часто до минерализации пластовой воды), будут характеризовать пласты не так, как в обыч­ ных условиях. При замещении пластовой воды нагнетаемой удель­ ное сопротивление породы меняется приблизительно пропорцио­ нально изменению удельного сопротивления насыщающей породу воды, происходящему в результате смешивания пластовой и нагне­ таемой воды. Нередки случаи, когда водоносные пласты при пол­ ном замещении пластовой воды пресной отмечаются по БКЗ как нефтеносные.

Если заводнение нефтеносного коллектора пластовой водой легко установить по значительному снижению его удельного со­ противления, то при заводнении нефтеносного пласта нагнетаемой пресной водой эта задача по кривым удельного сопротивления не может быть решена однозначно. Заводнение пласта пресной во­ дой можно обнаружить по диаграммам потенциалов собственной поляризации. Обводненная пресной водой часть пласта характери­ зуется нулевыми (при отсчете уровня потенциалов Uсп в глинах)

или положительными аномалиями Uсп.

Пример выделения части пласта, обводненной опресненной во­ дой, в скв. 3439, 3434 и 3432 Ромашкинского нефтяного месторож­ дения методом потенциалов собственной поляризации приведен на рис. 80. Обводненные участки пластов в этих скважинах устанав­ ливаются по смещению «нулевой линии» Ucn в глинах в сторону

отрицательных значений и величин Uсп в сторону положительных

значений в интервалах, заводненных пресной водой. Пласты про­ дуктивных песчаников четко выделяются по диаграммам естест­ венной гамма-активности. Особенности заводнения пластов

в районе этих скважин и пример интерпретации конкретных диа­ грамм Ucn описаны в разделе 2 гл. X.

Подобное изменение формы кривой Ucn против хорошо прони­

цаемых пластов в настоящее время обнаружено во многих скважи­ нах, пробуренных на участках залежи, обводненных пресной во­ дой. Оно объясняется резким изменением соотношения минерали­ зации жидкостей, содержащихся в системе пласт — скважина.

А. П. Анпилогов [9] на основе теоретических расчетов и ана­ лиза большого количества материала по обводненным скважинам Туймазинского нефтяного месторождения показал, что песчаные пласты, промытые нагнетаемой водой, могут отмечаться иа диаг­ раммах рк и Ucn по-разному. Удельное сопротивление таких пла­

стов меняется от единиц до нескольких десятков Ом-метров; ано­ малии кривой потенциалов собственной поляризации могут быть (в зависимости от степени опреснения пластовых вод, однородно­ сти и глинистости пластов) положительными, нулевыми и отрица­ тельными. А. П. Анпилогов, считая, что собственная поляризация вызывается диффузионными потенциалами, рассматривает три сле­ дующие основные случая.

1. Пласты (или зоны одного и того же пласта) с различным удельным сопротивлением находящейся в их порах воды при нали­ чии глинистого прослоя между ними. Пусть имеется пять сред (пластов), причем пласты 1, 3 и 5 представлены глинами, пласт 2 — песчаником, содержащим пресную воду с удельным сопротив­ лением Рпр, пласт 4 — песчаником, содержащим минерализованную

потенциал на оси скважины вдали от границ раздела в положи­ тельном направлении оси z равен нулю, то относительная величина потенциала Е — отношение его к суммарной э. д. с. СП (£о,і + £’і,2+ + £ 0,2) на границе раздела сред 1 и 2 при рПр>рф

пластов 1, 2, 3.

34

На рис. 13 приведены рассчитанные А. П. Анпилоговым по фор­ мулам (12) и (13) кривые изменения потенциала Е по оси сква­ жины для двух песчаных пластов, разделенных глинистым про­ слоем. Знак отклонения кривой Ucn песчаного пласта, насыщенного

опресненной водой, будет положительным при рПр > Р ф и отрица­ тельным при рф>рпр. Глинистый прослой отмечается четким откло­ нением кривой Ucn только при сравнительно большой его мощ­

ности.

Ри с. 13. Ф ор м а расчетны х кривы х £ ( С П ) для д в у х пластов, разделенны х глинистым прослоем .

Мощность пласта с минерализованной пластовой водой /із=Ю м; мощ­ ность пласта, насыщенного пресной водой, /іі=10 м; мощность глини­ стого прослоя Іі2: а — 10 м, б — 1 м, в — 0,5 м. Кривые: / — Рф^Рпр^Рпи*

известняки.

2. Пласт, частично насыщенный водой другого удельного сопро­ тивления, при отсутствии глинистого прослоя; одна граница раз­ дела вод различного удельного сопротивления. Тогда при рпр>рф

На рис. 14 приведены рассчитанные по формуле (15) кривые Uсп для пласта, нижняя часть которого заводнена пресной водой,

а верхняя содержит минерализованную воду. Контакт пресная — минерализованная вода в однородном песчаном пласте на кривой Uсп не отмечается. Однако потенциал £/ш против глинистых по­

род, контактирующих с зоной песчаного пласта, насыщенной прес­ ной водой, ниже, чем потенциал Uсп против глинистых пород, со­

прикасающихся с зоной пласта, насыщенной минерализованной

водой. Линия глин при переходе от неопреснеиной части пласта к опресненной смещается в сторону отрицательных потенциалов. Величина этого смещения зависит от величины Р.

3. Пласт, частично насыщенный водой другого удельного сопро^ тивления, при отсутствии глинистого прослоя; две границы (или больше, но четное число границ) вод различного удельного сопро­

Кривые UQn, рассчитанные по формуле (16), приведены на

рис. 15. Контакты частей пласта с различной минерализацией воды, насыщающей поровое простран­ ство, здесь также не отмеча­ ются на кривых Ucn . Против

пласта (зоны пласта, ограни­ ченной глинистыми породами) наблюдается отклонение кри­ вой Ucn, соответствующее пла­

сту с минерализованной плас­ товой водой, если завод-

товые породы, насыщенные минерализован­ ной водой; 2 — то же, пресной водой; 3 —

глинистые породы — аргиллиты и алевро­ литы.

йена только средняя часть пласта, илн пласту с пресной водой, когда заводнены одновременно подошва и кровля пласта. Незави­ симо от числа и расположения зон с опресненной водой в пласте или части пласта, ограниченной влиянием, наблюдаются следую­ щие случаи:

1 ) кривые Ucn не суммируются, если число контактов четное

и прилегающие к глинистым породам (граничные) слои пласта содержат пластовую воду;

2 ) линия глин смещается, если граничные слои пласта насы­ щены различной водой (один из них опреснен, другой содержит пластовую воду), т. е., если количество контактов пресная вода — минерализованная вода в пласте будет нечетным;

36

число контактов четное, но граничные слои пласта насыщены прес­ ной водой.

Z

а йцр^Рф^Йпв пли Рф^Рпр^Рпв’ ^ 'Рпр^Йф^

^ Р п в ' в Р ф ^ Р п р ^ Р ц В ’

Условные обозначения те же, что и на рис. 14.

Таким образом, при определенных условиях по диаграммам по­ тенциалов собственной поляризации в комплексе с другими мето­ дами можно судить о заводнении части пласта опресненной водой.

4. возможность К О Н Т Р О Л Я

З А Д В И Ж Е Н И Е М В О Д О Н Е Ф Т Я Н О Г О К О Н Т А К Т А М Е Т О Д О М Э Л Е К Т Р О М Е Т Р И И В С К В А Ж И Н А Х С О С П Е Ц И А Л Ь Н О Й К О Н С Т Р У К Ц И Е Й

Использование электрометрии для контроля за процессом за­ воднения и количественной оценки нефтеотдачи выработанных участков залежи, как показали исследования, являются весьма эф­ фективными. Изучение особенностей заводнения и выработки про­ дуктивных Пластов методами электрометрии в оценочных скважи­ нах Туймазинского, Бавлинского, Ромашкинского, Серафимовского и других месторождений дало хорошие результаты [52, 54, 143, 150].

Недостаток электрометрии — невозможность повторных иссле­ дований в обсаженных скважинах. Для этой цели необходимо

37

создание обсадной специальной конструкции. Попытки использовать в 1951—1952 годах боковое электрическое зондирование в спе­ циальных контрольных скважинах с открытым забоем на Туймазннском и Бавлинском нефтяных месторождениях положительных результатов не дали. Анализ данных измерений показал, что из-за поглощения пластом жидкости в одних случаях разрез регистри­ ровался как водоносный (поглощение минерализованной жидко­ сти), а в других как полностью нефтеносный (поглощение пресной воды). Эти работы показали необходимость изоляции контрольной скважины от пласта или создания принципиально новых методов контроля. К сожалению, использованию методов электрометрии до последних лет должного внимания не уделялось.

Как показано в работах [155, 156, 174], в настоящее время имеются технические предпосылки для создания способов крепле­ ния скважин обсадными колоннами специальной конструкции, поз­ воляющими проводить измерения методом сопротивлений в экс­ плуатационных скважинах. Первый способ — электропроводящая обсадная колонна с включением электропроводящих элементов [174]. Вблизи обсадной колонны подобной конструкции при прове­ дении измерений методом сопротивлений возникает нарушение однородности электрического поля, вызываемое тем, что токовые линии перед проводящими элементами собираются в пучки, в кото­ рых ток отличается повышенной плотностью. За пределами этого слоя распределение электрических силовых линий будет такое, как при отсутствии обсадной колонны специальной конструкции.

Второй способ — обсадная неметаллическая электропроводящая

дении условия рп^Рк^Рр, где рп, рк, Рр — удельные электрические сопротивления соответственно пласта, обсадной колонны и жидко­ сти в скважине. Обсадную колонну можно рассматривать как промежуточный слой, эквивалентный некоторому переходному слою, в котором удельное сопротивление меняется от рп до рр [174].

Создание обсадных пластмассовых труб из токопроводящего ма­ териала будет иметь большое практическое значение для конт­ роля за особенностями заводнения нефтяных пластов в процессе их выработки. В работах [155, 156, 174] описаны положительные результаты испытания модели обсадных труб из электропроводного стеклопласта. Модель размещалась в баке диаметром 700 мм и высотой 1100 мм. Скважина пересекала два пласта: нижний низ­ кого сопротивления, и верхний высокого сопротивления. Пласт вы­ сокого сопротивления имитировал нефтенасыщенную породу, пласт низкого сопротивления — водонасыщенную.

Замеры рк проводили градиент-зондами при наличии в сква­ жине только цементной трубы, а также внутри цементной трубы стеклопластиковой колонны. Влияние цементного кольца на замеры КС во многих случаях невелико и уменьшается с увеличением длины зонда. Пример замера зондом с AO = 6 ,8 ötc и различных пара­

38

метрах насыщения Р„ приведен на рис. 16. С ростом Рп пласты вы­ деляются более четко. Но даже при небольшом его значении, на­ пример Ра= 4, можно выделить пласты низкого и высокого сопро­ тивления, соответствующие водоносному и нефтеносному пластам. Результаты опытов показали, что при использовании обсадных ко­ лонн специальной конструкции результаты замеров рк будут удов-

кажущиеся сопротивления мало зависят от наличия в скважине колонны и цемента и в основном определяются удельным сопро­ тивлением породы. Этими зондами, следовательно, можно пользо­ ваться при оценке удельных сопротивлений пластов.

5. И С П О Л Ь З О В А Н И Е Р Е З У Л Ь Т А Т О В Э Л Е К Т Р О М Е Т Р И Ч Е С К И Х И С С Л Е Д О В А Н И Й

Д Л Я К О Н Т Р О Л Я З А П Е Р Е М Е Щ Е Н И Е М В О Д О Н Е Ф Т Я Н О Г О К О Н Т А К Т А И К О Н Т У Р О В Н Е Ф Т Е Н О С Н О С Т И

Результаты электрометрии скважин в комплексе с другими ме­ тодами промысловой геофизики эффективно используются прежде всего для детального изучения геологического строения разраба­ тываемого нефтеносного объекта. Они успешно применяются для детального изучения распределения по разрезу и площади таких важнейших параметров коллектора, как мощности, проницаемости, пористости, глинистости, извилистости поровых каналов, удельной поверхности частиц, минерализации поровых вод и степени нефтеводоиасыщеиия коллектора.

39

В результате обобщения этих данных, изображаемых графически (карты распределения мощности, проницаемости, пористости, гли­ нистости, нефтемасыщенности, профили по скважинам, показываю­ щие неоднородность указанных параметров по разрезу и т. п.), устанавливается начальное состояние нефтяной залежи и подсчи­ тываются общие геологические запасы нефти и газа. Доля исполь­ зования керна, отбираемого в процессе бурения для изучения гео­ логического строения нефтяных месторождений, в настоящее время ничтожно мала.

На основе полученных данных составляется проект рациональ­ ной разработки нефтяного месторождения. В проекте выбираются методы поддержания пластового давления (законтурное, внутри­ контурное или площадное заводнение), устанавливаются сетки размещения эксплуатационных скважин, темпы и сроки эксплуата­ ции залежи и другие технико-экономические показатели разра­ ботки. Исходя из геологического строения месторождения, получен­ ного по данным промыслово-геофизических исследований, и выб­ ранного варианта разработки, в процессе проектирования намечается система контроля за процессом эксплуатации залежи (контроль за изменением пластового давления, перемещением во­ донефтяного контакта и контуров нефтеносности, полнотой выра­ ботки пластов и т. п.).

Б настоящее время разработаны и широко применяются гео­ физические методы определения коэффициента пористости по удельному сопротивлению водоносных пород и потенциалам собст­ венной поляризации нефтеносных и водоносных пород [35, 36], проницаемости — по электрическому сопротивлению нефтеносных пород [35, 36, 89 и др:] и вызванным потенциалам [44], а также коэффициентов нефтеводонасыщения — по удельному электричес­ кому сопротивлению [35, 36 и др.]. Все эти методы, позволяющие количественно определять параметры пласта и их иефтенасыщенность, детально рассмотрены в работе [36].

П Р О С Л Е Ж И В А Н И Е Д В И Ж Е Н И Я В О Д О Н Е Ф Т Я Н О Г О К О Н Т А К Т А И К О Н Т У Р О В Н Е Ф Т Е Н О С Н О С Т И

Применение электрометрии скважин для контроля за перемеще­ нием ВНК и контуров нефтеносности сводится прежде всего к уста­ новлению их начального положения. Начальное положение ВНК находится по результатам обобщения геологических данных опре­ деления водонефтяного контакта по разведочным и первым экс­ плуатационным скважинам, вскрывшим водонефтяную часть за­ лежи в начале разработки (см. раздел 3 гл. IX).

По мере разбуривания площади и получения новых сведений о ВНК все более уточняется начальное положение контуров неф­ теносности, а следовательно, и размеры залежи. При наличии дос­ таточно полных сведений составляется карта начальной поверхно-

40