книги / Геофизические исследования скважин

на работу с одножильным кабелем, устойчивы к воздействию серо­ водорода и выдерживают температуру до 200 °С.

С учетом результатов зарубежных исследований можно отметить, что решение проблем проведения эксплуатационного каротажа в ГС лежит в области применения новых физических методов (включая сканирующие методы изучения сечения потока) способных измерять положение нечетких границ раздела слоистых сред [13].

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1.Назовите элементы геофизической станции.

2.Приведите структурную схему геофизической информацион­ но-измерительной системы.

3.Назовите основные блоки телеизмерительной системы и их функции.

4.Объясните принципиальную схему одновременной регистрации рк и Д[7СП на трехжильном кабеле.

5.Каким образом реализуется возможность одновременной регист­ рации 3-х кривых кажущегося сопротивления на одножильном кабеле?

6.Назначение геофизического кабеля, его устройство, основные параметры.

7.Как осуществляется регистрация геофизических параметров в масштабе глубин?

8.Какие способы регистрации данных используются в геофизи­ ческих измерительных системах?

9.Из каких блоков состоит цифровая геофизическая лаборато­

рия?

10.Какие задачи решают геофизическими методами исследова­ ния скважин при строительстве ГС?

11.Какой комплекс ГИС применяется в скважинах с горизонталь­ ным окончанием ствола после бурения?

12.Какие геологические и технологические задачи решаются по

результатам оперативной интерпретации геофизических исследо­ ваний ГС?

13.Какие используются способы доставки геофизической аппа­ ратуры на забой скважины?

14.Каковы особенности геофизических исследований в горизон­

тальных скважинах?

171

Г л а в а V.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИСТОЛКОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

§ 1. ЛИТОЛОГИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ РАЗРЕЗОВ СКВАЖ ИН

Литологическое расчленение разреза скважины выполняют по данным полного комплекса ГИС. Методику расчленения рассмотрим на примере трех наиболее типичных разрезов (терригенного, карбо­ натного и галогенного) для скважин, пробуренных на глинистом ра­ створе.

Терригенный разрез

Литологическое расчленение разреза по данным ГИС проводят по следующей схеме: а) разделение пород на коллекторы и неколлекторы; б) выделение среди коллекторов и неколлекторов отдель­ ных литологических разностей. Выделению коллекторов посвящен § 2 данной главы; здесь же рассмотрим только вопросы разделения пород на классы неколлекторов.

В терригенном разрезе неколлекторы делятся на глины и все про­ чие породы, представляющие неколлекторы. Глины выделяются на кавернограмме прежде всего в интервалах увеличения диаметра скважины по сравнению с номинальным. К неколлекторам относят породы, отмечаемые номинальным значением диаметра на каверно-

ШШ1 ШЗ* ШШ3

Рис. 91. Примеры литологического расчленения и выделения коллекторов в терригенных отложениях по данным ГИС.

1— коллектор (песчаник); 2 — неколлектор (глинистый алевролит), 3 — глина

172

грамме. Глинам соответствуют наиболее высокие показания СП и ГМ, низкие удельные сопротивления, наиболее низкие показания НГМ и микрозондов, наиболее высокие значения АТ (рис. 91). В остальной части разреза (за исключением коллекторов и глин) выделяют клас­ сы неколлекторов с различной глинистостью и пористостью по диаг­ раммам методов глинистости (СП, ГМ), пористости (ННМ-Т, AM, ГГМ) и метода сопротивлений. Обычно удается четко выделить по крайней мере два класса неколлекторов. К первому классу относятся глинистые песчаники и алевролиты, характеризующиеся более низ­ кой пористостью и более высокой глинистостью по сравнению с худ­ шими коллекторами; они отмечаются высокими показаниями на ди­ аграммах БЭЗ, БК и микрозондов, низкими значениями ДТ на диаг­ рамме AM, повышенными показаниями НГМ, промежуточными значениями на диаграммах СП и ГМ, но более близкими к показани­ ям в худших коллекторах. Второй класс включает глины, содержа­ щие песчаный, алевритовый или карбонатный материал, для кото­ рых характерны показания всех методов, типичные для глин. Неко­ торое отличие их заключается в небольшом увеличении удельного сопротивления по сравнению с сопротивлением чистых глий, в нали­ чии незначительных отрицательных аномалий СП по отношению к линии чистых глин и в незначительном понижении радиоактивнос­ ти по сравнению с чистыми глинами на диаграмме ГМ.

В терригенном разрезе возможно такж е присутствие некол­ лекторов, представленных песчаниками и алевролитами с карбо­ натным цементом и плотными известняками. Эти породы отмечаются обычно низкими показаниями на диаграммах СП и ГМ — такими же, как чистые коллекторы; но наряду с этим для них характерны высо­ кие показания на диаграммах НГМ, микрозондов и минимальные значения ДТ на диаграмме акустического метода.

Карбонатный разрез

Карбонатный разрез расчленяют по данным ГИС следующим об­ разом. Сначала выделяют межзерновые коллекторы. В остальной части разреза проводят литологическое расчленение с выделением сложных коллекторов и коллекторов различных видов. Рассмотрим методику такого расчленения. Методика же выделения межзерно­ вых коллекторов изложена в § 2. Вначале выделяют интервалы, со­ ответствующие глинам (по тем же признакам, что и в терригенном разрезе) и карбонатным породам с повышенным содержанием нера­ створимого остатка, которые отмечаются повышенными значениями Ucn (иногда на уровне линии глин) и естественной радиоактивно­ сти. Карбонатные породы с высокими значениями Ucn, как правило, являются неколлекторами и лишь в редких случаях могут быть тре­ щинным коллектором с низкой эффективной пористостью (рис. 92). Остальная часть разреза (за исключением межзерновых коллек­ торов, глин и пород с повышенным содержанием нерастворимого ос­ татка), представленная низкопористыми чистыми известняками и доломитами, расчленяется на классы неколлекторов и кавернозно-

173

Рис. 92. Пример литологического расчленения карбонатного разреза по дан­ ным ГИС.

1 — известняк плотный; 2 — известняк-коллектор; 3 — глина

трещинных коллекторов по фильтрационным свойствам и на классы известняков, доломитов и промежуточных литологических разностей по минеральному составу скелета. Первая задача может быть реше­ на по диаграммам стандартного комплекса и специальных исследо­ ваний ГИС, вторая — по данным комплексной интерпретации диаг­ рамм ННМ-Т, ГГМ и акустического метода.

Галогенный разрез

Разрез, представленный гидрохимическими отложениями, рас­ членяют в основном по данным ядерных методов — нейтронного (ННМ), гамма-метода (ГМ) и гамма-гамма-метода (ГГМ) с использо­ ванием результатов акустического метода и кавернометрии. В этом разрезе по данным ГИС устанавливается наличие следующих лито­ логических разностей: гипса — по низким показаниям ННМ, соот­ ветствующим высокому водородосодержанию, при низкой пористо­ сти (менее 1%) — по данным ГГМ и AM; ангидрита — по высоким показаниям ННМ, при низкой пористости — по данным ГГМ и AM; каменной соли — по высоким показаниям ННМ при увеличении ди­

174

аметра скважины на кавернограмме и низкой естественной радиоак­ тивности; калийных солей — по высоким показаниям ННМ и ГМ и увеличению диаметра скважины на кавернограмме. Прослои глины и аргиллита в гидрохимических отложениях устанавливают по тем же признакам, что и в карбонатном и терригенном разрезах.

§2. ВЫДЕЛЕНИЕ М ЕЖ ЗЕРНОВЫ Х КОЛЛЕКТОРОВ

ВТЕРРИГЕННОМ РАЗРЕЗЕ

Пласты-коллекторы выделяют при литологическом расчленении разреза. Признаки, по которым выделяют коллекторы, определяются характером разреза, типом коллектора, условиями бурения скважи­ ны. Рассмотрим наиболее типичные для практики выделения кол­ лекторов случаи.

Терригенный разрез может содержать коллекторы межзерновые, трещинные и смешанные— трещинно-межзерновые. Большая часть открытых залежей нефти и газа связана с межзерновыми коллекто­ рами. Основной опыт выделения и изучения коллекторов геофизи­ ческими методами накоплен для межзерновых коллекторов, прой­ денных скважиной с использованием пресного глинистого раствора при изучении разреза в необсаженном стволе. Коллекторы отлича­ ются от вмещающих пород проницаемостью, пористостью, глинис­ тостью, что и является предпосылкой для выделения их геофизи­ ческими методами.

Признаки выделения межзернового коллектора по геофизическим материалам можно разделить на две группы. Первая группа объе­ диняет прямые качественные признаки, основанные на более высо­ кой проницаемости коллектора по сравнению с вмещающими поро­ дами и на проникновении в коллектор фильтрата бурового раствора. Вторая группа объединяет косвенные признаки, основанные на от­ личии коллектора от вмещающих пород по пористости и глинистос­ ти, что позволяет выделить пласты-коллекторы в интервалах с по­ вышенной пористостью и пониженной глинистостью по диаграммам соответствующих геофизических методов.

Рассмотрим следующие основные признаки коллектора меж ­ зернового типа, вскрываемого при бурении на пресном глинистом растворе (фильтрат глинистого раствора менее минерализован, чем пластовая вода) с репрессией на пласт (гидростатическое давление столба бурового раствора выше пластового давления): 1) сужение диаметра скважины dc по сравнению с номинальным dH(диаметр до­ лота), фиксируемое на кавернограмме, микрокавернограмме, профи­ лограмме; наличие глинистой корки на коркограмме; 2) наличие по­ ложительных приращений на диаграмме микрозондов (показания потенциал-микрозонда ркМПЗ выше показаний градиент-микрозон- да ркмгз> ПРИ этом значения ркМПЗ и Ркмгз невысокие, см. рис. 92); 3) наличие радиального градиента удельного сопротивления, уста­ навливаемого при сравнении удельного сопротивления породы, оп­ ределенного по диаграммам электрических методов с различным ра­ диусом исследования; 4) изменение во времени показаний различ­

175

ных геофизических методов, отражающее формирование во време­ ни зоны проникновения фильтрата бурового раствора в коллектор.

Выделение коллектора по наличию глинистой корки

Сужение диаметра на диаграммах методов, исследующих про­ филь скважины, указывает на присутствие глинистой корки на стен­ ке скважины против исследуемого пласта, что является одним из признаков коллектора. Поскольку исследования каверномером вхо­ дят в стандартный комплекс изучения терригенного разреза, этот признак коллектора широко используют при массовой обработке гео­ физических материалов. Наличие корки не является признаком кол­ лектора в следующих случаях: а) против тонких плотных прослоев, расположенных в мощном пласте-коллекторе; глинизация стенки скважины происходит в них благодаря «размазыванию» корки, об­ разовавшейся в коллекторе выше и ниже; б) в призабойной зоне ство­ ла скважины, вскрывшей неколлекторы, где сужение диаметра сква­ жины может быть вызвано осаждением частиц шлама; в) в любых участках разреза, не являющихся коллектором, где образуются саль­ ники, обусловленные низким качеством глинистого раствора или неудовлетворительной подготовкой скважины к промыслово-геофи­ зическим исследованиям.

Нередко полагают, что толщина глинистой корки является харак­ теристикой проницаемости коллектора. В действительности, толщи­ на корки зависит, в первую очередь, от качества глинистого раство­ ра — чем хуже качество раствора (т. е. чем выше его водоотдача и ниже коллоидальность), тем при прочих равных условиях толще кор­ ка. Поэтому наличие корки большой толщины является прежде все­ го признаком неудовлетворительного качества раствора. Только на ограниченном участке отдельной скважины, пройденном при посто­ янном режиме бурения, толщина корки может являться качествен­ ной характеристикой проницаемости.

Выделение коллектора по диаграмме микрозондов

Положительные приращ ения на диаграмме микрозондов — надежный признак межзернового коллектора в той мере, в какой надежен признак наличия глинистой корки. Следовательно, в рас­ смотренных выше случаях, когда присутствие корки не является признаком коллектора, нельзя считать признаком коллектора и по­ ложительные приращения.

Положительные приращения в коллекторе на диаграммах микро­ зондов могут отсутствовать при следующих условиях: а) глинистая корка имеет большую толщину (более 2 см); показания микрозондов одинаковы, поскольку при этом потенциал-микрозонд, как и гради­ ент-микрозонд, исследует глинистую корку; б) водоносный коллектор имеет очень высокую проницаемость как по напластованию, так и по нормали к напластованию; в результате расформирования промытой зоны удельное сопротивление среды, исследуемой потенциал-микро­ зондом, близко к удельному сопротивлению глинистой корки рк.

176

При бурении скважин на технической воде кавернограммы и ди­ аграммы микрозондов обычно не используют для выделения в раз­ резе межзерновых коллекторов, поскольку заметных глинистых ко­ рок при фильтрации в коллекторы не образуется. Если в разрезе скважины, пробуренной на воде, имеются мощные пласты глин и гли­ нистых пород, содержание глинистого материала в промывочной жидкости в процессе бурения становится значительным; в этом слу­ чае отдельные пласты-коллекторы могут отмечаться сужением ди­ аметра и соответственно положительными приращениями на диаг­ рамме микрозондов.

Выделение коллектора по наличию радиального градиента удельного сопротивления, установленного по диаграммам электрометрии

Наличие проникновения фильтрата бурового раствора в пласт устанавливают, сравнивая значения удельного сопротивления по­ роды, полученные при интерпретации диаграмм электрических ме­ тодов с различным радиусом исследования R, т. е. изучая характер изменения удельного сопротивления породы в радиальном направ­ лении по нормали к оси скважины (рис. 93). При этом по данным ин­ терпретации устанавливают либо наличие радиального градиента сопротивления, либо его отсутствие. Наиболее распространенный способ установления радиального градиента сопротивления — ин­ терпретация кривых бокового электрического зондирования. При

Рис. 93. Радиальный градиент удельного сопротивления поро­ ды-коллектора.

Графики р =f(R ) для коллекторов: 1— продуктивного; Z— водоносно­ го, 3 — скважина; 4 — глинистая корка; 5— промытая зона продуктив­ ного (Рпппр) и водоносного ( р пп,вп) коллекторов; 6 — зона проникнове­ ния продуктивного (РзППр) и водоносного (рзпвп) коллекторов; 7 — неизмененная часть коллектора21

интерпретации кривых БЭЗ в пластах-коллекторах большой мощ­ ности получают кривые зондирования, характеризующие проник­ новение, повышающее (рзп> р п) или понижающее (рзп< Рп) удельное сопротивление пласта, и двухслойные кривые рзп= Рп-

Кривые БЭЗ типа рр< рзп> рп характерны: 1) для водоносных кол­ лекторов, насыщ енных минерализованной пластовой водой (Св>20 г/л); в этом случае величина рзпсущественно превышает рп; 2) для продуктивных коллекторов с высоким содержанием остаточ­ ной воды, обусловленным либо значительной глинистостью коллек­ тора, либо незначительным расстоянием по высоте по отношению к ВНК; 3) для слоистых продуктивных коллекторов, представленных чередованием тонких прослоев коллекторов и глин.

Проникновение, понижающее удельное сопротивление породы, реже встречается в практике интерпретации; оно характерно для хороших коллекторов с высоким коэффициентом нефте-газонасы- щения (кнг> 85%) при бурении скважин на растворе, удельное сопро­ тивление фильтрата которого рфнесущественно отличается от удель­ ного сопротивления пластовых вод.

В практике интерпретации используют также другие приемы об­ наружения радиального градиента сопротивления; они основаны на сопоставлении истинных или кажущихся значений удельного сопро­ тивления, получаемых по диаграммам обычных или фокусированных зондов с различным радиусом исследования. Для решения рассмат­ риваемой задачи чаще всего сопоставляют значения рпили рк следу­ ющих пар зондов: стандартных потенциал-зонда (АМ =0,2— 0,5 м) и

Рис. 94. Выделение продуктивных коллекторов в терригенном разрезе подан­ ным ГИС.

1•—продуктивный коллектор; 2 — неколлектор: I — микросферический зонд; экрани­ рованный зонд' II — короткий; III — длинный

178

градиент-зонда (АО = 2— 2,5м); малого (АО = 0,2— 0,5м) и большого (АО >4 м) градиент-зондов, микроэкранированного (МБК) и экрани­ рованного (БК) зондов; экранированного и индукционного зондов; двух экранированных зондов с различной глубинностью исследования.

Другой способ сравнения показаний фокусированных зондов элек­ трометрии с разной глубинностью— совмещение кривых, например МБК и БК, в одинаковом логарифмическом масштабе сопротивле­ ний в пределах исследуемого участка разреза. Совмещение осуще­ ствляют таким образом, чтобы показания зондов совпали в плотных породах; тогда в коллекторах с повышающим или понижающим про­ никновением будет отмечено расхождение показаний с соответству­ ющим знаком (рис. 94).

Выделение коллектора по данным временных исследований

Внеобсаженном стволе происходит формирование во времени зоны проникновения в коллекторах, поэтому показания методов элек­ трометрии, кавернометрии (в первую очередь) в интервалах залега­ ния коллекторов во времени изменяются, что позволяет, сравнивая диаграммы одного и того же метода, зарегистрированные в различ­ ное время в одинаковом масштабе, выделять коллекторы по расхож­ дению показаний (при совпадении показаний в интервалах плотных пород). В обсаженной скважине происходит расформирование зоны проникновения в коллекторах, что также создает предпосылки для выделения коллекторов по диаграммам повторных измерений гео­ физическими методами, в первую очередь радиометрии (рис. 95).

Внеобсаженных скважинах при оптимальных условиях про­ ведения первого и повторных замеров коллекторы отмечаются во времени увеличением толщины глинистой корки, изменением пока­ заний на диаграммах микрозондов, в первую очередь потенциалмикрозонда, изменением показаний на диаграммах различных зон­ дов, а также фокусированных зондов электрометрии. Наиболее от­ четливое изменение показаний методов электрометрии во времени происходит в условиях ярко выраженного проникновения, повыша­ ющего или понижающего удельное сопротивление пласта в зоне про­ никновения; при незначительном отличии удельных сопротивлений зоны в неизмененной части коллектора не следует ожидать суще­ ственного изменения во времени показаний методов электрометрии.

Специальные повторные замеры по определенной программе вы­ полняют в отдельных параметрических или оценочных скважинах, как правило, в продуктивных участках разреза. В этом случае стре­ мятся обеспечить оптимальное время первого и последующего изме­ рений, а также создать дополнительные условия, позволяющие уси­ лить роль фактора времени с помощью изменения гидростатическо­ го давления в скважине или физических свойств бурового раствора пород повторными измерениями.

Рассмотренные геофизические методы выделения межзерновых коллекторов неприменимы в скважинах, бурящихся с раствором на нефильтрующейся основе (РНО) вследствие самой природы такого

179

Рис. 95. Выделение газоносных коллекторов по диаграммам повторных за­ меров НГМ в обсаженной скважине, с учетом стандартного комплекса ГИС.

1— газоносный коллектор; 2 — неколлектор; I, II — диаграммы НГМ первого и за­ ключительного замеров, заштрихованные участки диаграмм соответствуют коллек­ торам

раствора, исключающей возможность фильтрации в породы-коллек­ торы промывочной жидкости и появления признаков коллектора, связанных с образованием зоны проникновения. Поэтому в скважи­ нах, бурящихся с этим раствором, коллекторы выделяют по количе­ ственным признакам, используя граничные значения параметров, соответствующие границе коллектор— неколлектор.

§ 3. КОРРЕЛЯЦИЯ РАЗРЕЗОВ

Ценность данных промысловой геофизики заключается не толь­ ко в возможности составления литологического разреза скважины, выделения и промышленной оценки коллекторов, но также в том, что путем корреляции геофизических диаграмм, полученных в разных скважинах, можно выполнить все геологические построения, начи­ ная с геологических профилей и кончая картами эффективной мощ­ ности продуктивного коллектора.

Корреляцию результатов ГИС по скважинам проводят следующим образом. Вначале выбирают диаграммы геофизических методов, ко­ торые содержат наибольшую информацию о характерных особеннос­ тях разреза, — чаще всего это диаграммы стандартной электромет­ рии (кривая рк стандартного зонда и кривая Ucn) и радиометрии (кри­

180