Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы статистически-корреляционной интерпретации материалов геофизических исследований скважин. Учебное пособие
.pdf
вторых, средняя интенсивность процессов в перекрывающих пластах
является индикатором нижележащих залежей УВ вследствие того, что
субвертикальная (снизу вверх) миграция смеси гидротерм, нефти и газа
(«дыхание залежи») обязательно будет причиной геохимических преобразований верхнележащих пород.
Примером может служить Герасимовское месторождение, на котором для нижнесреднеюрских песчаных пластов индикатором первой категории
ности глинистых минералов (параметр ДЭС), а индикатором второго
типа – интенсивность вторичной карбонатизации.
4.3. Методы выявления низкоомных нефтегазонасыщенных коллекторов
лении индикатора углеводородов, но и в выявлении пропущенных (при
стандартной интерпретации) низкоомных нефтегазонасыщенных интервалов. Низкоомными интервалами называют нефтегазонасыщенные интервалы пористо-проницаемых коллекторов с пониженным УЭС породы относительно их граничных значений. Граничные значения УЭС
является интенсивность процесса образования электропровод-
Суть рассматриваемой методики заключается не только в опреде-
исследуемого пласта разделяют на водонасыщенные
гр
УВ-насыщенные
интервалы интерпретируются водонасыщенными либо с неясным ха-
рактером насыщения.
В основе формирования низкоомных УВ-насыщенных коллекторов
лежат два условия: образование замкнутой электрической цепи на поверхности пор и трещин; возникновение повышенной плотности и (или)
подвижности зарядов в электрической цепи пород, неучтенной при традиционной интерпретации
В водонасыщенных проницаемых средах параллельно сквозному
электрическому току ионов в воде может образоваться сеть поверхностной проводимости. Поверхностную электрическую проводимость представляют собой: ионы двойного электрического слоя глинистой и алевролитовой фракций; катионы межслоевой электрической проводимости
трехслойной глинистой фракции и электроны проводящих минералов
(пириты). Присутствие связанной воды в мелкодисперсных
является необходимым условием образования свободных зарядов. Связанная вода находится в адсорбционном, диффузионном и рыхлосвязанном состояниях.
Пленка рыхлосвязанной воды в основном располагается на поверхности пор алевролитистой и мелкопесчанистой фракций, а ее площадь
породы. Как правило, данные низкоомные
грn
ГИС [21, 22, 24, 29, 30, 32].
грn
фракциях
и
41
поперечного сечения зависит от радиуса кривизны поверхности.
С уменьшением радиуса кривизны увеличивается сила поверхностного
натяжения и устойчивость пленки воды, тем самым уменьшается ее площадь поперечного сечения, понижая долю поверхностной электропроводимости в общей проводимости породы. В свою очередь, с уменьшением
радиуса капилляров удельная площадь поверхности увеличивается, что
приводит к увеличению
плотности зарядов породы и ее электрической
проводимости. Поэтому в нефтенасыщенных мелкопористых гидрофильных песчано-алевролитовых породах, где произошли интенсивные
геохимические преобразования, с увеличением пористости УЭС будет
уменьшаться.
В трехслойных глинистых минералах наличие межслоевого обменного катионного комплекса позволяет повышать концентрацию катионов в межслоевом пространстве, тем самым значительно увеличивать
межслоевую
электрическую проводимость глинистой фракции [6].
Межслоевую проводимость можно причислить к одному из видов поверхностной электрической проводимости при модели заполнения стенок порового пространства глинистым материалом, параллельным участкам
водных растворов. С увеличением доли глинистых минералов с высокой
сорбционной способностью (монтмориллониты, гидрослюды) увеличивается количество связанной водонасыщенности песчаных пород и, соответственно, подвижность
и плотность зарядов поверхностного слоя как при
межслоевой проводимости, так и при ДЭС.
Доля поверхностной электрической проводимости в общей проводимости породы сильно зависит от минерализации свободной (поровой)
воды. При минерализации воды более 30…35 г/л (по Б.Ю. Вендельштейну [2]) изменение УЭС породы в большей степени зависит от изменения
пористости. При меньшей минерализации воды вклад поверхностной проводимости становится весомей, чем доля проводимости
свободной воды. Но даже и при высокой минерализации воды возможны ситуации, когда поверхностная проводимость может быть выше поровой. Это может произойти вследствие определенных вторичных геохимических преобразований, сильной пиритизации и т. д.
Значительное увеличение глинистости
в песчаных интервалах
вплоть до образования тонких глинистых прослоев (до 30 см) приводит
к понижению УЭС всего исследуемого пласта. Латерально протяженные прослои не выделяются на каротажных диаграммах, но участвуют в
электропроводимости своей горизонтальной компонентой, образуя низкоомный коллектор.
Итак, причинно-следственную связь образования низкоомных коллек-
торов при наложено-эпигенетических процессах
можно выстроить следу-
42
ющим образом: тектонический процесс → разломы растяжения и трещи-
ны → флюидодинамика → вторичные геохимические процессы → образования пиритов, пелитов, свободных катионов в ДЭС → появление дополнительной проводимости → заполнение УВ → образование низкоомного
коллектора.
Согласно представленной причинно-следственной цепи окончатель-
ной причиной «низкоомности» породы является образование в ней
дополнительной поверхностной электропроводимости. Рассмотрим электрическую модель электропроводящих литологических разностей с присутствием эпигенетически преобразованных минералов [21]. Назовём его первый
метод выявления низкоомного интервала. Электрическая проводимость
УВ-водонасыщенного песчаного коллектора контролируется остаточным
раствором воды (
1/
– электропроводимость воды в породе), а также
в
электрическим слоем глинистой компоненты с ионной проводимостью
1/ .
Матрица и углеводороды являются диэлектриком. При параллель-
сл
ном соединении электропроводящих слоев порового канала получаем измеряемую проводимость (согласно уравнению Б.Ю. Вендельштейна) [2]:
где
1/ 1– / ,() /
– доля ДЭС глинистой компоненты в песчаной породе;
всл
(17)
доля объема канала, занимаемого свободным раствором.
(1 – )
–
Рис. 8. Модель порового канала низкоомного пласта
В уравнении (17) сопротивление глинистой компоненты
сл
,
обу-
словленное двойным электрическим слоем, может зависеть еще и от
степени геохимического метаморфизма породы, образования вторичных
43
минералов с высокой электрической проводимостью (рис. 8). Поэтому
–
глинистый слой необходимо разделить на две компоненты, параллельно
соединенные между собой:
где
– доля глинистой смеси с минералами повышенной электропро-
водности;
/–//,()
сл гл см
– УЭС массовой (основной) глинистой компоненты;
гл
(18)
–
см
УЭС глинистой смеси.
Параллельное соединение глинистой компоненты и смеси обусловлено поверхностным преобразованием, при котором вновь формирующиеся высокопроводящие минералы (например, крустифицированный
хлорит, пирит либо трехслойные глинистые минералы с повышенной
катионной проводимостью) распределены на поверхности пор, совместно с первичной неизмененной глиной. На поверхности твердой фазы, в
электрической цепи породы,
образуются два параллельных элемента с
различным сопротивлением.
В свою очередь, высокопроводящий слой минералов не может быть
замкнут беспрерывно в одну цепь. Соединение высокопроводящих минералов происходит через массовую глинистую компоненту (например,
вкрапления пиритов в глинистом слое). Поэтому образуется смесь минералов с высокой и низкой электрической проводимостями последовательного соединения. УЭС
смеси будет выглядеть следующим образом:
где
см гл вс
– УЭС высокоэлектропроводящего минерального слоя;
вс
//
(19)
,()
– доля
высокопроводящего слоя в объеме смеси.
Рис. 9. Эквивалентная электрическая схема электропроводящих пород
эпигенетически преобразованного песчаника:
η – доля высокоэлектропроводящего слоя в объеме смеси; (
компоненты вне смеси; (ξ – η) – доля глин в смеси; (1–
A, MN – электроды БКЗ;
– ξ) – доля глинистой
) – доля объема канала
Итак, подставив зависимости (18) и (19) в формулу (17), мы получим уравнение, описывающее электрическую проводимость водомине-
44
рального состава породы, учитывающее наличие высокопроводящих
–
–
минералов:
коллектора. Эту формулу можно изобразить эквивалентной электрической схемой (рис. 9), где
1/ 1– / .() ( ) (–/ / )–
Данное уравнение выражает электрическую модель низкоомного
эглвсгл
()
– доля глинистой компоненты вне сме-
2
(20)
си;
метаморфизма полевых шпатов, вторичного глинистого цемента с по-
вышенной электропроводимостью либо включений пирита в глинистом
цементе сопротивление
обычное параллельное включение УЭС раствора и ДЭС глинистой
фракции (уравнение (20) трансформируется в (17)).
электропроводящего поверхностного слоя эпигенетически преобразованного песчаника:
где M – минерализация пласта (г/л); T – температура пласта (ºC);
q – условная концентрация катионов в единице объема ДЭС глинистой
фракции (усл.ед.), q ≥ 1. Условная концентрация катионов в единице
объема ДЭС
следуемого интервала,
роды от относительного содержания вещества. Относительная концентрация, которая всегда должна быть больше единицы:
В работе [21] была получена редуцированная формула для УЭС
– доля глин в смеси (очевидно, что
и электрическая схема преобразуется в
0,254 / ,Mq
(21)
T
q С
вс гл
гл
; C – относительное среднее содержание калия ис-
– степенной показатель зависимости УЭС по-
). При отсутствии
где
вале (в данном случае величина отражает минимальное содержание, при
котором возможно проявление влияния на электропроводимость);
– концентрация исследуемого вещества.
C
i
лись в зависимости от их содержаний по формулам:
– минимальная концентрация вещества в исследуемом интер-
C
min
Для основных глинистых минералов q = 1.
Доли высокопроводящих пелитов, хлоритов и пиритов вычисля-
CCC
/2 ;
kkk
гл гл п
пир пир п
хл хл гл
пел пел гл
/,
i
/218
Ck
/70
Ck
45
min
;
;
;/80Ck
(22)
Ci i
0,0041 – 0,1338 0,92;
пир пир пир
пир пел
2
;
0,4 0,86·exp 1 – 0,2,
где
CLni
() ()
пел хл пел хл
– коэффициенты общей пористости и глинистости; i – интен-
,kk
пгл
сивности пелитизации, хлоритизации и пиритизации; C – содержание
вещества.
Далее, используя полученные полуэмпирические формулы (20)–(22),
можно вычислить относительное УЭС, учитывающее высокопроводящие минералы для каждого перспективного интервала:
В таком случае
– УЭС породы для УВ-насыщенных пластов, в
бПП
(23)
/.
в
отсутствие поверхностной электрической проводимости высокопроводящих минералов, будет определяться по зависимости
где
– УЭС породы, определенная при стандартной интерпретации
п
данных ГИС. Если
бПП гр
бПП п
, то исследуемый низкоомный интервал –
(24)
,
нефтегазонасыщенный.
Покажем сопоставления результатов СКИ данных ГИС с результатами петрографического исследования керна на примере низкоомного
3б
пласта-песчаника Ю
дуемый нефтеводонасыщенный песчаный пласт Ю
Западно-Крапивинского месторождения. Иссле-
1
3б
располагается в
1
интервале 2831,8…2840,4 м (рис. 10). Изучались шлифы образца керна,
отобранного с глубины 2837,4 м (промежуточные УЭС).
Рис. 10. Сопоставление УЭС пласта и содержания калия по глубине
скважины Западно-Крапивинского месторождения
46
Порода представлена плотно сцементированными терригенными
зернами размером 100…150 мкм, покрытыми сплошной толстой пленкой преимущественно гидрослюдистого цемента. Цемент представлен
гидрослюдой мусковитового типа, образующей сплошные агрегированные пленки на поверхности терригенных зерен. Наряду с гидрослюдизацией наблюдается и лейкоксенизация. Сплошная пленка гидрослюдистого цемента выполнена кристалликами гидратированного мусковита,
описывающегося химической формулой KAl
[(OH, Fе)2 AlSi3O10].
2
Встречаются разлохмаченные пластинки гидратированного мусковита,
которые могут в значительной степени снижать УЭС породы.
Влияние гидратированной калиевой слюды на электрическое сопротивление в интервале глубин 2831,4…2837,8 м выразилось обратной корреляционной регрессией УЭС породы с относительным содержанием калия (рис. 11). Данный факт интерпретируется как пелитизация полевых
шпатов с интервальным параметром равным Y = 0,7
статистическая интенсивность пелитизации:
= 0,7 · 0,81 = 0,57 усл. ед.
i
пел
д. ед. В этом случае
На рис. 11, на основании следующих параметров: степенного показате-
ля
=| 1,635| и
= 1,17 %, вычисляем значение q. Зная результаты
C
min
стандартной интерпретации материалов ГИС, а именно коэффициенты
пористости, глинистости, минерализацию, температуру пласта, и используя уравнения (20)–(24), можно определить
. Сопоставляя по-
бПП
лученную величину УЭС с граничным значением УЭС пласта
(
бПП
>
= 5,5 Ом · м), выявляем низкоомный интервал.
гр
Рис. 11. Сопоставления точечных величин УЭС породы исследуемого
интервала (2831,4…2837,8 м) с относительным содержанием калия
47
Рассмотрим второй метод выявления низкоомного коллектора.
–
–
–
Примем физико-геохимическую модель электропроводности коллектора
с приращенным УЭС, где измеряемое геофизиками сопротивление равно [24]:
,
C
пбПП п
ii
(25)
где
C
пii
– приращенное УЭС поверхностной проводимости электри-
ческого слоя, содержащего эпигенетически образованные некомпенсированные электрические заряды определенного химического вещества
C
.
i
Предлагаемая модель называется геохимической, потому что в основе изменения электрической проводимости пласта лежат процессы
метаморфизма породы и геохимических реакций, приводящих к образованию избыточных катионов (и других зарядов), увеличивающих электропроводность пласта.
Определим приращенное УЭС. С этой целью в преобразованное
уравнение
const
ii
C
вместо константы, при постоянных минера-
лизации и температуре, подставляем УЭС воды исследуемого интервала
и получаем:
в
в
ii
При отсутствии диссоциированных зарядов показатель 0
–
В этом случае
C
1
i
, т. е.
вi
(26)
.
C
.
, что соответствует точке инверсии
электрических проводимостей по оси минерализации (~30 г/л при температуре T ~ 40 ºC). Необходимым условием образования низкоомного
коллектора является присутствие неравенства:
i
(27)
.
в
Для использования уравнения (26) при сохранении неравенства (27)
необходимы следующие условия:
0 и 1,
C
т. е. для вычисления
i
приращенного УЭС необходимо определять относительную концентрацию, которая всегда будет больше единицы:
CCC
ii
/.
min
Определив удельное сопротивление исследуемого интервала с учетом поверхностной проводимости преобразованной породы как
получаем:
,
пп0
ii
C
п0 пii
C
– установленное УЭС породы при влиянии i-го вещества, не учитываемого в традиционной интерпретации.
48
В предельном случае, при отсутствии поверхностного влияния
–
(т. е.
= 0)
п0 пi
, приращенное сопротивление породы с проводимо-
стью i-го заряда можно вычислить как разницу:
–– 1.()
CC
ппп0 п0
ii i i
Для определения приращенного сопротивления породы
сто
необходимо подставить среднее значение УЭС породы
п0
(28)
вме-
пi
п
представляющее собой величину УЭС исследуемого песчаного интервала, определяемого при традиционной интерпретации.
Таким образом, в силу аддитивной природы электросопротивления
и его последовательного соединения в твердой фазе породы, приращенное УЭС пласта определяется как сумма приращенных сопротивлений
среды для зарядов калия, железа и т. д., при условии их совместного
влияния на
противления
УЭС в одном пространственном интервале измеряемого со-
:
пij
CCC
ппп
iji j
(29)
.{( ) ( )–} 1 –1
Корреляционный метод анализа сопоставлений УЭС с концентрацией определенного элемента по материалам ГИС обусловлен следующим алгоритмом действий:
выделяется выборочный интервал исследуемого песчаного пла-
ста точечных данных кажущего УЭС и относительных содержаний элемента, где сопротивление с увеличением концентрации элемента
уменьшается. Выборочные данные из формата LAS копируются в
Microsoft Excel.
на основании данных выбранного интервала в Microsoft Excel
с применением его математического аппарата определяется линия тренда
,
по степенной регрессии
раметр
с параметром аппроксимации
bC
что позволяет получить степенной па-
,
i
2
R
> 0,36 (например, см. рис. 11).
Итак, используя зависимости (25) и (29) можно записать следующее равенство, позволяющее определять
и сопоставлять получен-
бПП
ную величину УЭС с граничным значением УЭС:
бПП п
1–1 –1.({() ()})
CC
ij
(30)
Заметно, что второй метод более простой и менее однозначный.
Однако его можно использовать в случае отсутствия необходимой информации для первого метода.
Приведем примеры, где при стандартной интерпретации материалов ГИС характер насыщения исследуемых пластов определялся как неясный либо водонасыщенный. По данным ГИС Нижнелугинецкой
49
скважины в двух песчаных интервалах тюменской свиты, используя
второй метод выявления низкоомного коллектора, было проведено вычисление приращенного УЭС, обусловленного поверхностной проводимостью. И после определения сопротивления пласта
ДбПП
и срав-
нения его величины с граничным значением выделились два низкоомных нефтенасыщенных интервала. Данный прогноз инновационного
метода интерпретации материалов ГИС Нижнелугинецкой скважины
подтвердился результатами спиртобензольной вытяжки керна (рис. 12).
Рис. 12. Результат интерпретации низкоомного УВ-насыщенного
Ρ
коллектора юрского горизонта:
способом; Ρгр – граничное значение УЭС пласта; ΔΡ – приращенное УЭС пласта;
действительное УЭС пласта: ΡД = Ρ
– УЭС пласта определенное традиционным
ГИС
+ ΔΡ
ГИС
При использовании этой технологии на таких месторождениях Западной Сибири, как Самотлор, Матюшкинское, Вынгапуровское, Вынгаяхинское, Шингинское, Западно-Крапивинское, Тамбейское, Малыгинское и Вахское в результате испытания пластов с 70…80%-й достоверностью были выявлены раннее пропущенные нефтенасыщенные залежи.
Например, в результате испытания пропущенного (в результате традиционной интерпретации данных ГИС) низкоомного
Вахская 606 (при
= 4,5 Ом · м;
п
= 6,75 >
бПП
пласта Б9, скважины
= 6,5 Ом · м) был
гр
получен среднесуточный дебит нефти 18 тонн в сутки.
Таким образом, используя метод СКИ материалов ГИС с целью
определения УЭС породы для УВ-насыщенных пластов, с учетом поверхностной электрической проводимости высокопроводящих минералов, при его сопоставлении с граничным значением УЭС можно выявлять пропущенные низкоомные залежи нефти и
газа.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]