Геологическая достоверность наклонометрической информации

Сравнение результатов технологии наклонометрии НИД-2 с данными сейсморазведки 3D выполнено по горизонту БП7-2. Структурная карта (рис. 9) построена ЦГЭ.

Кровля горизонта БП7-2 по данным ННГГ вскрыта скважиной № 645 Средне-Губкинской на глубине 2198 м (абсолютная отметка 2144 м), мощность - 21 м. Сейсморазведкой (см. рис. 13) прогнозировалась глубина вскрытия этого горизонта 2145 м. Как видно, совпадение данных бурения и сейсморазведки полное. Мощность горизонта - 21 м. Азимут падения по данным сейсморазведки горизонта БП7-2 определен по структурной карте как среднее направление в сторону увеличения глубины по перпендикуляру к касательным, проведенным к горизонталям 2140 и 2150 м. Это направление находится в секторе с центром в точке скважины, ограниченном двумя линиями с азимутами 289 и 294 (среднее значение 292). Угол падения кровли горизонта БП7-2 может быть определен как арктангенс отношения шага горизонтали (10 м) к расстоянию между горизонталями вдоль этих линий по карте. Среднее значение угла наклона нами определено как 2.1.

Таким образом, в месте расположения скважины № 645 для кровли горизонта БП7-2 средние значения элементов залегания составляют:

_ср=2,1, _ср = 292,

и они характеризуют структурный наклон по данным сейсморазведки.

Среднестатистические элементы залегания комплексов горных пород по наклономеру определены в интервале глубин 2200 - 2800 м. Суммарная гистограмма азимута показывает преимущественное падение горных пород на 500-м интервале глубин на запад-северо-запад (СЗ 300) с небольшим углом падения 1.8.

В интервале 2000-2250 м, в основном включающем горизонт БП7-2, среднестатистический угол наклона составляет 1.6, азимут смещается несколько западнее (326) по отношению к суммарному на 500 м участке.

В интервале глубин 2198-2219 м, соответствующем только горизонту БП7-2 среднестатистический наклон составляет:

_ср=1,6, _ср = 277,3.

Если учесть магнитное склонение 18, то истинные элементы залегания горизонта БП7-2, который может быть принят в качестве синхронного горизонта, имеющего структурный наклон, по наклономеру составляют:

_ср=1,6, _ср = 295.

Из сравнения полученных данных по сейсморазведке и наклономеру видно, что фактическое расхождение величин по азимуту падения составляет 3, по углу падения - 0,5 и находится в пределах точности наклономера (допустимое по азимуту 5, по углу 0,5).

Приведенный анализ убедительно показывает надежность новой технологии наклонометрии НИД-2 при определении структурного наклона горных пород.

Аналогичные по точности данные получены при выделении структурных, литологических и комбинационных ловушек по пластам Умсейской площади (Западная Сибирь). Они подтверждены бурением эксплуатационных скважин по плотной сетке (500 м) разработки и приводились в докладах автора и Ж. А. Поздеева (ОАО «Ноябрьскнефтегеофизика») на международном симпозиуме SPWLA в г. Москве, сентябрь, 1997 г.

Технология НИД2 определяет падение дискретных поверхностей геологических тел. Краеугольным камнем технологии является воспроизводимость конечного результата определения угла и азимута падения отдельно взятой геологической границы, а для комплекса отложений - среднестатистических элементов залегания этих поверхностей.

Рис. 9. Структурная карта по данным сейсморазведки 3D.

- гистограмма азимута горизонта БП-7-2 по данным наклономера в интервале глубин 2198-2250 м

Многократные определения падения опорных пластов в глубокой скв. 1 Леузинской (Башкортостан) позволили оценить воспроизводимость элементов залегания отдельной геологической границы в связи с разрушением ствола скважины со временем (в течение почти 3-х лет). Многолетними наблюдениями установлено, что технология НИД2 действительно позволяет определять структурный наклон с погрешностью  0,5 по углу наклона. Азимут структурного наклона в зависимости от геолого-технических условий и угла наклона пластов определяется с большей погрешностью от 5 до 30. Величины истинного угла наклона литологических границ и трещин совпадают с данными описания кажущегося угла наклона по керну. Такая точность определения падения приемлема для выяснения соответствия структурных планов разновозрастных горизонтов, ориентации тектонических нарушений, изучения формы литологических и комбинационных ловушек, а также для контроля сейсморазведки при полого залегающих (010) отражающих сейсмических горизонтах.

Структурные планы разреза скв. 1 Леузинской. Интервалы разреза скважины с элементами залегания (_с, _с ) на участке разреза скважины одного и того же структурного плана выделяются по гистограммам падения 50-метровых участков интервалов разреза и уточняются по основной наклонограмме, при этом привлекаются данные об изменении направления осей эллипса сечения скважины, розы вертикальной трещиноватости и положения узловых точек изменения кривизны скважины. Для разреза скв. 1 Леузинской эти данные сведены в таблицу 1. В таблице в азимутальном отношении выделены четыре (А, Б, В, Г) таких участка или этажа. Они разграничены жирными горизонтальными линиями.

Среднестатистический угол наклона по этажам (_сэ) сверху вниз возрастает от 6,5 до 14,6. Этажи “Б” и “В” имеют примерно одинаковые _сэ (11,5 и 10,5 соответственно). В азимутальном отношении структурные этажи развернуты относительно друг друга, при этом преимущественный азимут падения (статистическая направленность азимута _сэ) наименее выражен по этажу «Б». Структурное падение пластов в верхнем («А») и нижнем («Г») этажах почти противоположное (_сэ”А” = 136 и _сэ”Г” = 325).

В интервале глубин 4970 – 4980 м резко изменяется азимут падения горных пород с северо-западного (_с = 329,6) на юго-западный (_с = 200,8). Аналогичное, однако на большем интервале 2802 – 2828 м, явление отмечено также в отложениях среднего карбона. Здесь азимут падения по отношению к вмещающим толщам отличается на 40 - 50, а угол наклона на 2,5 больше, чем в вышележащей толще. Эти изменения азимута, возможно, отражают косую слоистость.

Наибольшим изменением угла наклона характеризуется этаж «Б» (от 8,3 до 89,6). В интервале глубин 4150 – 4300 м большие углы дают первый максимум распределения на гистограммах. Большие углы наклона имеются и в верхней части этажа «Б», но они там не преобладают.

Изменение кривизны скважины может служить дополнительным признаком изменения условий залегания отложений.

Из дисплея области обработки данных наклономера 916-метрового интервала 3598 - 4514 м (рис. 10) можно увидеть, что при таком представлении «головастики» инклинограммы превращаются в непрерывную кривую угла наклона скважины, на которой видны экстремумы угла наклона. Нарастание угла наклона () скважины с увеличением её глубины после отрицательного экстремума происходит более интенсивно, а уменьшение угла наклона после положительного до новой отрицательной точки – более плавно. Отрицательный экстремум кривой зенитного угла скважины наиболее близок к точке глубины изменения условий залегания горных пород, а положительный по величине угла наклона скважины соответствует (в какой-то мере) углу наклона толщи пластов. Там, где ось скважины совпадает с нормалью к плоскости напластования, угол наклона скважины будет близок или равен углу наклона пласта, а азимуты искривления скважины и падения пласта различаются на угол, близкий к 180.

Так например, в точке экстремума на глубине 2616 м угол искривления скважины  = 4,2, а структурный наклон в интервале глубин 2603 – 2650 м составляет _с = 5,8 (разница 1,6); азимут искривления скважины  = 304, а азимут структурного падения _с = 125 (разница составляет 179).

На глубинах 3055, 4322, 4888 м и 4895 м также наблюдается хорошее совпадение данных _си и _с, однако разница по углу наклона достигает 2 - 7.

Наибольшим несовпадением расчетных данных характеризуется структурный этаж «Б». Так, например, положительный экстремум на глубине 4300 м _си - _с = 8,1,  _си - _с = 101. Локальный наклон в нижней части этажа (интервал глубин 4159 – 4300 м) достигает _с = 89,6. Это несовпадение может быть объяснено, например, встречей скважины с крутонаклоненным сместителем тектонического нарушения. Изменение кривизны скважины здесь обусловлено естественным стремлением ствола развернуться по падению сместителя.

Структурный этаж «Б» по азимуту направления длинной оси эллипса прорывов (35°) резко отличается от выше и ниже лежащих этажей, в которых азимут направления длинной оси эллипса 70°. Нижний этаж «Г» имеет направление прорыва, отличающееся от вышележащего этажа «В» всего на 5°. По форме кольца между эллипсом и окружностью номинального диаметра горные породы этажа «Б» наиболее разуплотнены.

Положение длинной оси эллипса прорывов этажа хорошо совпадает с направлением главных осей розы вертикальной трещиноватости (этаж «А» - 70° и 45°; этаж «Б» - 35° и 35°; этаж «В» - 70° и 85°; этаж «Г» - 75° и 65°), а азимут преимущественного направления падения горных пород этажа перпендикулярен направлению главной оси эллипса прорыва этажа. Исключением является интервал 4300 – 4800 м (этаж «В») по данным каротажа 2001 г., здесь азимут направления преимущественного падения пластов совпадает с направлением длинной оси прорыва и длинных лепестков вертикальной трещиноватости.

Анализируя динамику прорывов, вертикальной (или близкой к вертикальной) трещиноватости и гистограмм падения горных пород на пятидесятиметровых участках разреза скважины, можно увидеть изменение соотношения этих параметров между этажами или внутри этажа.

О динамике разрушения ствола скважины со временем можно судить по данным таблицы 2, в которой для сравнения указаны также значения азимута искривления скважины в точках начала и конца 50-метровых интервалов глубин по непрерывному инклинометру наклономера НИД-2.

В скобках (см. колонку 2001 г.) указан также азимут противоположной длинной полуоси эллипса. Как видно, спустя 9 месяцев, в интервале глубин 3800 – 4300 м получено очень хорошее совпадение по азимуту (±5°) главных осей эллипса сечения скважины. Исключением является только интервал глубин 4000 – 4050 м. Угол между направлениями главных осей эллипсов (расхождение) здесь составляет 140°. Ниже глубины 4300 м расхождение увеличивается составляет 80° - 105°. При этом в интервале глубин 3800 – 4500 м по каротажу 2001 г. направление главной оси эллипса соответствует направлению искривления скважины (расхождение от 0° до 45°).

Из приведенного можно сделать вывод, что существует временная коррелятивная связь между направлением эллипса сечения скважины и направлением ее кривизны. Ствол со временем под действием гравитационных сил вырабатывается бурильным инструментом в апсидальной плоскости. По каротажу 2001 г. в интервале 3900 – 4000 м главная ось эллипса сечения скважины по величине равна примерно двум диаметрам скважины и эллипс по форме имеет как бы пережим в области расположения малой оси. В более твердых горных породах малая ось эллипса по величине равна номинальному диаметру скважины, а в рыхлых и трещиноватых – значительно больше его величины. В рыхлых горных породах направление главной оси эллипса дольше остается соответствующим направлению их прорывов или простиранию геологических поверхностей. В твердых горных породах со временем в результате их выработки буровым инструментом направление главной оси эллипса изменяется. При этом прорывы горных пород на фоне этой выработки становятся не видны. Теряется и информация о толщине глинистой корки. Поэтому, для большей

Рис. 10. Дисплей области обработки данных наклономера НИД-2 (916-метровый интервал глубин). Таблица 1