АФРИКЯН А.Н. Кафедра ГИС ГАНГ им. И.М.Губкина

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В настоящее время основными объектами разведки и разработки являются залежи УВ, приуроченные к высокопористым коллекторам преимущественно межзерновой пористости. Дальнейшие перспективы развития нефтяной и газовой промышленности все больше связывают с поисками и разведкой объектов, приуроченных к коллекторам со сложной литолого-петрофизической характеристикой – “нетрадиционным” коллекторам. Развитие нетрадиционных коллекторов происходит на больших глубинах или в регионах сложного геологического развития.

С увеличением глубины залегания строение порового пространства претерпевает значительные изменения. На стадии катагенеза отложения уплотняются, доломитизируются, кальцинируются, сульфатизируются. Одновременно тектонические нагрузки (статические и динамические) способствуют возникновению трещин. По трещинам циркулируют воды, и происходит процессы выщелачивания и перекристаллизации, формируются коллектора со сложным строением порового пространства.

Коллекторские свойства таких отложений контролируются системой трещин, пустот выщелачивания. Оценка промышленной значимости коллекторов этого класса затруднительна. По материалам ГИС они выделяются условно и неоднозначно. Кроме того, технология проводки скважин, которые бурятся в сложных геолого-технологических условиях при наличии в разрезе толщи пластичных солей, разрушающихся аргиллитов, аномальных пластовых и поровых давлений, приводит к ухудшению коллекторских свойств в прискважинной зоне пласта, что осложняет освоение скважины.

Применяемый комплекс геофизических исследований ориентирован, главным образом, на выделение коллекторов с межзерновой пористостью. В основу выделения положено знание пористости, которая вычисляется по материалам электрометрии, акустики или нейтронных методов, и глинистости, о которой судят по показаниям СП и ГМ. Границу коллектор – неколлектор проводят по критическому значению пористости, подтвержденную испытаниями скважин. На практике критические значения пористости на разных месторождениях приняты в диапазоне 6 – 8%.

Однако такой подход нельзя считать оптимальным. На кафедре ГИС на протяжении многих лет изучались петрофизические свойства образцов керна из подсолевых отложений Прикаспийской впадины и З-Туркмении. Полученные результаты, которые приведены на рис. 1 свидетельствуют о следующем:

: -с увеличением глубины залегания (возраста отложений) число высокопористых образцов сокращается;

• проницаемыми могут быть не только высоко- но и низкопористые

образцы.

Рис1 Распределение проницаемых образцов по пористости.

Для выделения коллекторов сложного строения используются методики комплексной интерпретации нейтронных, акустических и электрических методов. Но такой подход достоверного выделения коллекторов не обеспечивает.

Для выделения нетрадиционных коллекторов необходимо развивать те направления геофизических исследований, которые позволяют регистрировать перемещение флюида в прискважинной зоне пласта. Перемещение флюида свидетельствует о наличии гидродинамической связи в системе “скважина – пласт’и, следовательно, является прямым признаком коллектора

Возможности геофизических методов для решения задач этого класса были сформулированы в работах В.Н.Дахнова, сотрудников кафедры ГИС и ряда других ученых [1, 2, 3]. Это направление В.Н.Дахновым было названо “методом активатора”.

ОСНОВЫ ВЫДЕЛЕНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ.

Согласно современным представлениям геофизические методы выделения коллекторов подразделяются на ПРЯМЫЕ и КОСВЕННЫЕ.

Каждое это направление может быть представлено количественными и качественными определениями

В карбонатном разрезе к сложным коллекторам относят отложения, в которых наряду с межзерновой пористостью, развиты трещины, пустоты выщелачивания, каверны. Для выделения таких коллекторов используют методы, на показания которых оказывает влияние текстурные особенности пласта. Косвенными признаками коллектора для таких отложений являются;

Все перечисленные признаки косвенные, так как отражают только текстурные особенности строения пласта. Информации о проницаемости отложений по этим материалам мы не имеем.

Получить информацию о том проницаем пласт или нет возможно регистрируя перемещения флюида в прискважинной зоне пласта. Перемещение флюида в системе “скважина – пласт” прямой и достаточный признак коллектора. Поэтому геофизические методы, позволяющие зарегистрировать эти перемещения, относятся к прямым методам выделения коллектора.

Выделение коллектора методом активаторов основано на регистрации изменений физических параметров в прискважинной зоне пласта при проникновении в поры пласта агента, отличающегося по своим физическим свойствам от пластового флюида.

по физическим свойствам – на электрические, радиоактивные, тепловые, магнитные;

по способу получения информации – на разновременные и разноглубинные;

по способу введения активатора в пласт – на принудительные и естественно-технологические.

Активаторы, используемые в качестве реагента должны отвечать определенным требованиям:- отличаться по физическим свойствам от пластового флюида; = быть короткоживущим; - быть экологически чистым. Этим требованиям отвечает также и фильтрат промывочной жидкости, который проникает в поры пласта. Поэтому фильтрат промывочной жидкости также может рассматриваться как агент активатора.

Все методики выделения коллекторов по способу введения активатора в поры пласта подразделяются на:

• принудительные, когда создается избыточное или недостаточное давление на пласт:
• естественно-технологические, когда фильтрат промывочной жидкости проникает в поры пласта в процессе бурения скважины.

Принудительные способы введения активатора осуществляется при исследований скважин по специальным программам:

• ГИС – давление – ГИС;
• ГИС – смена раствора – бурение – ГИС;
• ГИС – смена раствора – давление – ГИС;
• ГИС – испытание открытого ствола – ГИС.

Специальные исследования дают положительные результаты и в ряде регионов с успехом применяются. Однако им присущи ограничения, основные из которых:

1. Исследования проводятся после окончания бурения, когда сформировалась глинистая корка и зона кольматации, поэтому нет уверенности, что проникновение новых порций фильтрата раствора произойдет во всех коллекторах, вне зависимости от строения

порового пространства.

2. Специальные исследования требуют дополнительных затрат времени и средств и поэтому проводятся лишь в отдельных скважинах.
3. Смена системы раствора в глубоких скважинах операция дорогостоящая и, кроме того, может вызвать осложнения открытого

cтвола скважины.

Для выделения коллекторов предпочтительнее методики, основанные на введение активаторов естественно-технологическим путем, в процессе бурения скважины. Эти методики не требуют дополнительных средств и затрат времени. Существенным достоинством этого способа является то, что в процессе бурения фильтрат промывочной жидкости проникает во все проницаемые пласты и пропластки по мере их вскрытия. Следовательно, имеется принципиальная возможность выделить все коллектора, встречающиеся в разрезе скважины.

Фильтрат промывочной жидкости проникающий в поры пласта является агентом влияющим на электрические и тепловые свойства прискважиной зоны пласта. Поэтому получить информацию о проницаемых пластах возможно по данным электрометрии и термометрии.

Основой применения термометрии для выделения коллекторов является различие процессов восстановления температуры в пластах фильтрующих и не фильтрующих промывочную жидкость. Как показали расчеты [4] для прогрева промывочной жидкости в стволе скважины против пласта коллектора требуется больше времени, чем против плотного непроницаемого пласта. Поэтому на диаграмме термометрии, зарегистрированной при неустановившемся тепловом режиме, пласты, в которые проник раствор, выделяются пониженными температурами.

Получить информацию о проникновении фильтрата промывочной жидкости в поры пласта по данным электрометрии возможно по результатам измерения разноглубинными установками. Такие методики применяются, но эффективны они только для выделения коллекторов в высокопористых пластах с межзерновой пористостью

Для выделения всех коллекторов вне зависимости от пористости и строения порового пространства, наиболее эффективными оказались методики, позволяющие прослеживать динамику изменения сопротивления зоны проникновения во времени. Под временными замерами понимается проведение многократных измерений в открытом стволе одними и теми же установками по мере углубления скважины.

В основу обработки временных замеров положены рекомендации ученых кафедры ГИС ГАНГ имени И.М.Губкина по оценке статистическими методами качества геофизических материалов [5].. Сущность методики заключается в следующем:

• весь разрез разбивается на пласты;
• для каждого пласта вычисляется относительный параметр “n”

• устанавливается “доверительный интервал”, т.е. диапазон значений “n” в пределах которого изменения сопротивлений во времени обусловлены аппаратурными и технологическими погрешностями;
• значения “n” выходящие за пределы доверительного интервала свидетельствуют о проникновении фильтрата промывочной жидкости в поры пласта и, следовательно, являются критерием коллектора.

“Нетрадиционные” коллектора могут быть приурочены к:

• низкопористым карбонатным разностям, коллекторские свойства которых контролируются системой трещин - трещинный тип коллектора;
• высокопористым разрушенным карбонатным разностям, коллекторские свойства которых контролируются системой каверн, пустот выщелачивания - каверновый тип коллектора;
• терригенными отложениями с высоким содержанием глинистого материала - глинистые коллектора.

свидетельствует о широком распространении трещин в карбонатных отложениях. Но результаты исследования керна не могут служить критерием коллектора, они только подтверждают принципиальную возможность его существования. Следует отметить, что из нетрадиционных коллекторов трещинный тип изучен относительно более полно. Имеющиеся результаты испытаний скважин, подтверждают промышленную значимость коллекторов этого типа.

Так, в скважине 12 месторожения Урихтау кафедра ГИС рекомедовала испытать интервал 2510 – 2545м, представленный уплотненными низкопористыми известняками. Сопротивление пластов до 2000 Омм, в среднем порядка 1100 Омм, пористость отложений 2 – 3%. После перфорации нижней части этого объекта в интервале глубин 2527 – 2545м был получен приток газоконденсата с дебитом 32,08 тыс.куб. метров (рис 2).

Рис.2 Низкопористый трещиноватый коллектор.

В скважине 10 месторождения Алибекмола в интервале перфорации 3282 – 3295м известняки характеризуются пористостью порядка 3-4%, сопротивлением до 5000 Омм При испытании получен приток нефти дебитом 19,5 куб. метров и газа 3,8 тыс. куб. метров. Надо также отметить, что при всех трех замерах, перекрывающих эту часть разреза, в данном интервале отмечены температурные аномалии, вызванные фильтрацией жидкости из скважины в пласт.

В разрезе карбонатных отложений встречаются пласты и пропластки мощностью от 0,2-0,3 до 10-154 метров, которые по геофизической характеристике относят к аргиллитам. Они имеют низкие сопротивления, увеличенный диаметр скважины, высокие значения естественной гамма активности и соответствующие показания нейтронного и акустического методов. ( пласт 15 на рис 3). По традиционным методикам интерпретации такие отложения считаются аргиллитами и относятся к непроницаемым покрышкам. По данным динамических методов в ряде случаев в пластах с подобной характеристикой фиксируется проникновение флюида, что является критерием коллекторов.

Рис.3 Высокопористый кавернозный коллектор.

Если эти пласты действительно являются коллекторами, то тогда они сложены высокопористыми, разрушенными, по всей вероятности кавернозными разностями. В этом случае они не покрышки, а наоборот, являются наиболее проницаемыми, высокодебитными горизонтами.

Отложения этого класса в подсолевых карбонатных отложениях Прикаспийской впадины имеют достаточно широкое распространение, но испытание их практически не проводилось. Имеется только один случай, когда по рекомендации кафедры ГИС ГАНГ им. И.М.Губкина в скважине 6 месторождения Урихтау был испытан интервал 2857 – 2861м, который по результатам стандартной интерпретации был охарактеризован как аргиллит, а по временным замерам электрометрии является коллектором.. После перфорации, не применяя ни каких дополнительных методов воздействия на прискважинную зону пласта, получили дополнительный приток нефти с газом .

Выделение коллекторов по данным временных замеров электрометрии и термометрии при неустановившемся тепловом режиме, т.е. по динамическим признакам формирования зоны проникновения – новое направление в интерпретации, позволяющее значительно повысить геологическую информативность геофизических методов. Поэтому необходимо оценить достоверность выделения коллекторов по этой методике.

Критериями достоверности могут служить:

• данные анализов керна;
• результаты испытаний скважин;
• сопоставление с результатами полученными при интерпретации материалов ГИС по апробированным методикам.

Прежде всего, по данным анализов керна можно только оценить достоверность выделения коллекторов с межзерновой пористостью.

Сопоставление результатов испытаний с данными интерпретации

временных замеров (скв.7 Западно-Тепловского месторождения).

(табл.1)

Критерием достоверности выделения нетрадиционных коллекторов

могут служить результаты испытаний скважин. С этой целью были проанализированы по 28 разведочным скважинам на различных месторождениях порядка 150 объектов испытаний и полученные результаты сопоставлены с данными интерпретации временных замеров. Получены интересные результаты.

Из числа рассмотренных объектов в 25%, случаев, треть из которых представлены нетрадиционными коллекторами, получены промышленные притоки пластового флюида. Все эти объекты по динамическим признакам представлены коллекторами. Примерно 75% объектов испытаний признаны “сухими” или отмечались незначительными притоками

Причинами низкой эффективности испытаний разведочных скважин являются:

• неправильный выбор интервала испытаний;
• недостаточно эффективное воздействие на прискважинную зону пласта.

Последние годы наибольшее распространение получил низкочастотный широкополосный акустический метод – НШАМ. Мы имели возможность сопоставить результаты интерпретации НШАМ и временных замеров по двум скважинам.

В скв. 1 Нагумановской пл. для расчленения разреза и выделения коллекторов проведен замер НШАМ. По результатам интерпретации введен новый параметр “гидродинамическая сообщаемость”. Другими словами выделены интервалы, в которых регистрируется гидродинамическая связь в системе “скважина – пласт”, т.е. коллектора. Введены следующие градации отложений:

• выраженная гидродинамическая сообщаемость;
• невыраженная гидродинамическая сообщаемость;
• отсутствие проникновения;
• неопределенность.

Результаты сопоставлений данных интерпретации НШАМ и временных замеров приведены в таблице 2. Эффективность выделения коллекторов по НШАМ нельзя считать удовлетворительной.

При испытаниях 3, 6, и 7 объектов, получены промышленные притоки УВ. По результатам интерпретации временных замеров испытаний сложены коллекторами. В качестве примера на рис.4 приведены материалы ГИС по 7 объекту.

Рис.4 Месторождение Урихтау. Получение промышленных притоков УВ.

В 5 объекте из интервала испытания равного 15м (3045-3060м), получен приток воды дебитом 1,03куб.метра в сутки. По данным временных замеров в интервале перфорации мощность коллектора 2,8м. (рис.5).

Рис.5 Месторождение Урихтау. Получение непромышленного притока .

При испытаниях 1, 2 и 4 объектов притоков пластового флюида не получили, “сухо”. Геофизическая характеристика благоприятная, но по данным ВЗ БМ коллекторов нет – рис 6.

Рис.6 Месторождение Урихтау. Отсутствие притока.

Итак:

1.Высокопористые коллектора с межзерновой пористостью с высокой степенью достоверности выделяются по динамическим признакам и, в частности, по материалам ВЗ БМ.

2.Все случаи получения притоков из низкопористых отложений также подтверждаются результатами интерпретации ВЗ БМ.

3.Больщое число неблагоприятных результатов испытаний определяются двумя причинами:

Сопоставление результатов интерпретации НШАМ и ВЗ БМ

скважина 1 Нагумановской площади.

Табл. 2

Результаты испытаний пластов, выделенных по материалам

НШАМ в скв. 3 месторождения Урихтау.

(табл. 3)

достоверного выделения коллекторов сложного строения и состава.

5.Предлогаемая методика выделения нетрадиционных коллекторов технологична, не требует дополнительных затрат времени и средств и значительно повышает геологическую информативность геофизических исследований.

Литература

1. Дахнов В.Н. Состояние и пути усовершенствования геофизических методов изучения карбонатных коллекторов. В сб.Геофизические исследования нефтяных и газовых скважин. М “Недра” 1071г стр.65-71.
2. Африкян А.Н. Маринкина Н.И. Методика выделения терригенных коллекторов в подсолевых отложениях Прикаспийской впадины по материалам геофизических исследований скважин. В сб. Коллекторы нефти и газа на больших глубинах. М. МИНХ и ГП 1980г стр. 204-209.
3. Вендельштейн Б.Ю. Ильинский В.М. Лимбергер Ю.А. Козина З.К. Исследования в открытом стволе нефтяных и газовых скважин. М. “Недра “ 230 стр.
4. Чемоданов В.Е. Разработка методики выделения коллекторов в разрезе бурящихся скважин по данным нестационарных термических методов. Диссертация на соискание ученой степени к.г.-м.н. М. МИНХ и ГП 246 стр.
5. Латышова М.Г. Дъяконова Т.Ф. Способ статистической обработки и контроля качества промыслово-геофизических данным по месторождениям нефти и газа. Серия: Нефтегазовая геология и геофизика М. ВНИИОЭНГ 1978.