Наибольшие трудности выделения коллекторов в разрезах нефтяных месторождений Среднего Приобья связаны с отложениями юрской системы. В баженовской свите (ЮС₀) они обусловлены сложным сочетанием кварцевых, полевошпатовых, карбонатных и глинистых минералов, тонкой слоистостью и высокой битуминозностью пород, трещинно - поровым строением коллекторов. В остальном разрезе системы коллекторы сложены преимущественно чистыми кварцево - полевошпатовыми песчаниками и алевролитами, участками в различной степени глинистыми и карбонатизированными. Среди вмещающих аргиллитов далеко не всегда их отличают стандартные признаки коллекторов: отрицательные аномалии ПС, наличие глинистых корок, приращения сопротивлений на кривых МК и ВИКИЗ. Дебиты нефти определяются проницаемостью тонкозернистых и мелкопоровых песчаников. Почти при одинаковых значениях пористости (15 - 18 %) дебиты имеют промышленное значение в породах с проницаемостью, равной единицам и десяткам мкм² , и не превышают 0,2 - 2 м³ в сутки в менее проницаемых мелкопоровых породах.

Надежды разделения пород, обладающих почти равными значениями общей пористости, на проницаемые и непроницаемые авторы связали с измерениями параметров волны Стоунли - интервального времени D t_St, амплитуд A _St и эффективного затухания a _St. Предпосылками такого решения служили пионерские работы теоретического [8] и сугубо практического направления [1,5] о возможности выделения проницаемых разностей горных пород по изменениям параметров волны Стоунли. В 90-х годах количество таких работ ежегодно увеличивается почти в геометрической прогрессии [3,6,9,10 и др.].

Следует оговориться, что в российских работах [1,5] и в цитируемых далее работах [3,10] волна Стоунли, выделенная по совокупности характеристик, поименована волной Лэмба. Последняя распространяется в твердых стержнях и трубах с двумя свободными границами, что явно не согласуется с геометрией открытой скважины. В какой - то мере такое переименование внесло определенное непонимание позиций авторов и замедлило применение полученных ими научных результатов.

К началу работ, как и в настоящее время, отсутствует единое понимание возможностей применения волны Стоунли для выделения проницаемых пород. Дискутируется, что с их помощью могут быть идентифицированы породы, проницаемость которых обусловлена трещиноватостью [6,9,10 и др.]. Бытует и противоположное мнение, что изменение параметров определяется только межзерновой проницаемостью, а влияние трещин пренебрежимо мало [3]. Ряд авторов поддерживает оба мнения [4, 5, 8]. Та же непредсказуемость имеет место относительно регистрируемых параметров. Большинство авторов связывают выделение в разрезе проницаемых разностей с увеличенным затуханием волны Стоунли, которое обусловлено возникновением в пористых и проницаемых средах "акустического ветра" на низких частотах наблюдения. Однако, уже в одной из первых цитируемых работ [5] утверждается, что уменьшение скорости v_St распространения волн Стоунли (увеличение интервального времени D t_St = 1/ v_St) является более стабильным параметром для выделения проницаемых разностей, чем их затухание. Не ясен также минимальный предел проницаемости, при превышении которого породы фиксируются как проницаемые по параметрам волны Стоунли. По результатам теоретических оценок он должен превышать 100 мкм² [10], в других работах указывается нижний предел проницаемости, равный 1 мкм². В работе [5], описывающей скважинные исследования, утверждается, что важен сам факт проницаемости, а не ее фактическое значение.

В своей работе авторы использовали результаты измерений параметров (D t_St, A _St и a _St) волн Стоунли, полученные с помощью скважинного прибора АВАК - 7 [2]. В этом приборе волна Стоунли возбуждается низкочастотным (2,5 кГц) излучателем и регистрируется в первом вступлении воспринимаемых колебаний вне интерференции с другими волнами. На столь низкой частоте более высокочастотные продольная и поперечная головные волны фильтруются скважиной и не служат помехой для измерений параметров низкоскоростной волны Стоунли.

Измерения параметров волн Стоунли - D t_St, A _St и a _St - выполнены более чем в 20 разведочных скважинах. Во всех скважинах проницаемые породы с межзерновой пористостью характеризуются увеличением интервального времени и эффективного затухания волны Стоунли, по сравнению с фоновыми значениями этих параметров против непроницаемых аргиллитов и прослоев карбонатизированных песчаников. Изменения параметров обусловлены потерями энергии волны на возбуждение течения жидкости в поровом пространстве (акустический ветер), а также уменьшением в высокопористых породах скоростей распространения продольной P и поперечной S волн (v_St < v_Ж, v_S, v_P, где v_Ж - скорость волны в скважинной жидкости). Эффективное затухание является менее стабильным параметром для выделения проницаемых разностей, очевидно, вследствие существенно больших погрешностей измерений, вызванных нецентрированным положением прибора в скважине и другими причинами. В коллекторах с промышленными притоками увеличение v_St достигает 15 - 60 мкс/м на фоне непроницаемых аргиллитов. Минимальное значение v_St установлено по результатам испытаний скважин; оно согласуется с результатами, полученными в работе [5], однако объемы испытаний недостаточны для однозначных заключений. Пример выделения коллектора, характеризующегося минимальным значением v_St, показан на рис. 1 (горизонт ЮС₃). При значениях приращений D t_St менее 15 мкс/м притоки нефти уменьшаются до 0,2 - 2 м³ в сутки (рис. 1, горизонт ЮС₂; рис. 2).

Следует отметить, противоречивость оценок по материалам полного комплекса ГИС горизонтов ЮС₃ и ЮС₂, показанных в данном примере. Коллектор горизонта ЮС₃ характеризуется более низкими значениями естественной гамма - активности и более глубокими аномалиями ПС (в целом невыразительными в условиях пресных пластовых вод), но против него отсутствуют признаки проникновения фильтрата промывочной жидкости в породы. Три верхних прослоя горизонта ЮС₃ обладают четкими признаками проникновения на кривых высокочастотного индукционного зондирования (ВИКИЗ). В то же время аномалии ПС против них незначительные, а значения ГК повышены. Последняя характеристика может служить следствием кварцево - полевошпатового состава пород. Из всех геофизических характеристик пород двух соседних горизонтов испытаниями подтверждено их отличие по параметрам волны Стоунли.

Второй пример (рис. 2) не менее убедительный. Пласты песчаника горизонта ЮС₁ оценены по материалам стандартного комплекса ГИС как нефтенасыщенные. Они сложены неглинистыми (по данным ГК, так как кривая ПС не записана) песчаниками, пористость которых достигает 18 - 21 %. По параметрам волны Стоунли (D t_St, a _St) песчаники непроницаемые. При первом испытании в колонне дебит нефти составил 0.3 м³/сут. После повторной перфорации и гидроразрыва объекта краткосрочный дебит нефти увеличился до 2 м³/сут., что значительно меньше нижнего предела рентабельной эксплуатации.

В битуминозных отложениях горизонта ЮС₀ приращения интервального времени D t_St над фоновыми значениями изменяются от единиц до 50 - 200 мкс/м. Представляется, что их значения хотя бы частично также обусловлены проницаемостью пород, вызванной трещиноватостью. Другим и весьма существенным фактором увеличения D t_St служит уменьшение упругости битумосодержащих пород. Последнее очевидно, так как в битуминозных породах скорость поперечной волны уменьшается до значений 1000 - 1350 м/с, на много меньших скоростей упругой волны в скважинной жидкости (1550 - 1750 м/с). Условие существования волн Стоунли v_St < v_Ж, v_S, v_P заключается в данном случае в том, что v_St < v_S.

В пользу первого утверждения о связи скорости (интервального времени) и затухания волны Стоунли с проницаемостью пород свидетельствуют признаки проникновения фильтрата промывочной жидкости в породы. Значения D t_St и a _St максимальны в интервалах, в которых увеличивается содержание битума, определяемое по концентрации урана с использованием материалов спектрального гамма - каротажа (рис. 3).

Уменьшение удельного сопротивления битумосодержащих пород, по сравнению с вмещающими чистыми или менее битумосодержащими породами, может объясняться единственной причиной - их естественной трещиноватостью. Проникновение в трещины фильтрата промывочной жидкости во время разбуривания разреза и проведения геофизических исследований уменьшает УЭС, тогда как битуминозность пород его увеличивает. В пользу такого утверждения свидетельсвует появление на фазокорреляционных диаграммах (ФКД) акустического каротажа многочисленных отраженных и обменных волн, образовавшихся на трещинах в интервалах увеличенных значений D t_St и a _St (рис.4).

Резюме. Измерение и использование для геологической интерпретации параметров волны Стоунли облегчит выделение проницаемых интервалов в сложных ситуациях тонкозернистых, мелкопоровых, глинистых и битумосодержащих пород. Измерения целесообразно выполнять приборами акустического каротажа, позволяющими регистрировать волну Стоунли вне интерференции с другими более высокоскоростными волнами. Такие приборы увеличат количество параметров волны, используемых при интерпретации, и повысят точность их измерений.

1. Андреев А.Ф., Красавин С.В. Использование волн Лэмба для исследования горных пород в скважинах // В сб. “Вопросы технологии геохимических и геофизических исследований при геологоразведочных работах и охране окружающей среды”. М.: ВНИИгеоинформсистем, 1989, с. 28-35.

2. Измерения параметров упругих волн зондами с монопольными и дипольными преобразователями (результаты промышленных испытаний) / В.Ф. Козяр и др.// Научно-техн. вест. “Каротажник”. Тверь: изд. АИС. 1998. Вып. 42, с. 14-30.

3. Кокшаров В.З. Волна Лэмба и ее связь с проницаемостью // Исследования по многоволновому акустическому каротажу и сейсмомоделированию. Новосибирск: Изд. ИГиГ СО АН СССР. 1990. с. 3-12.

4. Крутин В.Н., Марков М.Г., Юматов А.Ю. Скорость и затухание волн Лэмба-Стоунли в скважине, окруженной насыщенной пористой средой // Изв. АН СССР. Сер. “Физика Земли”. М.: Наука. 1987. № 9. с. 33-38.

5. Опыт применения широкополосного акустического каротажа с цифровой регистрацией на месторождениях Западной Сибири / Ю.А. Курьянов, Ю.В. Терехин, А.Н. Завьялец и др.// Тюмень: изд. Запсибнефтегеофизика. 1987. 57с.

6. Dominguez H., Perez G. Permeability estimation in naturally fractured fields by analysis of Stoneley waves / The Log Analyst, v. 32, № 3. 1991. pp. 120-128.

7. Hornby B.E., Luthi S.M., Plumb R.A. Comparison of fracture apertures computed from electrical borehole scans and reflected Stoneley waves – an automated interpretation / Trans. SPWLA, 31^th Annual Symposium. 1990, paper L.

8. Minear J.W., Fretcher C.R. Full-wave acoustic logging / Trans. CWLS-SPWLA, 24^th Annual Symposium. 1983, paper EE.

9. Paillet F.L. Qualitative and quantitative interpretation of fracture permeability using acoustic full-waveform logs / The Log Analyst. v. 32, № 3. 1991. pp. 256-270.

10. Wu Xianyun, Wang Kexie. Estimation of permeability from attenuation of the Stoneley wave in a borehole / SEG / DENVER’96: SEG Int. Expo. and 66^th Annu. Meet., Denver, Colo, Nov. 10-15, 1996. v 1.// Tulsa (Okla), 1996. C. BG3.7

Секция F1, доклад 09.09.98 г., утром

Хотите принять участие в обсуждении текста этой статьи? Обсуждение текста

На оглавление конференции

На сайт ПЕТРОФИЗИКА и ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

При копировании просьба сохранять ссылки. Материалы с сайта www.petrogloss.narod.ru