СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХРУПКИХ ЗОН КОЛЛЕКТОРОВ
METHOD FOR DETERMINATION OF BRITTLE COLLECTOR ZONES

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к исследованию геомеханических свойств пород для определения и стимуляции зон повышенной хрупкости, в частности к способам оценки геомеханических свойств для определения зон с более низкими значениями коэффициента Пуассона и более высокими значениями модуля Юнга и индекса хрупкости для определения и стимуляции хрупких зон коллекторов.
Известна технология построения геомеханической модели (модуль Юнга, коэффициент Пуассона) прискважинной зоны, в частности, для размещения скважин по результатам исследований строения пласта (К. Edimann, J.M. Somerville, B.G.D Smart, S.A. Hamilton, B.R. Crawford. Predicting Rock Mechanical Properties from Wireline Porosities. SPE 47344), основанная на межскважинном распространении каротажных кривых, включающая в себя геофизические исследования (ГИС) во всем интервале пласта, лабораторные исследования кернов (модуль Юнга, коэффициент Пуассона), выявление по совокупности данных лабораторных исследований кернов и геофизических исследований скважин взаимозависимости геомеханических характеристик пласта и пористости рассчитанных на данных каротажных диаграмм и расчет индекса хрупкости пласта исходя из указанных выше данных:
<mrow><mi>B</mi><mi>I</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>E</mi><mrow><mn>20</mn></mrow></mfrac><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>ν</mi><mo>−</mo><mn>0.5</mn></mrow><mrow><mn>0.5</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext>                                                     (1)</mtext></mrow>
где BI- индекс хрупкости, Е - модуль Юнга, ν - коэффициент Пуассона.
Определяют геомеханические характеристики пласта (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, индекс хрупкости) на основе распространенных в межскважинном пространстве каротажных диаграмм и выявленной взаимозависимости геомеханических характеристик пласта и каротажных диаграмм. Каротажные диаграммы распространяют в межскважинное пространство посредством анализа изменения формы каротажной диаграммы во всем интервале пласта по простиранию, учитывая геологическую изменчивость пласта по простиранию. Рекомендации для определения и стимуляции хрупких зон коллекторов осуществляют по полученным геомеханическим характеристикам пласта, посредством моделирования на симуляторах и определением зон с максимальными значениями модуля Юнга и индекса хрупкости и минимальными значениями коэффициента Пуассона.
Эффективность прототипа подтверждается согласованностью прогнозируемых и фактических каротажных диаграмм в скважинах при определении модуля Юнга.
Недостатком прототипа является то, что зависимость коэффициента Пуассона и пористости пласта крайне низкая (коэффициент корреляции близок к нулю), и, таким образом, прототип определяет индекс хрупкости с высокой погрешностью или вообще его не определяет. Это связано с тем, что пористость хорошо характеризует геомеханические свойства пород с низким содержанием глины. В случае если содержание глины в породе достаточно высоко, то только одна пористость не может качественно характеризовать геомеханические свойства пород. По этой причине на коллекторах с высоким содержанием глины, например Баженовской свиты, способ-прототип не работает.
Решаемой задачей является повышение универсальности способа определения хрупких зон, возможности исследования коллекторов с любым содержанием глины за счет введения в комплекс ГИС гамма-каротажа и бокового каротажа, увеличение точности определения и результативности стимуляции хрупких зон коллекторов.
Техническим результатом являются с достаточной точностью определенные геомеханические характеристики коллекторов, что, в свою очередь, повышает точность определения и результативность стимуляции хрупких зон (высокие значения индекса хрупкости) коллекторов.
Кроме того, относительно известного уровня техники вообще, достигается повышение экономичности за счет уменьшения затрат на исследования вновь бурящихся скважин путем проведения стандартного комплекса ГИС.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый способ определения хрупких зон коллекторов, включающий геофизические исследования скважин, лабораторные исследования кернов, выявление по совокупности данных лабораторных исследований кернов и геофизических исследований скважин взаимозависимости геомеханических характеристик пласта и каротажных диаграмм, выявление по совокупности данных геофизических исследований скважин геомеханических характеристик пласта на основе распространенных каротажных диаграмм и выявленной взаимозависимости геомеханических характеристик пласта и каротажных диаграмм, отличается тем, что дополнительно проводят гамма-каротаж и боковой каротаж и геомеханические характеристики пласта определяют посредством многофакторной регрессии изменения каротажных диаграмм, которые учитывают содержание глин и пористость породы, по формуле
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mi>ν</mi><mo>=</mo><mi>A</mi><mo>+</mo><msup><mi>B</mi><mo>∗</mo></msup><mi>G</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msup><mi>C</mi><mo>∗</mo></msup><mi>N</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msup><mi>D</mi><mo>∗</mo></msup><mi>B</mi><mi>K</mi><mtext>                    </mtext></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mi>E</mi><mo>=</mo><msub><mi>A</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>B</mi><mn>2</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>G</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>N</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>B</mi><mi>K</mi><mtext>          </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>2</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mtext>BI</mtext><mo>=</mo><msub><mtext>A</mtext><mtext>3</mtext></msub><mo>+</mo><msub><mi>B</mi><mn>3</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>G</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mn>3</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>N</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>3</mn></msub><msup><mrow /><mrow><msub><mrow /><mo>∗</mo></msub></mrow></msup><mi>B</mi><mi>K</mi><mtext>            </mtext></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
2
3
2
3
2
3
2
3
В формуле (2) и далее GK - гамма-каротаж, NK - нейтронный каротаж, ВК - боковой каротаж, ν - коэффициент Пуассона, Е - модуль Юнга, BI - индекс хрупкости, коэффициенты A, A, А, В, В, В, С, С, С, D, D, D- определяются в результате построения многофакторной регрессии.
Предложенное изобретение реализуется следующей последовательностью операций.
1. Проводят геофизические исследования скважин (ТИС) с получением каротажных диаграмм, причем дополнительно относительно прототипа проводят гамма-каротаж и боковой каротаж.
2. Проводят лабораторные исследования кернов (модуль Юнга, коэффициент Пуассона).
3. Выявляют по совокупности данных лабораторных исследований кернов и геофизических исследований скважин взаимозависимость геомеханических свойств пласта и формы каротажных диаграмм:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mi>ν</mi><mo>=</mo><mi>A</mi><mo>+</mo><msup><mi>B</mi><mo>∗</mo></msup><mi>G</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msup><mi>C</mi><mo>∗</mo></msup><mi>N</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msup><mi>D</mi><mo>∗</mo></msup><mi>B</mi><mi>K</mi><mtext>                    </mtext></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mi>E</mi><mo>=</mo><msub><mi>A</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>B</mi><mn>2</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>G</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>N</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>2</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>B</mi><mi>K</mi><mtext>              </mtext></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mtext>BI</mtext><mo>=</mo><msub><mtext>A</mtext><mtext>3</mtext></msub><mo>+</mo><msub><mi>B</mi><mn>3</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>G</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>C</mi><mn>3</mn></msub><msup><mrow /><mo>∗</mo></msup><mi>N</mi><mi>K</mi><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>3</mn></msub><msup><mrow /><mrow><msub><mrow /><mo>∗</mo></msub></mrow></msup><mi>B</mi><mi>K</mi><mtext>            </mtext></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
Представление кривых каротажных диаграмм в виде (2) позволяет учесть содержание глин и пористость породы и осуществить более точный анализ каротажных диаграмм на скважинах. Более того, учитывается локальная неоднородность пласта по глубине в условиях любого содержания в породе глины, что, в свою очередь, приводит к значительному улучшению точности определения и результативности стимуляции хрупких зон коллекторов. Полученный объем информации по геомеханическим характеристикам каротажных диаграмм в виде коэффициентов разложения стандартных каротажных диаграмм GK, NK, ВК позволяет достаточно объективно характеризовать коллектор.
4. Каротажную диаграмму на каждой исследованной скважине распространяют в межскважинное пространство по простиранию пласта посредством воспроизведения коэффициентов разложения каротажной диаграммы по базису стандартных каротажей GK, NK, ВК в области отсутствия данных.
5. Соответственно геомеханические характеристики пласта (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, индекс хрупкости) определяют на основе распространенных в межскважинном пространстве каротажных диаграмм и выявленной (по п.3 перечня последовательности операций) взаимозависимости геомеханических характеристик пласта и каротажных диаграмм.
6. По полученным геомеханическим характеристикам пласта (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, индекс хрупкости) посредством моделирования на симуляторах и определением зон с максимальными значениями модуля Юнга и индекса хрупкости и минимальными значениями коэффициента Пуассона обосновывают определение хрупких зон и стимуляцию коллектора.
Преимуществом предлагаемого изобретения перед прототипом является то, что эффективно учитывается содержание глин и пористость породы, локальная неоднородность пласта по глубине, геологической изменчивости пласта по простиранию, что в результате позволяет более точно определить геомеханические характеристики коллектора посредством многофакторной регрессии изменения формы каротажных диаграмм на скважинах.
Это повышает точность определения и результативность стимуляции хрупких зон коллекторов.
Пример конкретного осуществления способа.
Для одного из участков Салымского месторождения явно показано, что предлагаемый способ значительно повышает точность определения и результативность стимуляции хрупких зон коллекторов Баженовской свиты.
При реализации предлагаемого способа была обоснована взаимозависимость геомеханических характеристик пласта и каротажных диаграмм по совокупности данных лабораторных исследований кернов и геофизических исследований скважин и посредством многофакторной регрессии изменения формы каротажной диаграммы в межскважинном пространстве восстановлено геомеханическое строение пласта.
В результате было обоснованы и с высокой эффективностью простимулированы хрупкие зоны коллекторов Баженовской свиты.
Применение способа-прототипа приводит к большим погрешностям при определении хрупких зон коллекторов Баженовской свиты и снижает эффективность стимуляции коллекторов Баженовской свиты. Объясняется это невозможностью способом-прототипом явно установить взаимосвязь коэффициента Пуассона и пористости, определенной из каротажа. В то же время применение заявляемого способа на выбранном участке существенно увеличило точность определения хрупких зон коллекторов Баженовской свиты, что подтверждается увеличением совпадения модельных (полученных по заявляемому способу) и фактических геомеханических свойств (коэффициента корреляции увеличился с 0,2 до 0,7) и уменьшением относительной погрешности до 8%, что на 41% меньше по сравнению с прототипом.
На фигуре представлено сравнение каротажных диаграмм коэффициента Пуассона, полученных разными способами, а также фактическая каротажная диаграмма в пробуренной скважине: левая колонка - прототип, в центре - предлагаемый способ, справа - фактическая каротажная диаграмма. Видно, что предлагаемый способ с более высокой точностью предсказывает поведение каротажной диаграммы и, соответственно, строение пласта, включая геомеханические характеристики пласта.
На практике в целях более достоверного определения геомеханических свойств породы нередко используется дорогостоящий метод на основе плотностного и кросс-дипольного широкополосного акустического каротажей, заявленный способ позволяет снизить затраты на исследования геомеханических свойств пластов, поскольку не требует использования плотностного и кросс-дипольного широкополосного акустического каротажей и позволяет обходиться стандартным комплексом ГИС. Заявленный способ эффективнее прототипа, так как позволяет:
- точнее определять геомеханические характеристики пласта и взаимное расположение частей, составляющих пласт, и эффективнее осуществить стимуляцию коллектора, например Баженовской свиты;
- произвести полную и согласованную переинтерпретацию множества старых скважин с привлечением наиболее распространенного стандартного комплекса ГИС и данных по керну с получением более достоверных данных.