Выделение и оценка насыщения коллекторов терригенных отложений по данным ВИКИЗ (вертикальные и горизонтальные скважины)

УДК 550.83 Ю.Н. Антонов

ИНГГ СО РАН, Новосибирск

ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА НАСЫЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПО ДАННЫМ ВИКИЗ

Существующая технология оценки нефтенасыщения пластов-коллекторов терригенного типа основана на определении их истинного удельного сопротивления. Проникновение фильтрата бурового раствора в коллектор нефтяной залежи в процессе бурения является положительным фактором наличия проницаемости. Путем зондирования около скважинного пространства методом электромагнитного каротажа с высокой разрешающей способностью решается основная задача по определению характера насыщения коллектора. В пластах с нефтяной оторочкой нижняя часть коллектора выделяется отрицательным градиентом кажущегося удельного сопротивления по данным зондирования. Переходная часть коллектора с подвижной нефтью и пластовой водой отличается инверсией диаграмм зондирования в зоне проникновения фильтрата. При этом по данным зондов большой радиальной глубины исследования фиксируется естественное увеличение удельного сопротивления от уровня ВНК до кровли пласта. Инверсионный признак диаграмм, легко обнаруживаемый при анализе данных зондирования, обусловлен формированием окаймляющей зоны между передним фронтом фильтрата и задним фронтом вытесненной нефти. Как известно, окаймляющая зона образуется за счет последовательного вытеснения нефти, а затем - пластовой воды. Таким образом, перед фронтом фильтрата бурового раствора (менее соленого, чем пластовая вода) формируется "вал" солёной воды, который обладает низким удельным сопротивлением относительно ближней и дальней зонами в радиальном направлении от скважины. Обнаружение окаймляющей зоны является прямым признаком нефтеносности.

Достоинством зондирования является более четкое определение уровня ВНК. Ниже этого уровня пласт может содержать остаточную неподвижную нефть. Однако выше этого уровня, определяемого началом инверсии диаграмм, извлекаемый пластовый флюид содержит промышленное количество нефти. При этом инверсионный узел находится по шкале измеряемого параметра на критическом значении удельного сопротивления.

Состав пластового флюида по толщине пласта (выше уровня гравитационного разделения) неравномерно распределен капиллярными силами в порах различного сечения и проницаемости. В полном соответствии с неравномерностью водосодержания, истинное удельное сопротивление коллектора в переходной зоне изменчиво. На достаточном удалении от скважины, т.е. за зоной проникновения фильтрата, удельное сопротивление переходной зоны тесно связано с содержанием пластовой воды и закономерно

увеличивается снизу вверх. Верхняя часть пласта-коллектора максимально нефтенасыщена, нижняя - максимально насыщена водой. Толщина переходной зоны зависит от многих факторов: структуры и текстуры осадков, типа слоистости и наклона слоев внутри пласта-коллектора, плотности нефти и воды и других факторов.

Отмеченные на практике признаки, выявляемые по результатам зондирования с высокой разрешающей способностью, безусловно, являются новым решением в нефтепромысловом деле.

Доля трудно извлекаемых запасов нефти становится все более весомой в общих объемах залежей. Это в полной мере относится к продуктивным отложениям юры, которые являются объектом для интенсивного исследования и разработки в настоящее время.

В недрах Сургутского свода наибольший интерес по продуктивности представляют пласты юрского периода - ЮС. Здесь выявлено Большое Сургутское месторождение, которое находится под баженовской и георгиевской свитами ряда крупнейших месторождений восточного склона Сургутского свода [1]. Сложность песчано-алевритовых отложений этого месторождения характеризуется разрывным распространением, размывами и переносами осадочного материала, часто большими мощностями в рельефных углублениях основания. Петрофизические характеристики продуктивных пластов имеют относительно низкие пористость и проницаемость. Установлено, что их распространение ограничено юговосточной и центральной частями свода. В западном направлении пласты выклинивается.

Здесь ведется интенсивное бурение вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин [2-4]. При этом метод ВИКИЗ является основным и единственным при оценке характера насыщения залежей при исследовании горизонтальных и боковых стволов, бурение которых осуществляют путем врезки новых стволов через обсадные колонны простаивающих скважин.

На наш взгляд, одна из проблем в процедуре оценки насыщения заключается в "длинной" процедуре, основанной на комплексном использовании косвенных и эмпирических данных. Одна из цепочек такого пути: "ПС - пористость - УЭС пластовой воды - УЭС коллектора при 100%-м насыщении пластовой водой" может приводить к ошибкам. После определения истинного сопротивления пласта (вторая цепочка) решение задачи принимает определенность тогда, когда зондированием определено удельное сопротивление пласта ниже уровня ВНК. Как правило, в этой цепочке необходимы петрофизические исследования кернового материала.

Наиболее перспективными являются непосредственные измерения электрических параметров всей толщи коллектора, включая насыщенность пластовой водой ниже уровня ВНК. Нельзя утверждать, что все можно решить таким путём. Петрофизическое обоснование геофизических методов особенно в сложных геолого-геофизических условиях совершенно необходимо. Вместе с тем, разработка методики для оценки насыщения

ННКтГК

викиз

3 • •ай

V

\ 'Л

\ >

V У» * £

й ш

* вн к

4 > у

г- 3

; } ййаЗ

- :е < Г £

К (_ к

1 (

коллекторов по данным новой технологии исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ позволяет подойти к решению задачи оперативным путем.

Соответствующая методика рассмотрена при зондировании песчаноглинистых пластов-коллекторов с нефтяными оторочками [5]. Рассмотрим такой объект на примере каротажа в вертикальной скважине.

На рис. 1 приведен разрез отложений продуктивного пласта, вскрытого вертикальной скважиной.

Удельное сопротивление водоносной части коллектора достоверно определяют по диаграммам ВИКИЗ путем их интерпретации. В водоносных интервалах просматривается отрицательный градиент удельного

сопротивления, который завершается низким значением удельного сопротивления. При

совпадении показаний длинных зондов эти

значения УЭС соответствуют истинным величинам. На рис. 1 интервал водонасыщения коллектора находится ниже отметки 1997 м - уровень ВНК. В переходной зоне вертикальный градиент УЭС также близок к фактическому значению по всему интервалу до кровли пласта. Признак изменения УЭС в переходной зоне отчетливо выделяется зондами большой глубинности исследования. Как правило, в верхней части переходной зоны, где отсутствует подвижная вода, зондированием

определяются максимальные значения удельного сопротивления с признаками понижающего проникновения (1974-1985 м).

Разность фаз, измеряемая зондами ВИКИЗ, тесно связана с насыщенностью коллектора водой, объемы которой определяют

электропроводность коллектора. Присутствие подвижной нефти в коллекторе над уровнем ВНК обнаруживается инверсией диаграмм больших зондов. Этот уровень переходной зоны принято определять "критической" величиной удельного сопротивления. Таким образом, инверсионный узел диаграмм совпадает с уровнем ВНК.

Водонасыщение - разность фаз. Градиент сопротивления обычно выражают как отношение приращения удельного сопротивления коллектора Ар к приращению расстояния вверх от ВНК между отсчётами - ЛИ. Удельное сопротивление переходной зоны (рп.) на удалении И от водонасыщенной части пласта с удельным сопротивлением рвп определяется следующим выражением:

Рп. = Рвп. +

Для сцементированных песчаников полимиктового состава коэффициент водонасыщения (Кв), согласно уравнению Арчи, можно представить следующим равенством:

КВ = (Р,П.)0'5 [(1/Рп.)0'5].

отражающим в переходной

Заменив рп его выражением из (1), получим:

кв =

Здесь г) = (Ар/АИ) (Ь/рв.п.) - безразмерный параметр интенсивность уменьшения водонасыщенности коллектора зоне.

В методе ВИКИЗ разность фаз имеет трансцендентную связь с удельной электропроводностью однородной среды:

Аф = Аа°5 - аг^ [

где А, В и С - коэффициенты зондов, ап. = 1 / рп. - электропроводность -величина обратная удельному сопротивлению пласта. С учетом зависимостей (1), (2) и (3) становится очевидным функциональная связь разности фаз с удельным сопротивлением пласта так же, как и коэффициента водонасыщения в выражении (2):

Дф = Б [(1 /Рп.) °'5].

3,5 2 1'5 V от' о,1€

< И// / / /

0 2( 3 4 Э 60

градусы

В качестве примера на рис. 2 приведена функциональная зависимость разности фаз (5) от величины коэффициента водонасыщения (2) для разных значений водоносной части пласта (рВП). В диапазоне удельных сопротивлений (от 40 Омм и ниже) функциональная связь Аф (Кв.) практически линейная.

В продуктивных коллекторах обычно формируются неглубокие зоны

проникновения. В таких условиях

показания зондов большой глубины исследования могут совпадать. Это позволяет обходиться без поправок, поскольку асимптотический уровень кривой зондирования соответствует истинному значению УЭС пласта. Величина коэффициента водонасыщенности, определенная по графику функциональной связи разности фаз через известное значение водоносной части пласта (шифр кривой), позволяет по известной зависимости определить долю нефти в поровом объёме коллектора: Кн. = 1 - Кв.

На рис. 3 приведен фрагмент диаграмм каротажа, полученных в горизонтальной скважине. Интервалы коллекторов по данным ВИКИЗ выделяются отчетливыми

расхождениями диаграмм по удельному сопротивлению. Это расхождение обусловлено формированием зоны проникновения

повышающего характера (диаграммы ВИКИЗ выполненные сплошными линиями

соответствуют минимальным значениям

удельного сопротивления). На приведенном фрагменте данные каротажного зондирования позволяют сделать вывод о прохождении скважиной водоносной части залежи.

Интервалы всех коллекторов по ВИКИЗ согласуются с аномалиями на диаграмме ПС. Интервалы глинистых отложений выделяются схождением диаграмм ВИКИЗ на уровне средних значений удельного сопротивления. В отдельных интервалах, например, около отметок 1932м и 1978м, выделяются аномально низкие значения глин. Такие неуплотненные глины являются хорошими экранами для ниже залегающих коллекторов, в том случае, если их отложения носят не "пятнистый" характер по площади залежей. Высокая корреляция коллекторов и не коллекторов по методу ВИКИЗ и ПС имеет классический характер на приведенном фрагменте.

Приведенный пример позволяет использовать те же приемы оценки характера насыщения, которые обсуждались при рассмотрении данных, приведенных на рис. 1.

Выводы. Численное значение разности фаз в переходной зоне отложений терригенного типа тесно связаны с коэффициентом водонасыщения (нефтенасыщения) коллектора, вскрываемого вертикальными и горизонтальными скважинами на пресных буровых растворах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Нефтяное хозяйство // № 2, 2004. С. 64-69.

2. Нефтяное хозяйство // № 2, 2004 г. С. 44 - 50.

3. Нефтяное хозяйство // № 6, 2005 г. С. 86 - 91.

4. Нефтяное хозяйство. № 2, 2004 г. С. 74-79.

5. Антонов Ю.Н., Эпов М.И. Глебочева Н.К. Экспресс-оценка насыщенности переходной зоны по данным ВИКИЗ // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2001. Вып. 83. С. 103-115.

© Ю.Н. Антонов, 2006