Сравнение емкостных свойств пород-коллекторов, получаемых из геофизических и петрофизических исследований скважин

ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2014 г. Выпуск 2 (33). С. 100-105

УДК 550.8.056

СРАВНЕНИЕ ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

Л. Ю. Атюцкая, И. В. Козлов

Введение

Поиск и разработка месторождений углеводородов является сложной многоэтапной задачей, требующей разносторонних исследований земных недр. Результатом оных должна явиться модель месторождения, согласно которой можно моделировать возможные процессы добычи перед вводом в эксплуатацию.

Общая геостатическая модель месторождения включает в себя три главных компонента, последовательно характеризующих условия формирования пород-коллекторов, условия их залегания и изменчивость фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС). Соответственно возникает три частных модели, каждая из которых описывает одну из сторон полной характеристики резервуара: литолого-седиментологическая, структурная и петрофизическая.

Петрофизическая модель представляет собой математическое описание объемного распределения пористости, проницаемости и флюидонасыщенности коллекторов в пределах резервуара, основанное на данных непосредственных или косвенных определений указанных физических свойств по конкретным типам горных пород.

Можно назвать три главных источника информации о петрофизических параметрах коллекторов и их фильтрационно-емкостных свойствах:

1) лабораторные исследования керна скважин, в результате которых возможно получение непосредственных определений интересующих нас параметров (с учетом или без учета пластовых условий);

2) геофизические исследования скважин (ГИС) комплексом методов, интерпретация которых позволяет получить вероятностные оценки тех же величин (в рамках принятых интерпретационных моделей методов ГИС);

3) детальные 3-D сейсмические исследования, позволяющие при благоприятных условиях оценить пространственное распределение пород с улучшенными коллекторскими свойствами.

Эти три вида данных позволяют изучить фильтрационно-емкостный каркас резервуара, на основе которого возможно построение стохастической модели с формированием ячеистой матрицы петрофизической неоднородности пласта-коллектора. Дальнейшее использование этой информации позволяет провести оценку запасов углеводородного сырья по коллекторам различного качества для анализа рентабельности разработки залежей нефти и газа и обеспечивает возможность корректного перевода статической геологической модели в гидродинамическую. В данной статье сравниваются результаты исследований емкостных свойств пород-коллекторов, получаемых из лабораторных исследований керна и геофизических исследований скважин.

Можно определить коллектор как породу, имеющую пористость и проницаемость, которая содержит значительное количество извлекаемых углеводородов. Порода «неколлектор» имеет очень низкую пористость, проницаемость и низкое или нулевое насыщение углеводородами (УВ). Основной фактор, контролирующий эти параметры, - литологический состав горных пород. Например, глины часто содержат УВ с высоким насыщением, но их эффективная пористость и проницаемость слишком мала, чтобы извлечь эти УВ. Глины, в классической модели месторождения, рассматриваются как породы неколлекторы. В противовес глинам, высокопористыми и высокопроницаемыми являются песчаники.

100

Л. Ю. Атюцкая, И. В. Козлов. Сравнение емкостных свойств пород-коллекторов...

Чтобы рассчитать объем УВ, содержащихся в коллекторе, необходимо знать объем пластов, содержащих УВ, пористость и насыщение каждого пласта. На практике каждый резервуар представляет собой некоторое число зон, каждая из которых имеет свою мощность, площадное распространение, пористость и насыщенность.

База лабораторно-аналитических данных является основой для оценки свойств коллекторов месторождения. Результаты этих исследований позволяют получить количественные параметры горных пород, необходимых для описания коллекторов, их классификации, характеристики связей параметров для последующей интерпретации данных геофизического исследования скважины. Однако увязка отбора керна и ГИС, особенно в случае неполного выноса керна из интервала проходки, является наиболее трудоемкой и неоднозначной по решению задачей, требующей высокой квалификации исполнителя - геолога или петрофизика. Структура лабораторной базы данных предусматривает наличие сведений об интервале проходки с отбором керна, реальном выносе керна, месте взятия образца для лабораторных исследований. Место взятия образца указывается от начала интервала проходки, к которому автоматически приписывается начало колонны керна. При этом колонна керна может не быть целостной, а состоять из отдельных фрагментов с возможным выпадением частей разреза. Однако колонна керна всегда рассматривается как непрерывная [1]. При неполном выносе керна затрудняется не только привязка конкретного образца к реальной глубине, но и становятся неинформативными результаты профильных исследований керна. Поэтому данные о привязке керна к колонне при отборе образцов представляют собой только первичную информацию, которая в дальнейшем должна быть скорректирована.

Решение задачи привязки петрофизических и геофизических данных

Для проведения исследовательских работ был взят керн из скважины № 72 Туканской площади нераспределенного фонда недр.

В качестве параметра, определяемого по петрофизическим и геофизическим методам, была выбрана пористость. На керне пористость измеряется по методу Преображенского или газоволюметрическим методом [2], для расчета пористости по ГИС [3] использовались данные акустического (АК) и гамма-гамма плотностного (ГГКп) каротажа.

Для адекватного сравнения прямых измерений петрофизических параметров на образцах керна с данными, рассчитанными из результатов геофизических исследований, необходимо более точная привязка керна по глубине к данным ГИС.

На рисунке 1 приведен пример сравнения значений пористости, в зависимости от глубины результатов рассчитанных из акустического каротажа с данными полученными на керне.

Рисунок 1. Результаты измерений пористости по керну и расчета пористости по акустическому

каротажу

101

Фундаментальные основы инженерных наук

Из полученных результатов видно, что на графиках можно выделить зоны повышенной и пониженной пористости, однако в ряде случаев они не совпадают. При наложении на полученную диаграмму данных, рассчитанных по акустическому каротажу, становится очевидным, что привязка керна по забою или стандартному комплексу ГИС является недостаточно точной. Метод расчета пористости из геофизических данных является не прямым, а расчетным и требует учета множества факторов (таких как глинистость, флюидонасыщенность, влияние пластовых условий и т. д.), однако характерные максимумы и минимумы должны качественно совпадать с результатами исследования керна.

Рассчитав пористость по данным плотностного гамма-гамма каротажа и, сравнив с данными по керну, наблюдаем аналогичную картину (рисунок 2).

Глубина, м

Пористость по ГГКп * Пористость, керн

Рисунок 2. Результаты измерений пористости по керну и расчета пористости по гамма -гамма

плотностному каротажу

Таким образом, для интерпретации данных геофизических исследований скважин и сравнения их с данными, получаемыми по керну, требуется привязка этих данных.

Привязка осуществляется следующим образом: интервал керна разбивается на подинтервалы и корректируется по глубине согласно характерным пикам до максимально достижимого качественного совпадения, с учетом фактического наличия кернового материала.

Сравнение петрофизических и геофизических данных

Результат привязки керна с данными акустического и плотностного гамма-гамма-каротажа представлены на рисунках 3 и 4 соответственно.

102

Л. Ю. Атюцкая, И. В. Козлов. Сравнение емкостных свойств пород-коллекторов...

Рисунок 3. Результаты привязки керна с данными акустического каротажа

Рисунок 4. Результаты привязки керна с данными плотностного гамма-гамма-каротажа

В результате корреляций между лабораторными данными и данными каротажа, можно уточнить привязку каждого интервала отбора керна и сравнить численные значения, получаемые разными методами [4-8]. Исследования керна дает более точные результаты исследований ФЕС, поскольку являются прямыми. Однако определение глубины залегания продуктивных пластов по данным ГИС более достоверно, это связано с технической стороной процесса бурения скважин с извлечением керна. Из рисунков 3 и 4 заметно, что результаты АК позволяют достаточно точно описать проявление пористости в интервалах 2357-2363 и 2370-2377 м, в то же время 2363-2370 м ГГКп дает более достоверные результаты. Подобное расхождение связано с повышенной заглинизированностью интервала 2363-2370 м и приводит к мысли о комплексировании различных методов. Последнее, в итоге, дает более точные представления об истинном строении и состоянии земных недр.

При сравнении результатов геофизических исследований между собой, заметно несовпадение характеристических линий акустического и гамма-гамма плотностного каротажа.

103

Фундаментальные основы инженерных наук

Сравнение полученных расчетным путем кривых представлено на рисунке 5, видно несовпадение на 0,6 м, что говорит о недостаточном качестве проведения геофизических работ.

Рисунок 6. Сравнение расчетных данных пористости горных пород, полученных из акустического и

гамма-гамма плотностного каротажа

На рисунке 7 представлено исходное расположения керна в коробках и результат фрагментарной привязки керна к пористости, полученный при сравнении лабораторных исследований на керне с данными акустического каротажа.

ТП. ♦ ШГ t -.1

Рисунок 7. (Слева направо) фотографии исходного расположения керна в коробках и в результате

фрагментной привязки

104

Л. Ю. Атюцкая, И. В. Козлов. Сравнение емкостных свойств пород-коллекторов...

Заключение

В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Разработана методика уточнения глубины отбора керна и апробирована по скважине № 72 Туканской площади;

2. Проверена правильность укладки и уточнены места истинного расположения образцов кернового материала, с точностью не хуже 0,1 м;

3. Привязан керн с линейным выносом менее 100% к данным геофизических исследований и указано местоположение каждого отдельно взятого образца керна в интервале отбора, с точностью не хуже 0,3 м;

4. ФЕС, рассчитанные из данных ГИС требуют обязательной корректировки в соответствии с результатами петрофизических исследований керна.

Литература

1. Меркулов, В. П. Оценка пластовых свойств и оперативный анализ каротажных диаграмм [Текст] / В. П. Меркулов, А. А. Посысоев. - Томск : НОЦ ТПУ, 2008. - 152 с.

2. Поляков, Е. А. Методика изучения физических свойств коллекторов нефти и газа [Текст] / Е. А. Поляков. - М. : Недра, 1981. - 184 с.

3. Вендельштейн, Б. Ю. Геофизические методы определения нефтегазовых коллекторов [Текст] / Б. Ю. Вендельштейн, Р. А. Резванов. - М. : Недра, 1978. - 318 с.

4. Атюцкая, Л. Ю. Оптическая диагностика дисперсионного состава топливно -воздушного факела [Текст] / Л. Ю. Атюцкая, А. Г. Бебия, М. П. Бороненко // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 8-6. - С. 1297-1302.

5. Gulyaev P.Yu. Hybrid catalytic zeolite -Ni3Al cermet filter materials // Research Bulletin SWorld. - 2013. - Т. J21310. - № 5. - P. 746-751.

6. Hydrodynamic features of the impact of a hollow spherical drop on a flat surface /

I. P. Gulyaev, O. P. Solonenko, P. Y. Gulyaev et al. // Technical Physics Letters. - 2009. - Т. 35. -№ 10. - P. 885-888.

7. Gulyaev I. P., Solonenko O. P. Hollow droplets impacting onto a solid surface // Experiments in Fluids. - 2013. - Vol. 54:1432.

8. Gulyaev I. P. Production and modification of hollow powders in plasma under controlled pressure // Journal of Physics: Conference Series. - 2013. - Vol. 441: 012033.

105