Способ оценки фильтрационно-емкостных свойств коллекторов и степени подвижности углеводородов в продуктивных отложениях нефтегазовых скважин
METHOD FOR ESTIMATING COLLECTORS RESERVOIR PROPERTIES AND THE DEGREE OF THE MOBILITY OF HYDROCARBONS IN THE PRODUCTIVE SEDIMENTS OF OIL AND GAS WELLS

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли промышленности и предназначено для диагностики прискважинной зоны коллекторов с целью оценки их фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и степени подвижности углеводородов комплексом разноглубинных нейтронных методов на этапе строительства нефтегазовых скважин.
Известны (Берман Л.Б., Нейман B.C. Исследование газовых месторождений и подземных хранилищ газа методами промысловой геофизики. - М.: Недра, 1972.) и широко применяемые для выделения газонасыщенных коллекторов временные измерения на базе больших зондов ННКт, НГК, которые позволяют частично решать задачу выделения коллекторов и прогнозировать их проницаемость (Берман Л.Б., Нейман B.C. и др. Промысловая геофизика при ускоренной разведке газовых месторождений - М.: Недра, 1987.).
Известен способ определения состава углеводородов в пластах-коллекторах нефтегазовых скважин путем зондирования прискважинной зоны комплексом разноглубинных нейтронных методов 3СНГК + 2ННКт (Лысенков А.И., Даниленко В.Н., Иванов Ю.В., Судничникова Е.В., Борисова Л.К., Егурцов С.А. Определение неоднородностей флюидного состава углеводородов в прискважинной зоне путем зондирования комплексом нейтронных методов в скважинах старого фонда. НТВ «Каротажник», Тверь: изд. АИС, 2015, вып. 4 (250), с. 3-6.)
Недостатком известных методов является существенное влияние ядерно-физических свойств химических элементов, обладающих высокими поглощающими нейтронными свойствами на показания зондов ННКт и гамма - излучающих свойств химических элементов при захвате тепловых нейтронов, находящихся в промывочной жидкости или жидкости глушения.
Известны способы определения характера насыщения пластов коллекторов нефтегазовых скважин по комплексу нейтронных методов (Патент РФ №2476671 /Лысенков А.И., Лысенков В.А., Гуляев П.Н. - заяв. 07.07.2011; опуб. 27.02.2013, Бюл. №6.) В рассматриваемом патенте предлагается два варианта способа определения характера насыщения, рекомендуемые для необсаженных (после подъема инструмента через 2-4 часа), обсаженных нефтегазовых скважин после цементирования колоны через 2-4 суток.
Известный способ предусматривает определение коэффициента пористости (Кп) исследуемого пласта с использованием двухзондового нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам, и измерения спектральных интенсивностей радиационного захвата нейтронов (ГИРЗ), построение кросс-плотов зависимостей типа Iснгк/Iмзннкт от Iмзннкт/Iбзннкт, где Iснгк - спектральная интенсивность ГИРЗ в области энергий менее 500 Мэв, Iмзннкт, Iбзннкт интенсивности потоков тепловых нейтронов на малом (МЗ) и большом зондах (БЗ) метода 2ННКт, затем на указанном кросс-плоте проводят аппроксимацию нижних точек квадратичной зависимостью, отражающей дефицит плотности и водородосодержания в ближней зоне F(нвп), и вычисляют разность между текущими значениями Iснгк/Iмзннкт и F(нвп), при этом максимальной разности соответствуют газонасыщенные пласты, средней - нефтенасыщенные, минимальной - водонасыщенные.
Способ применим для исследования ближней части прискважинной зоны и не позволяет производить ее зондирование на глубину в радиальном направлении, и применим только на газовых и нефтегазовых скважинах, содержащих в поровом пространстве коллектора нефть с высоким газовым фактором.
Известен способ определения состава углеводородов в пластах-коллекторах нефтегазовых скважин (Патент РФ №2439622. Лысенков А.И., Лысенков В.А., Осипов А.Д. - №20101357221/28; заяв. 26.08.2010; опуб. 10.01.2012, Бюл. №1.).
мз
бз
п
п
мз
бз
ж
м
ннк
ж
п
м
п
ннк
п
ж
м
ннк
н
ж
н
м
ннк
ж
ж
м
м
В известном способе используют спектрометрический нейтронный гамма каротаж и двухзондовый нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (СНГК + 2ННКт), с помощью которых производят измерения интенсивностей потоков тепловых нейтронов на малом J и большом Jзондах метода 2ННКт, с последующим определением функции пористости F(K) как отношение интенсивностей потоков тепловых нейтронов на малом и большом зондах F(K)=J : J 2ННКт, вычисляют функцию хлора «жесткая» F(Cl) - спектральные интенсивности ГИРЗ в области более 2,3 МэВ, функцию хлора «мягкая» F(Cl) - спектральные интенсивности ГИРЗ в области менее 2,3 МэВ, вычисляют функцию F(Cl) с использованием интенсивностей потоков тепловых нейтронов на большом и малом зондах метода 2ННКт, производят построение на кросс-плотах F(Cl) от F(K), F(Cl) от F(K), F(Cl) от F(K) зависимостей, соответствующих водонасыщенным пластам (ВП), нефтенасыщенным пластам (НП) и газонасыщенным пластам (ГП), определяют функции массы хлора - F[М(Сl)], F[M(Cl)], F[M(Cl)], связанных с содержанием хлора в коллекторе, и производят вычисление по формулам коэффициента нефтенасыщенности К - по функции F(Cl), коэффициента нефтенасыщенности К - по функции F(Cl) в условиях минерализованных пластовых вод, при этом функцию F(Cl) вычисляют как обратную величину произведения потоков тепловых нейтронов на большом и малом зондах с использованием метода спектрометрического нейтронного гамма-каротажа по хлору (СНГК-С1): , функцию хлора «жесткая» F(Cl) вычисляют как отношение квадрата спектральной интенсивности ГИРЗ в области более 2,3 МэВ - J к произведению потоков интенсивностей тепловых нейтронов большого и малого зондов методом 2ННКт: , функцию хлора «мягкая» F(Cl) вычисляют как отношение квадрата спектральной интенсивности ГИРЗ в области менее 2,3 МэВ - J к произведению потоков интенсивностей тепловых нейтронов большого и малого зондов методом 2ННКт:
.
В известном способе частично используются данные вычисления аналитических параметров нейтронных методов для оценки геологических параметров насыщения.
Недостатком этого способа являются не раскрытые потенциальные аналитические возможности по зондированию прискважинной зоны с вычислением геологических параметров насыщения на разном удалении от стенки скважины.
Техническим результатом, достигаемым применением заявленного способа оценки ФЕС коллекторов и степени подвижности углеводородов в продуктивных отложениях нефтегазовых скважин, является расширение функциональных возможностей нейтронных методов по зондированию прискважинной зоны с вычислением геологических параметров насыщения на разном удалении от стенки (колонны) нефтегазовых скважин на этапе строительства с последующим определением ФЕС коллекторов и степени подвижности углеводородов в продуктивных отложениях в зависимости от изменений во времени геологических параметров насыщения.
мз
бз
пт
пт
мз
бз
ннкт
мз
бз
Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки ФЕС коллекторов и степени подвижности углеводородов в продуктивных отложениях нефтегазовых скважин, содержащем измерение интенсивностей потоков тепловых нейтронов J и J на малом и большом зондах нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам 2ННКт и спектральной интенсивности ГИРЗ (гамма-излучение радиационного захвата нейтронов) спектрометрического нейтронного гамма каротажа СНГК (комплекс 2ННКт + СНГК), вычисление функции пористости F(K) как отношения интенсивностей потоков тепловых нейтронов на малом и большом зондах 2ННКт: F(K)=J : J и вычисление функции насыщения по хлору F(CI) как обратной величины произведения измеренных потоков J, J на малом и большом зондах 2ННКт:
жт
ж
мт
м
жт
пт
мт
пт
ннкт
пт
пт
ннкт
пт
ннкт
мзн
бзн
пт
пнт
мзн
бзн
ннкнт
мзн
бзн
жнт
жн
мнт
мн
жт
пт
мт
пт
ннкт
пт
жнт
пнт
мнт
пнт
ннкнт
пнт
п
ннкт
ннкнт
н
нг
г
н
п
нг
п
г
п
ннкт
ннкнт
ннкт
ннкнт
, вычисляют функцию хлора «жесткая» F(Сl) как отношение квадрата спектральной интенсивности ГИРЗ в области более 2,3 МэВ - J к произведению потоков интенсивностей тепловых нейтронов большого и малого зондов методом 2ННКт: , функцию хлора «мягкая» F(Cl) вычисляют как отношение квадрата спектральной интенсивности ГИРЗ в области менее 2,3 МэВ - J к произведению потоков интенсивностей тепловых нейтронов большого и малого зондов методом 2ННКт: , производят построение на кросс-плотах F(Сl) от F(K), F(Cl) от F(K), F(CI) от F(K) зависимостей с последующим кросс-плотным анализом F(K) и F(CI) в декартовой системе координат (XY), в которой ось абсцисс X - функция пористости F(K), а ось ординат Y - функция насыщения по хлору F(CI), в отличие от известного, дополнительно проводят двухзондовый нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам - 2ННКнт в комплексе с СНГК (2ННКнт + СНГК) и по результатам измерения интенсивностей потоков нейтронов J и J на малом и большом зондах нейтрон-нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам 2ННКнт и спектральной интенсивности ГИРЗ производят вычисление функции пористости F(K) как отношения интенсивностей потоков надтепловых нейтронов на малом и большом зондах 2ННКнт: F(K)=J : J, вычисляют функцию насыщения по хлору F(CI) как обратную величину произведения измеренных потоков J, J на малом и большом зондах 2ННКнт: , вычисляют функцию хлора «жесткая» F(Сl) как отношение квадрата спектральной интенсивности ГИРЗ в области более 2,3 МэВ - J к произведению потоков интенсивностей надтепловых нейтронов большого и малого зондов методом 2ННКнт: , вычисляют функцию хлора «мягкая» F(Cl) как отношение квадрата спектральной интенсивности ГИРЗ в области менее 2,3 МэВ - J к произведению потоков интенсивностей надтепловых нейтронов большого и малого зондов методом 2ННКнт: , осуществляют построение на кросс-плотах F(Cl) от F(K), F(Cl) от F(K), F(CI) от F(K) и F(Cl) от F(K), и F(Cl) от F(K), и F(CI) от F(K) зависимостей в декартовых координатах, в услов. ед., где по оси абсцисс X назначаются аналитические параметры функции пористости F(K), а по оси ординат Y - функции хлора F(Cl), вычисляют функции насыщения по хлору F(CI) и F(CI), соответствующие водонасыщенным пластам (ВП), нефтенасыщенным пластам (НП), и газонасыщенным пластам (ГП), а коэффициенты нефтенасыщенности K, нефтегазонасыщенности К, газонасыщенности К, объемной нефтенасыщенности K×К, объемной нефтегазонасыщенности K×К и объемной газонасыщенности K×К, вычисляют по функциям насыщения: F(CI) и F(CI) для каждой группы кросс-плотов отдельно для комплекса СНГК + 2ННКнт и СНГК + 2ННКт, обеспечивающих исследование прискважинных зон коллектора с разной глубинностью в радиальном направлении (на различном удалении) от стенки нефтегазовых скважин, при этом определение геологических параметров насыщения F(CI) и F(CI) производят с учетом фазового состояния углеводородов в поровом пространстве коллектора и минерализации пластовых вод, следующим образом:
н
н
п
- для условий минерализованных пластовых вод и нефти с низким газовым фактором определение K и K×К, основанное на дефиците содержания хлора в нефтенасыщенных коллекторах относительно водонасыщенных, производят одинаково для комплекса СНГК + 2ННКнт или СНГК + 2ННКт из расчета:
где:
тeк
ннкт
ннкнт
F(Cl) - текущие значения для функций насыщения: F(Cl) или F(Cl),
вп
ннкт
ннкнт
F(Cl) - значения для функций насыщения, соответствующих водонасыщенным коллекторам в точке текущих измерений: F(Cl) или F(Cl),
нп
ннкт
ннкнт
F(Cl) - значения для функций насыщения, соответствующих нефтенасыщенным коллекторам в точке текущих измерений: F(Cl) или F(Cl),
нтб
К - принятый максимальный коэффициент нефтенасыщенности для нефтенасыщенного коллектора по табличным геологическим данным,
где:
вп
ннкт
ннкнт
F(Cl) - значение функций насыщения, соответствующих водонасыщенным коллекторам в точке текущих измерений: F(Cl) или F(Cl),
вп
maxF(Cl) - максимальное значение функций насыщения, соответствующих водонасыщенным коллекторам,
ннкт
ннкнт
F(Cl)тeк - текущие значения для функций насыщения: F(Cl) или F(Cl),
нтб
птб
К×К - принятая максимальная объемная нефтенасыщенность для нефтенасыщенного коллектора по табличным геологическим данным,
нп
п
при этом функцию насыщения F(Cl), соответствующую нефтенасыщенным коллекторам, вычисляют по результатам аппроксимации квадратичной зависимостью F(Cl) от F(K):
a
п
п
вп
п
2
F(Cl)=⋅F(K)±b⋅F(K) точек указанного кросс-плота (X-Y) с минимальными значениями функции хлора F(Cl), а функцию насыщения F(Cl), соответствующую водонасыщенным коллекторам с минерализованными пластовыми водами, вычисляют по результатам аппроксимации квадратичной зависимостью F(Cl) от F(K):
a
п
п
2
F(Cl)=⋅F(K)±bF(K) точек указанного кросс-плота с максимальными значениями функции хлора F(Cl),
где:
F(Cl) - функция хлора нефтенасыщенного или водонасыщенного коллектора;
а
и b - коэффициенты, учитывающие геолого-технические условия в скважине;
п
F(K) - функция пористости, вычисляемая по методу 2ННКт,
нг
г
нг
п
г
n
- для условий нефтегазонасыщенных и газонасыщенных коллекторов с низкой или высокой минерализацией пластовых вод определение К и К, К×К и К×К, основанное на дефиците хлора, плотности и водородосодержания нефтегазонасыщенных и газонасыщенных пластов-коллекторов относительно водонасыщенных, производят одинаково для комплекса СНГК + 2ННКнт или СНГК + 2ННКт из расчета:
где:
п
maxF(K) - максимальные значения функции пористости водонасыщенного коллектора,
п
тeк
F(K) - текущие значение функции пористости,
п
minF(K) - минимальное значение функции насыщения в нефтегазонасыщенном или газонасыщенном коллекторе,
гп
F(Cl) - текущее значение функции насыщения в газонасыщенном или нефтегазонасыщенном коллекторе,
гп
maxF(Cl) - максимальное значение функции насыщения в газонасыщенном или нефтегазонасыщенном коллекторе,
нгтб
К - принятый коэффициент нефтегазонасыщенности для нефтегазонасыщенного коллектора по табличным геологическим данным,
гтб
К - принятый коэффициент газонасыщенности для газонасыщенного коллектора по табличным геологическим данным,
где:
вп
ннкт
ннкнт
F(Cl) - значение функции насыщения, соответствующее водонасыщенным коллекторам в точке текущих измерений: F(Cl) или F(Cl),
гп
maxF(Cl) - максимальное значение функции насыщения, соответствующее газонасыщенным коллекторам,
тек
ннкт
ннкнт
F(Cl) - текущие значения для функций насыщения: F(Cl) или F(Cl),
нгтб
птб
mахК×К - принятое максимальное значение объемной нефтегазонасыщенности для нефтегазонасыщенного коллектора по табличным геологическим данным,
гтб
птб
mахК×К - принятое максимальное значение объемной газонасыщенности для газонасыщенного коллектора по табличным геологическим данным,
при этом функцию насыщения по хлору для газонасыщенных и нефтегазонасыщенных коллекторов аппроксимируют прямой линией, перпендикулярной оси X в указанных декартовых координатах (X-Y).
н
г
нг
н
п
нг
п
г
п
Кроме того, вычисления геологических параметров насыщения пластов-коллекторов К, К, К, и К×К, К×К и К×К производят в результате временных исследований (временных замеров) комплексами СНГК + 2ННКнт и СНГК + 2ННКт в продуктивных отложениях в скважине с открытым стволом, а также, последующих временных замеров после обсадки и цементирования эксплуатационной колонны, и на основе сопоставления изменений во времени указанных параметров насыщения устанавливают в прямой зависимости от этих изменений критерии прогноза ФЕС и степень подвижности углеводородных флюидов в нефтенасыщенном или нефтегазонасыщенном коллекторе.
На первом этапе строительства для оперативного выделения коллекторов, содержащих подвижные углеводороды, временные замеры выполняют в открытом стволе и на 3-4 сутки после обсадки и цементирования эксплуатационной колонны.
На втором этапе временные замеры выполняют в обсаженной скважине через 2-3 месяца после обсадки и цементирования эксплуатационной колонны.
На третьем этапе временные замеры выполняют в обсаженной скважине через 6-12 месяцев после обсадки и цементирования эксплуатационной колонны.
Для вычисления геологических параметров насыщения пласта на разном удалении от стенки скважины для исследования методом 2ННКт условно выделяют зоны по глубинности исследований - «ближняя зона» с радиусом исследований 10-15 см, «средняя зона» с радиусом исследований 15-30 см, где применяют метод 2ННКт + мягкая часть нейтронного гамма излучения СНГК, «дальняя зона» с радиусом исследований 30-50 см, где применяют метод 2ННКт + жесткая часть нейтронного гамма излучения СНГК, а для исследования методом 2ННКнт условно выделяют радиусы исследований - «ближняя зона» 7-12 см, «средняя зона» 12-20 см, где применяют метод 2ННКнт + мягкая часть нейтронного гамма излучения СНГК, «дальняя зона» 20-30 см, где применяют метод 2ННКнт + жесткая часть нейтронного гамма излучения СНГК.
жт
пт
жнт
пнт
мт
пт
мнт
пнт
ннкт
пт
ннкнт
пнт
На фиг. 1 представлены кросс-плоты: Р(Сl) от F(K) и Е(Сl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K) и функции насыщения для условий низкой минерализации пластовых вод.
жт
пт
жнт
пнт
мт
пт
мнт
пнт
ннкт
пт
ннкнт
пнт
На фиг. 2 представлены кросс-плоты: Р(Сl) от F(K) и Р(Сl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K) и функции насыщения для условий высокой минерализации пластовых вод.
г
п
г
На фиг. 3 дана общая схема геолого-геофизической интерпретации по прогнозированию фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллектора, на основе анализа распределения вычисленных значений К, К×К в радиальном направлении для газовых залежей в обсаженной газовой скважине.
На фиг. 4 дана схема интерпретации временных замеров в открытом стволе и после обсадки и цементирования колоны в скважине для выделения и оценки газонасыщенности коллекторов и прогнозу их проницаемости при вариациях пористости коллектора.
Суть способа.
В процессе бурения и спускоподъемных операций происходит мощное виброакустическое и знакопеременное изменение давления столба промывочной жидкости на нефтегазонасыщенные коллектора. Прискважинная зона коллекторов нефтегазовых скважин подвергается воздействию различных техногенных факторов, приводящих к нарушению термобарического, геохимического, физико-механического и других видов равновесий и сопровождается перераспределением флюидов в коллекторах прискважинной зоны относительно их первоначального состояния.
Состав и распределение углеводородных флюидов в прискважинной зоне коллектора в процессе бурения существенно изменяются относительно первоначального состояния и определяются в первую очередь их подвижностью. Основными свойствами, определяющими подвижность флюидов в коллекторе, являются вязкость, плотность, температура, пластовое давление.
3
3
3
Из флюидов, насыщающих коллектор, наиболее подвижен газ. В пластовых условиях среднее содержание газа в нефти составляет 20-50 м/т, для некоторых 500 м/т и более. Среднее содержание газа в воде не превышает 2-3 м/т. [Ш.К. Гиматудинов, А.И. Ширковский. Физика нефтяного и газового пласта. Учебник для ВУЗов. ИЗД. 3-е перераб. и доп., М., Недра, 1982, 311 с.]. Следовательно, при техногенном воздействии в процессе бурения объем скоплений свободного газа, выделившегося из нефти в прискважинной зоне нефтегазового коллектора, будет значительно выше, чем в водоносной части пласта. В низкопористых и низкопроницаемых коллекторах (из-за большой удельной поверхности зерен) или трещиноватых (из-за малой раскрытости трещин) количество выделившегося свободного газа будет более существенное по сравнению с коллекторами с хорошими коллекторскими свойствами.
Применение полимерных промывочных жидкостей значительно повышает эффективность освоения нефтегазовых скважин, но значительно снижает информативность комплекса ГИС. Отсутствие глинистых корок и малая глубина проникновения фильтрата промывочной жидкости в коллектор, и обычно высокая минерализация полимерных растворов создают проблемы по выделению коллекторов классическими методами ГИС (микрозонды, каверномер, ПС и др.). Появление свободного газа в прискважинной зоне является (особенно в коллекторах, содержащих нефть с высоким газовым фактором) одной из основных причин снижения информативности ГИС.
Скоплению газа, особенно при бурении на полимерных промывочных жидкостях, способствуют полимерная низкопроницаемая пленка (корка) на границе скважины и пласта-коллектора, увеличение удельной поверхности твердых частиц за счет механического разрушения коллектора, физико-химические процессы, происходящие в прискважинной зоне из-за нарушения равновесия и т.д.
При обсадке и цементировании скважины снимается репрессия. При отвердевании тампонажной смеси происходит уменьшение ее объема [А.И. Булатов. Формирование и работа цементного камня в скважине. М., Недра, 1990, с. 4-16.], что приводит к возникновению репрессии на коллектора и продвижению наиболее подвижного флюида (в нефтегазовых скважинах это газ) к стенке скважины.
Углеводородные флюиды существуют как в жидком, так и в газообразном состоянии, что сильно отражается на их физических и ядерно-физических свойствах.
Применение зондирования прискважинной зоны разноглубинными нейтронными методами в этих условиях позволит наиболее достоверно определить характер насыщения коллекторов и оценить проницаемость коллектора.
Нейтронные методы исследования скважин чувствительны к дефициту плотности и водородосодержания, который образуется в нефтегазонасыщенных коллекторах по сравнению с водонасыщенными при одной и той же пористости.
Применение комплекса разноглубинных нейтронных методов для временных замеров в открытом стволе и в обсаженной скважине после цементирования эксплуатационной колонны позволяет определять фазовое состояние углеводородного флюида в коллекторе и его гидродинамику.
мз
бз
При реализации способа по результатам измерений интенсивностей потоков тепловых нейтронов J и J на малом и большом зондах нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам 2ННКт и на малом и большом зондах нейтрон-нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам 2ННКнт, а также спектральной интенсивности ГИРЗ (гамма-излучение радиационного захвата нейтронов) спектрометрического нейтронного гамма каротажа СНГК, строят кросс-плоты.
жт
пт
жнт
пнт
мт
пт
мнт
пнт
ннкт
пт
ннкнт
пнт
Кросс-плоты строят отдельно для комплексов (2ННКт + СНГК) и (2ННКнт + СНГК): F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K), F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K), F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K), связанных с объемным содержанием хлора и объемным эквивалентным влиянием дефицита плотности и водородосодержания нефтегазонасыщенного коллектора относительно водонасыщенного и вычисляемых одинаково для каждой группы кросс-плотов.
dd
При вычислении функции насыщения по хлору для простоты изложения рассматриваются только функция насыщения по хлору (в научно-технической литературе эта функция обозначается как Fн(Cl) или функция по дефициту плотности и водородосодержания (в научно-технической литературе эта функция обозначается как P).
н
г
нг
н
п
г
п
нг
п
Далее вычисляют для каждой группы кросс-плотов отдельно для комплексов СНГК + 2ННКнт и СНГК + 2ННКт коэффициенты насыщенности: К, К, К, К×К, К×К, К×К по формулам (1-6).
жт
пт
жнт
пнт
мт
пт
мнт
пнт
ннкт
пт
ннкнт
пнт
н
г
нг
н
п
г
п
нг
п
На фиг. 1 представлен пример построения кросс-плотов F(Cl) от F(K) и F(Сl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K) и функции насыщения для условий низкой минерализации пластовых вод, которую используют для вычисления коэффициентов насыщенности: К, К, К, К×К, К×К, К×К по формулам (1-6).
жт
пт
жнт
пнт
мт
пт
мнт
пнт
ннкт
пт
ннкнт
пнт
н
г
нг
н
п
г
п
нг
п
На фиг. 2 представлен пример построения кросс-плотов F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K); F(Cl) от F(K) и F(Cl) от F(K) и функции насыщения для условий высокой минерализации пластовых вод, которую используют для вычисления коэффициентов насыщенности: К, К, К, К×К, К×К, К×К по формулам (1-6).
н
г
нг
н
п
г
п
нг
п
Оценка ФЕС коллекторов и степени подвижности углеводородов производится путем сопоставления вычисленных значений параметров насыщенности (К, К, К, К×К, К×К, К×К) порового пространства коллектора углеводородными флюидами в открытом стволе и на 3-4 сутки после обсадки и цементирования колонны, и вычисленных в результате последующих временных замеров в обсаженной скважине через 2-3 месяца и 6-12 месяцев (сроки между временными замерами в основном определяются ФЕС коллекторов).
В качестве диагностического признака используют приращение (увеличение) параметров насыщенности порового пространства коллекторов по углеводородам в обсаженной скважине относительно открытого ствола.
н
г
нг
н
п
нг
п
г
п
На первом этапе исследований прогнозируют фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) коллекторов, содержащих углеводороды и их подвижность, при этом вычисленные значения параметров насыщения пластов-коллекторов К, К, К, К×К, К×К, К×К для «дальней» зоны имеют заниженные значения из-за недостаточного промежутка времени для расформирования зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, но качественно позволяют решать задачу, что является существенным дополнением к результатам интерпретации комплекса ГИС открытого ствола, которые лишь частично решают эти задачи.
На втором этапе временные замеры выполняют в обсаженной скважине через 2-3 месяца после обсадки и цементирования эксплуатационной колонны, при этом результаты сопоставления полученных значений насыщения углеводородными флюидами с результатами вычислений после обсадки и цементирования колонны позволяют определить истинные значения параметров насыщения коллекторов с высокими и средними ФЕС, что по результатам их определения в «дальней зоне» коллектора позволяет уточнить подвижность углеводородных флюидов в поровом пространстве коллектора.
На третьем этапе временные замеры выполняют в обсаженной скважине через 6-12 месяцев после обсадки и цементирования эксплуатационной колонны, при этом результаты сопоставления полученных значений насыщения углеводородными флюидами с результатами вычислений, полученных на предыдущем этапе, позволяют определить истинные значения параметров насыщения коллекторов с высокими и средними и низкими ФЕС, что по результатам их определения в «дальней зоне» коллектора позволяет окончательно уточнить подвижность углеводородных флюидов в поровом пространстве коллектора.
г
н
нг
н
п
нг
п
г
п
Относительные значения параметров насыщения К, К, К менее тесно связаны с ФЕС коллектора и подвижностью углеводородного флюида, чем К×К, К×К, К×К, но они отражают разные стороны ФЕС коллекторов, что позволяет при их совместном использовании более надежно прогнозировать ФЕС коллекторов и подвижность углеводородных флюидов.
н
п
нг
п
г
п
Наиболее информативными в условиях классических коллекторов с подвижным углеводородным флюидом являются параметры насыщения порового пространства коллектора, характеризующие объемное содержание углеводородов в коллекторе, К×К, К×К, К×К. Они напрямую связаны с ФЕС коллектора.
Подвижность пластовых углеводородных флюидов определяется как отношение проницаемости к динамической вязкости пластового флюида. Углеводородные флюиды по подвижности можно ранжировать в порядке ее убывания в следующей последовательности: газ, газоконденсат, конденсат, легкая нефть с высоким газовым фактором, нефть с низким газовым фактором, вязкая нефть, битумы. Самым подвижным углеводородным флюидом является газ, а наиболее неподвижным флюидом является битум.
Принципиальные возможности для оценки подвижности углеводородных флюидов возникают при совместном анализе вычисленных значений насыщения коллектора углеводородными флюидами по временным замерам и распределения этих значений в радиальном направлении от стенки скважины (колонны).
Так, сопоставление вычисленных параметров насыщения в открытом стволе и на 3-4 сутки после обсадки и цементирования колонны позволяет качественно выделить коллекторы, насыщенные углеводородными флюидами и оценить их подвижность, при этом коллекторы с высокими значениями параметров насыщения по углеводородным флюидам характеризуются высокими значениями ФЕС и высокой степенью подвижности углеводородных флюидов.
В открытом стволе величины вычисленных параметров насыщения имеют заниженные значения из-за недостаточного промежутка времени для расформирования зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, но нейтронные методы позволяют качественно решать задачу определения ФЕС.
н
п
нг
п
г
п
г
н
нг
Коллектора с большими приращениями вычисленных значений К×К, К×К, К×К и К, К, К, особенно по «дальней зоне» в обсаженной скважине относительно открытого ствола, характеризуют коллекторы с высокой степенью подвижности углеводородного флюида и высокими значениями ФЕС.
Сопоставление вычисленных значений параметров насыщения на втором этапе исследования после обсадки и цементирования обсаженной скважины и через 2-3 месяца после обсадки и цементирования колонны, позволяет надежно выделить коллектора, насыщенные углеводородными флюидами с высокими и средними ФЕС, при этом величины вычисленных параметров насыщения для «дальней» зоны считаются истинными.
Сопоставление вычисленных значений параметров насыщения на третьем этапе исследований в обсаженной скважине через 6-12 месяцев после обсадки и цементирования колонны и через 2-3 месяца после обсадки позволяет более надежно выделить коллекторы, насыщенные углеводородными флюидами со средними и низкими ФЕС, и оценить подвижность углеводородов, при этом величины вычисленных параметров насыщения для «дальней» зоны считаются истинными.
Наиболее актуально проблема оценки подвижности углеводородных флюидов стоит в нефтяных скважинах для выделения коллекторов, содержащих вязкую нефть или битумы, и частично решается известными комплексами ГИС открытого ствола (Кнелер Л.Е., Рындин В.Н., Плохотников А.Н., и др. Оценка проницаемости пород и дебитов нефтегазовых скважин в условиях сложных коллекторов по данным ГИС. Разведочная геофизика: обзор / ВИЭМС. М. 1991), но в результате испытаний на приток не удается его получить из-за высокой вязкости углеводородных флюидов или битумов.
Заявленный способ с помощью временных замеров комплексами разноглубинных нейтронных методов позволяет определить насыщение коллектора углеводородными флюидами и спрогнозировать ФЕС коллекторов и степень подвижности углеводородных флюидов.
н
н
п
н
н
п
Так, по результатам временных замеров в обсаженной скважине с вычислением значений параметров насыщения порового пространства коллектора, характеризующих нефтенасыщенность коллекторов К и К×К и их распределения в радиальном направлении от стенки скважины (колонны), производят оценку ФЕС коллекторов и подвижности углеводородных флюидов по высоким и средним устойчивым значениям нефтенасыщенности К и К×К коллектора.
г
г
п
Газ «плотных коллекторов» выделяется устойчивыми высокими значениями К и низкими значениями К×К по результатам всех временных замеров.
п
На фиг. 1 кросс-плотов «а», «г», «б», «д», «в», и «е» функции насыщения газонасыщенных коллекторов функции насыщения для условий низкой минерализации пластовых во (прямая 1) аппроксимированы прямой линией, перпендикулярной оси X в декартовых координатах (X-Y), где по оси X назначены функции F(K), а по оси Y назначены функции насыщения по хлору F(Cl).
нп
п
п
вп
п
п
a
a
2
2
Функции насыщения нефтенасыщенных коллекторов F(Cl) (кривая 3), вычисляют по результатам аппроксимации квадратичной зависимостью F(Cl)=⋅F(K)±b⋅F(K) точек указанного кросс-плота (X-Y) с минимальными значениями функции хлора F(Cl), а функцию насыщения водонасыщенных коллекторов F(Cl) (кривая 2), вычисляют по результатам аппроксимации квадратичной зависимостью F(Cl)=⋅F(K)±b⋅F(K) точек указанного кросс-плота с максимальными значениями функции хлора F(Cl).
п
На фиг. 2 кросс-плотов «а», «г», «б», «д», «в», и «е» функции насыщения газонасыщенных коллекторов функции насыщения для условий высокой минерализации пластовых вод (прямая 1), аппроксимированы прямой линией, перпендикулярной оси X в декартовых координатах (X-Y), где по оси X назначены функции F(K), а по оси Y назначены функции насыщения по хлору F(Cl).
нп
п
п
вп
п
п
a
a
2
2
Функцию насыщения нефтенасыщенных коллекторов F(Cl) (кривая 3), вычисляют по результатам аппроксимации квадратичной зависимостью F(Cl)=⋅F(K)±b⋅F(K) точек указанного кросс-плота (X-Y) с минимальными значениями функции хлора F(Cl), а функцию насыщения водонасыщенных коллекторов F(Cl) (кривая 2), вычисляют по результатам аппроксимации квадратичной зависимостью F(Cl)=⋅F(K)±b⋅F(K) точек указанного кросс-плота с максимальными значениями функции хлора F(Cl).
г
г
п
На фиг. 3 дана общая схема геолого-геофизической интерпретации по прогнозированию фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллектора, на основе анализа распределения вычисленных значений К, К×К в радиальном направлении для газовых залежей в обсаженной газовой скважине.
г
г
г
п
г
г
п
Из анализа схемы 3 следует, что вычисленные значения К не зависят от пористости коллектора. Нетрадиционные газонасыщенные коллекторы в терригенных сеноманских отложениях характеризуются высокими значениями К и низкими значениями К×К (газ плотных коллекторов). Породы, не содержащие газ (не коллекторы), характеризуются минимальными значениями К и К×К.
На фиг. 4 дана схема интерпретации временных замеров в открытом стволе и после обсадки и цементирования колоны в скважине для выделения и оценки газонасыщенности коллекторов и прогнозу их проницаемости при вариациях пористости коллектора.
г
г
п
г
г
п
Анализ схемы 4 показывает, что газонасыщенные коллекторы с высокой проницаемостью характеризуются максимальным расхождением вычисленных значений К и К×К для открытого ствола и обсаженной скважины, при этом значения К и К×К для обсаженной скважины выше значений для открытого ствола. Эта тенденция сохраняется и с увеличением глубинности исследований.
г
г
п
г
г
п
Нетрадиционные терригенные коллекторы характеризуются высоким и устойчивыми значениями К и низкими значениями К×К, а плотные породы, не содержащие газ (на фигуре отмечен как непроницаемый коллектор), характеризуются минимальными значениями К и К×К.
Из вышесказанного делается вывод.
н
г
нг
н
п
нг
п
г
п
При строительстве скважин на первом этапе по результатам сопоставления вычисленных параметров насыщения коллекторов в продуктивных отложениях комплексами СНГК + 2ННКнт и СНГК + 2ННКт прогнозируют фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) коллекторов, содержащих углеводороды и их подвижность. Вычисленные значения геологических параметров насыщения пластов-коллекторов К, К, К, К×К, К×К, К×К на этом этапе будут иметь заниженные значения из-за недостаточного времени для расформирования зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости.
На 2 этапе результаты сопоставления полученных значений насыщения углеводородами коллекторов в открытом стволе с результатами вычислений после обсадки и цементирования колонны позволяют определить истинные значения параметров насыщения коллекторов с высокими и средними ФЕС (результаты определяются по «дальней зоне» коллектора) и уточнить подвижность углеводородных флюидов в поровом пространстве коллектора.
На 3 этапе результаты сопоставления полученных значений насыщения углеводородами коллекторов с результатами вычисленных значений, полученных на предыдущем этапе, позволяют определить истинные значения параметров насыщения коллекторов с высокими и средними и низкими ФЕС (результаты определяются по «дальней зоне» коллектора) и окончательно уточнить подвижность углеводородных флюидов в поровом пространстве коллектора
Таким образом, величина вычисленных значений геологических параметров насыщения и их изменения в радиальном направлении от стенки скважины с последующим их сопоставлением по временным замерам служат основой оценки насыщения коллекторов углеводородами, прогноза ФЕС и степени подвижности углеводородных флюидов в поровом пространстве коллектора.