авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Оценка трещиноватости низкопористых карбонатных нефтенасыщенных пород по результатам геофизических исследований скважин

-- [ Страница 2 ] --

образца, пористость которого по лабораторным данным составляет 4,2 - 5,5%, а проницаемость (1,06 – 1,64)·10-3 мкм2 по горизонтали и 4,24·10-3 мкм2 по вертикали. Микротрещины обеспечивают проницаемость матрицы, макротрещины дренируют достаточный для существенного притока флюида в скважину объём породы. Анализ показал, что во многих интервалах макротрещин отсутствуют видимые на ВК признаки: сбои фаз проходящих волн, изменения их амплитуд и скоростей, и годографы волн, отражённых от трещин. Тем не менее, количественные параметры могут быть использованы в качестве признаков трещиноватости. При этом более информативными, чем полная энергия ВС и коэффициент приточности, являются энергия и коэффициент затухания поперечной волны. Например, на рис. 3 приведены кривые энергии всего ВС (Е1), S-волны (E1S), а также коэффициент затухания S-волны (AlfES). Кривая AlfES имеет несколько максимумов, в частности, на глубинах 1987 – 1991, 1995, 2005, 2012, 2056 м, которым соответствуют визуально наблюдаемые на керне трещины, и по которым керн, как правило, разваливается. Кривая Е1 полной энергии ВС имеет глубокие минимумы в интервалах вывалов в плотных нетрещиноватых породах, обусловленных тектоническими напряжениями. По методике Ке эти интервалы могут быть ошибочно проинтерпретированы как приточные, влияние же таких вывалов на AlfES существенно меньше.

Рис. 3. Результаты интерпретации с целью выделения трещинных интервалов (скв. 79, пл. Шершнёвская)

Нередко наблюдаемаемым на керне трещинам не соответствуют аномалии ни AlfES, ни других динамических или кинематических параметров, например, макротрещине на глубине около 2042 м и группе трещин на глубине около 2020 м. Этот и другие примеры показывают, что не все проницаемые трещины могут быть выявлены по волновому акустическому каротажу.

Потенциально эффективным для выделения проницаемых трещин является анализ скорости и затухания волны Стоунли, т.к. она чувствительна к проницаемости [7], но по двум причинам потенциал такого анализа не реализован. Первая причина техническая, используются высокочастотные (15-20 кГц) и короткие приборы ВАК, тогда как для возбуждения и регистрации поверхностных волн требуются низкие частоты (5-7кГц) и более длинные зонды. Вторая причина связана с тем, что волна Стоунли интерферирует с поперечными волнами, поэтому трудно её выделить и определить её параметры.

С большей точностью, чем динамические, определяются при ВАК кинематические параметры волнового сигнала. Но в субвертикальной скважине звуковые волны распространяются вдоль трещин и их “не замечают”. Автор считает необоснованным критерий выделения трещинных интервалов по снижению коэффициента Пуассона (В.Д. Викторин, 1988), т.к. он зависит только от отношения скоростей P- и S- волн. Например, в трещиноватом интервале 2407 – 2412 м (рис. 1) коэффициент не меньше, а больше, чем в соседних нетрещиноватых интервалах. Из-за субпараллельности трещин и стволов скважин не эффективен при выделении трещин и коэффициент объемной сжимаемости породы , вычисляемый по формуле

, (1)

где - плотность породы, Tp - интервальное время продольной волны. Автором показано, что кривые и коррелируют с кривой пористости и не несут информации о трещиноватости (рис. 3). Коэффициент Пуассона является информативным при определении вещественного состава породы и характера насыщения коллекторов (при условии высокой пористости) [1, 11].

Таким образом, самым эффективным для обнаружения трешинных коллекторов является анализ амплитуды и затухания поперечных волн [12] и волн Стоунли. При этом отсутствие акустических признаков трещиноватости не исключает наличия вертикальных трещин в породе, а их наличие не гарантирует, что трещины в породе имеются и они проницаемы. Для повышения эффективности оценки трещиноватости породы автором предложены новые способы волнового акустического каротажа.

второе защищаемое положение

Способы акустического каротажа скважин, основанные на использовании отражённых волн Стоунли, поляризованных в трёх плоскостях поперечных волн и вариаций мощности излучения [5, 7, 8, 9].

Для повышения эффективности ВАК при оценке трещиноватости автором предложены три новых способа акустического каротажа, которые чувствительны к изменениям проницаемости и симметрии свойств породы, обусловленным трещиноватостью.

Проницаемость породы уменьшает скорость и увеличивает затухание волн Стоунли. Данные разных исследователей при этом противоречивы. Одни отмечают, что эффект влияния проницаемости на скорость незначителен, а влияние на амплитуду существенно. Другие для оценки проницаемости используют именно скорость St- волн. В любом случае требуется достаточно точно определить и скорость, и амплитуду волн. Сделать это непросто из-за интерференции волн Стоунли с поперечными волнами и реверберационными колебаниями. Автором разработан и запатентован в качестве изобретения способ акустического каротажа по отраженным поверхностным волнам, в котором волны Стоунли регистрируют без интерференции [5, 7, 8]. Для регистрации неискажённых St - волн воспользуемся тем, что они распространяются одновременно в скважинной жидкости и в слое твердой стенки скважины. Поместим в скважине на расстоянии, например, 5 м от излучателя отражатель. Волна Стоунли отразится от него и вернётся к излучателю приблизительно через 6 мс, когда другие колебательные процессы вблизи излучателя затухнут. Перемещая отражатель вдоль ствола скважины вместе с излучателями и приемниками и регистрируя отражённую волну Стоунли, получаем волновой акустический каротаж по отраженным поверхностным волнам (ВАК ОПВ). Опыты в контрольно-поверочной скважине показали, что при диаметре скважины около 200 мм отражатель в виде груза с диаметром более 120 мм позволяет уверенно регистрировать отражённые поверхностные волны и определять их параметры, в том числе разностные. Конструкция прибора ВАК ОПВ включает удлинитель, на котором закреплён отражатель (рис. 4). Возможно использование двух отражателей, находящихся на разных расстояниях от блока акустических преобразователей. Применение прибора ВАК ОПВ повысит точность определения параметров волн Стоунли для оценки проницаемости породы, в том числе, связанной с трещиноватостью.

Рис. 4. Возможные конструкции приборов ВАК-ОПВ

Анизотропия, обусловленная субвертикальной трещиноватостью породы, приводит к расщеплению S-волн на быстрые и медленные. Методика выявления трещин по расщеплению поперечных волн широкого применения не получила. Во-первых, при использовании коротких акустических приборов эти волны не успевают разделиться. Во-вторых, трудно выделить вступление быстрой поперечной волны на фоне последних фаз продольной волны, и вступление медленной S- волны на фоне фаз быстрой S- волны. В-третьих, при длинных зондах разрешающая способность метода по глубине хуже, чем у других методов ГИС. Для оценки анизотропии породы разработаны кроссдипольные приборы поляризационного акустического каротажа (ПАК). В них используют поляризованные поперечные волны (ППВ), возбуждаемые дипольными излучателями в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Значений скоростей ППВ в двух плоскостях недостаточно для построения эллипса анизотропии скоростей, поэтому приходится привлекать перекрёстные данные и выполнять преобразования, известные как вращение Алфорда. Но перекрестные данные некорректно относить к интервалу между приемниками. Кроме того, для определения углов Алфорда используют амплитуды сигнала, определяемые всегда с большей погрешностью, чем скорости. Погрешность, обусловленная необходимостью обработки и интерпретации перекрестных динамических данных, является принципиальным недостатком кроссдипольного ПАК.

Соискателем разработан и запатентован в качестве изобретения способ поляризационного акустического каротажа для определения анизотропии свойств породы по разностным кинематическим параметрам волновых сигналов [5, 9]. Способ отличается тем, что в трёх плоскостях, проходящих через ось скважины, поочерёдно возбуждают ППВ, при этом для возбуждения используют монопольные излучатели с диаграммой направленности, перпендикулярной оси прибора, а для приёма аналогичные акустические приёмники. В каждой плоскости можно разместить два и более приёмников и определять разностные параметры ППВ. При этом разрешающая способность по вертикали будет не хуже, чем у других приборов ГИС. По измеренным скоростям ППВ в трёх плоскостях однозначно определяется эллипс анизотропии скоростей поперечных волн. Направление большой оси эллипса – это направление простирания трещин, а эксцентриситет эллипса характеризует степень анизотропии породы. Прибор, реализующий способ, должен быть снабжён системой ориентации по азимуту. Если применение асимметричных излучателей вместо дипольных – это упрощение и удешевление аппаратуры, то переход от двухплоскостной системы наблюдений к трёхплоскостной принципиально изменяет обработку данных. Поскольку анизотропия скоростей S - волн может быть обусловлена трещиноватостью, то предлагаемый поляризационный акустический каротаж может стать простым и эффективным способом оценки трещиноватости пород.

Автором предложен также способ акустического каротажа проницаемости, при котором определяют скорости всех типов волн при разных мощностях излучения [5]. Способ предназначен для определения проницаемости породы, в том числе, обусловленной трещинами. Насыщенная жидкостью проницаемая порода не является идеально упругой средой из-за микроциркуляции жидкости при акустических колебаниях, поэтому поведение волн только приблизительно подчинено законам линейной акустики. Нелинейность приводит к тому, что определяемые при ВАК параметры зависят от амплитуд колебаний. Чем больше проницаемость, тем больше отклонение от линейности. Известен способ оценки проницаемости горных пород, в котором упругие волны существенно разной амплитуды возбуждают в одной скважине, а регистрируют в другой, скорости распространения продольных волн разной амплитуды сравнивают, по результатам оценивают проницаемость пород, используя зависимости, полученные на образцах (Халилов В.Ш. и др., 1999). Предлагаемый соискателем способ является его каротажным аналогом.

При обычном проведении ВАК точность определения параметров волн недостаточна для регистрации эффектов нелинейности. Автором предложено производить измерения при фиксированных положениях прибора. При каждом положении прибора, по меньшей мере, для двух существенно разных мощностей излучения необходимо многократно зарегистрировать волновой сигнал и определить статистические характеристики параметров волн. При большом числе измерений можно определить с высокой точностью величины изменений параметров при изменении мощности излучения и оценить достоверность этих определений. По изменению параметров P-волн можно судить о величине проницаемости породы вблизи скважины, по изменению параметров волн Стоунли - о величине проницаемости стенок (поверхности) скважины, а параметры S-волн можно использовать для контроля отсутствия систематических погрешностей или введения поправок в результаты измерений.

третье защищаемое положение

Методика оценки трещиноватости низкопористых нефтенасыщенных карбонатных пород по данным электрометрии скважин, основанная на использовании свойств остаточной воды и применении закона Арчи [4, 6, 13, 14].

Изучением связи между трещиноватостью горных пород и их электрическим сопротивлением занимались Барсуков О.В., Боярчук А.Ф., Еникеев Б.Н., Итенберг С.С., Лимбергер Ю.А., Нечай А.М., Шнурман Г.А. Элланский М.М., и многие другие исследователи.

Трещиноватость снижает удельное электрическое сопротивление низкопористых пород благодаря уменьшению извилистости токовых каналов и увеличению роли поверхностной (по поверхности трещин) проводимости. Аномальная электропроводность трещин иногда позволяет выделить их по аномалии силы тока, стекающего с центрального электрода прибора БК или по аномалии показаний прибора индукционного каротажа (ИК). Но обычно требуется количественная обработка данных. Почти все методики оценки трещиноватости пород по их УЭС направлены на определение коэффициента трещинной пористости Кпт и сводятся к уравнению

, (2)

где бл, ф и птк – соответственно УЭС блоков породы, фильтрата бурового раствора и промытой зоны породы. Физический смысл уравнения (2) состоит в том, что электропроводность породы складывается из электропроводностей блоков и трещин. Коэффициент А – доля прискважинных трещин, которые пересекают стенку скважины, В – коэффициент учёта кавернозности. Формула (2), как и другие аналогичные формулы, содержит параметры A, B, бл, которые на практике определить очень трудно. Величина ф для низкопористых пород некоторая абстракция, т.к. в них зоны проникновения в классическом понимании нет. Кроме того, показания прибора БК определяются, главным образом, УЭС неизменной части пласта, а не сопротивлением промытой зоны птк, входящим в формулу (2). По мнению автора, определить Кпт из выражения (2) или других аналогичных уравнений невозможно, т.к. они содержат трудно определяемые параметры, и сводят сложную задачу к ещё более сложной.

Более эффективными являются способы нормирования показаний БК с кривыми методов акустического (АК), нейтронного (НК) или плотностного (ГГК-П) каротажа. Представленная автором методика является в значительной степени модификацией и развитием методики функциональных преобразований данных ГИС, разработанной Н.З. Заляевым. Другой известный способ оценки трещиноватости породы, который частично используется автором, - это определение значений структурного коэффициента m в уравнении Арчи: чем ближе значение m к единице – тем более трещиноватой является порода.

Основные положения авторской методики оценки трещиноватости низкопористых карбонатных пород по данным электрометрии скважин:

1. Трещиноватость НКП приводит к снижению нижнего предела пористости коллектора до нуля, т.к., по крайней мере, в одной плоскости, параллельной берегам трещин возникает бесконечный кластер пустот при очень малых значениях трещинной пористости. Вместе с бесконечным кластером пустот существует бесконечный кластер электропроводности, который в водонасыщенной части разреза включает в себя свободную и связанную воду, а в нефтенасыщенной – связанную (остаточную) воду блоков и трещин. Трещиноватость снижает УЭС низкопористых пород независимо от характера насыщения, т.к. остаточная вода в виде плёнки покрывает поверхность пород в трещинах.

2. Связанная вода в низкопористой карбонатной породе, в том числе нефтенасыщенной, имеет минерализацию 30-35 г/л и соответствующее удельное электрическое сопротивление, зависящее от температуры пласта.

3. Зона проникновения фильтрата промывочной жидкости в НКП с микротрещинами незначительна, поэтому методом БК определяется УЭС неизменной части пласта. Если скважина пересекает макротрещину, в которую происходит существенная фильтрация бурового раствора, то сопротивление по БК в нефтенасыщенной части разреза будет существенно понижено, и эта макротрещина будет зафиксирована при интерпретации.

4. Уравнение Арчи (закон Арчи) справедливо для широкого спектра пород, при этом для простых карбонатных пород, т.е. не трещиноватых и не кавернозных, m 2.

5. Для НКП электрометрия, в частности, БК является методом проницаемости (а значит и трещиноватости): интервалы снижения сопротивления свидетельствуют не о водонасыщенности породы, а об её трещиноватости.

Изложенные выше положения были применены автором для различных по генезису, составу, структуре и текстуре карбонатных пород.

Первый вариант методики применён к описанным выше позднедевонско-раннетурнейским карбонатным отложениям Волго-Уральской НГП [4, 14]. На рис. 5 приведены результаты лабораторных определений относительного сопротивления (Pп) и пористости (Кпо) образцов карбонатных пород фаменского яруса. Изменение наклона графика (излом) означает, что при малых пористостях электрическая проводимость породы обеспечивается трещинами. Аналогичный вид имеют зависимости УЭС породы, определяемого по БК, от коэффициента пористости по нейтронному каротажу в водонасыщенной части разреза. При этом в некоторых скважинах излома зависимости нет, т.е. нет аномальной проводимости в низкопористых пластах (нет трещин). Это позволило разделить разрезы фаменских отложений в скважинах по типу на 1) поровые (П - тип), 2) трещинные (Т - тип), 3) преимущественно поровые (Пт - тип) и 4) преимущественно трещинные (Тп - тип). На рис. 6 типы разрезов по скважинам показаны на фоне рельефа девонского рифа, выровненного по кровле девонских терригенных отложений. Трещинный тип характерен для полосы вдоль края рифа в северной и северо-западной части. Для пониженных участков рельефа характерен поровый тип.

Рис. 5. Пример зависимости параметра пористости (РП) от коэффициента

пористости (КПО) для карбонатных пород по лабораторным измерениям

Рис. 6. Типы разрезов фаменских отложений в скважинах Шершнёвского месторождения на фоне рельефа фаменской постройки.

Перейдём к количественным параметрам. Запишем уравнение Арчи в виде

, (3)

где п и в - УЭС пласта и пластовой воды, – коэффициент, обычно близкий к единице, m – структурный коэффициент, Кп – коэффициент пористости, Кв – коэффициент водонасыщенности пустотного пространства. Параметры и m для поровых водонасыщенных коллекторов автором определялись на основе кроссплотов по данным БК – ННК (нейтрон-нейтронный каротаж) по каждой скважине отдельно, затем для этой скважины вычислялся коэффициент Кв из уравнения (3). Выше водо-нефтяного контакта (ВНК) в породах без трещин коэффициент Кв меньше единицы. В трещинных интервалах Кв 1 из-за снижения п. Для этого коэффициента введено специальное обозначение KW, т.к. в трещиноватых интервалах он уже не отображает водонасыщенность породы, и обозначение величины должно указывать на способ её вычисления. Итак, если в нефтенасыщенной низкопористой карбонатной породе KW 1, то эта порода – трещиноватая.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.