Виділення порід-колекторів за даними динамічних параметрів акустичного каротажу

2

|

1

|

УДК: 550.83

ВИДІЛЕННЯ ПОРІД-КОЛЕКТОРІВ ЗА ДАНИМИ
ДИНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ АКУСТИЧНОГО КАРОТАЖУ

Федоришин Д.Д., Федорів В.В., Федорів Р.Ф., Кашуба Г.О., Ужвій Г.М.

ІФНТУНГ, м. Івано-Франківськ, Карпатська, 15,
Фізико-механічний інститут НАН України (м. Львів, Наукова, 5), ЗАТ “Укрпромгеофізика”, м. Київ, Дубровицька, 28,
ІФЕГДС, м. Івано-Франківськ, Українських декабристів, 54

Сложное геологическое и тектоническое строение северно-восточной части Предкарпатского прогиба значительно понижает эффективность геофизических исследований скважин. С целью повышения эффективности ГИС, а именно - выделения пластов-коллекторов, следует использовать акустический каротаж, который основан на изучении физического поля другой природы по сравнению со стандартными методами выделения пластов-коллекторов. В статье предлагается выделять породы-коллекторы по результатам колебательных скоростей продольной и поперечной волны.

Ключевые слова: продольная и поперечная волны, пористость, геолого-геофизические исследования, амплитуда, колебательная скорость, акустический каротаж.

Composite geologic and the tectonic framework of northern - eastern part Predcarpatsky of a trough considerably lowers efficiency of geophysical studies of wells. With the purpose of increase of efficiency a hybrid module, namely-allocation of seams-headers, track to use a track to use acoustic logging, as such, which one is based on analysis of a physical field of other nature, in matching with standard methods of allocation of seams-headers. In the articles it is offered to excrete rocks-headers behind outcomes of vibratory speeds longitudinal and shear wave.

Keywords: a longitudinal and cross-sectional surge, porosity, геолого-geophysical studies, amplitude, vibratory speed, acoustic logging.

За останні десять років стали відомі ряд теоретичних і експериментальних робіт, присвячених аналізу впливу фільтраційних характеристик гірських порід на параметри пружних хвиль у свердловині [1, 2, 3]. Слід зазначити, що переважна їх більшість [1, 4, 5, 6] спрямована на вивчення поведінки хвилі Стоунлі залежно від фільтраційних характеристик гірської породи.

На даному етапі геологічне завдання виділення порід-колекторів вирішується за результатами комплексу геофізичних досліджень свердловин (ГДС), а також за параметрами опробування пластів на трубах і кабелі. Виділення порід-колекторів за результатами ГДС викликає значні труднощі в Бориславо-Покутській зоні Передкарпатського прогину. Це зумовлено тим, що геологічний розріз складений тріщиноватими пісковиками і алевролітами, які залягають у вигляді прошарків потужністю від декількох сантиметрів до 10-15 м і більше серед аргілітів. По розрізу вони розповсюджені не рівномірно. Проникність пісковиків низька і вимірюється одиницями і долями одиниць мкм2, у нечисельних випадках досягає сотень км2. Як правило, проникність понад
20 мкм2 пов'язана з високою пористістю. Пласти-колектори характеризуються досить широкими межами коливання глинистості і карбонатності.

Складна геологічна і тектонічна будова північно-східної частини Передкарпатського прогину значно понижує ефективність геофізичних досліджень свердловин, причому нерідко отримані результати неоднозначні. Тому з метою підвищення ефективності ГДС, а саме, виділення пластів-колекторів, буде доречним використання методу акустичного каротажу як такого, що базується на вивченні фізичного поля іншої природи порівняно зі стандартними методиками виділення пластів-колекторів.

У ряді робіт, опублікованих нами [7, 8], показаний вплив фільтраційно-ємнісних властивостей порід-колекторів на динамічні параметри поздовжніх та поперечних пружних хвиль. У якості динамічних параметрів ми використовуємо середні коливні швидкості поздовжньої та поперечної пружних хвиль, сумарну амплітуду всього коливного сигналу, що реєструються апаратурою ВПАС-4АЛ. Розглянемо інший підхід виділення порід-колекторів за даними акустичного каротажу в порівнянні з раніше запропонованим у роботах [1, 2, 3], де йшла мова про параметри хвилі Стоунлі. Там же залишається не вирішеним питання, яким параметром користуватися при виділенні колекторів, а саме, затуханням хвилі Стоунлі, чи її швидкістю V_St.

Нами ж пропонується виділяти породи-колектори за даними коливних швидкостей поздовжньої та поперечної хвиль. Згідно з фізичними основами методу акустичного каротажу стосовно динамічних параметрів, а також додаткових результатів досліджень [7, 8, 9], для пластів досліджуваних інтервалів побудуємо нормативні криві , , і параметр проникності

. (1)

Криві , будувалися відносно загальної нульової лінії, при цьому крива розміщувалася вверх від цієї лінії, а крива по абсолютній величині вниз.

Для проведення нормування значень , , в досліджуваному інтервалі вибирається опорний пласт. Фізично це повинен бути щільний, непроникний, неглинистий пласт, бажано великої потужності (Н1м).

Згідно з методичними рекомендаціями щодо інтерпретації динамічних параметрів АК [9] для будь-якого класу порід значення параметрів на опорному пласті відносно інших пластів даного літотипу повинно бути: інтервальний час t - мінімальним, параметри , - максимальні.

Нормування значень проводиться за формулою

, (2)

де: - нормовані значення параметра (, , ); l - довжина зонда (для СПАК-6 складає 1,2 м - перший зонд або 1,6 м - другий зонд); - поточні значення параметра в і-тій точці оцифровки , , , - опорні значення параметра.

При виділенні колекторів перевага надавалася параметру проникності Ппр, оскільки він більш чутливий до фільтрації рідин. Причому пласти, в яких перевищення Ппр над заданим рівнем досягається тільки за рахунок відхилення від нуля , а , близькі до нуля, колекторами не є, а складені тріщинуватою, кавернозною породою, у якої тріщини або каверни “залічені” в'язкою речовиною (глина, бітум).

Навпаки, в пластах з , близькими до нуля, і перевищує пороговий рівень поряд з поровою складовою, можливий розвиток переважно вертикальної тріщинуватості.

Значення порогових ліній для досліджуваних розрізів умовні. В першому наближенні вони визначаються за співставленням одержаних нормованих значень динамічних параметрів АК з результатами обробки стандартного комплексу ГДС (ГК, ПС, БМК, АК, БКЗ) і з даними лабораторних аналізів керна, а також з результатами випробовування пластів, якщо такі є в досліджуваних інтервалах. У досліджуваних відкладах палеоген-неогенового і крейдового періодів для більшості розглянутих глибоких свердловин (1-Битківська, 4,9-Лопушна і ін.) граничні значення П_пр складають 0,6 0,7 ум.од., значення - 0,150,2 ум. од., пороговий рівень параметра близький до 0,2 ум.од.

В цих свердловинах колекторами повинні вважатися інтервали, у яких значення параметрів , П_пр, перевищують вказані величини. У кожному конкретному випадку при виділенні колекторів використовувалися найбільш інформативні у даному розрізі динамічні параметри АК.

Найбільш достовірні є інтервали співпадання прогнозів порід-колекторів за параметрами і , причому якісно значення параметра П_пр перебуває у прямій залежності від фільтраційно-ємнісних характеристик прошарків.

Щоб переконатися в інформативності параметра П_пр по кожній із розглянутих свердловин 1-Битківська, 4, 9-Лопушна, була проведена прив'язка кернових визначень пористості і побудована залежність

,

де К_{п від} - відкрита пористість по керну.

Всі одержані по свердловинах залежності були зведені у загальний графік , на якому спостерігається наявність прямої кореляційної залежності між параметром К_{п від} і П_пр. Збільшення К_{п від} по керну відповідає збільшенню параметра проникності П_пр. Цей зведений графік залежності між К_{п від} і П_пр разом з даними стандартного комплексу ГДС також був використаний нами при визначенні граничних значень параметра проникності для виділення проникних інтервалів.

Більш широко про тісноту зв'язку між параметрами К_{п від} і П_пр і можливості використання останнього для кількісних визначень пористості описано нижче.

Крім описаного способу, якісну уяву про наявність у розрізі порід-колекторів можна отримати за суміщеними показами у вміщуючих породах зареєстрованих аналогових кривих і . Колекторам відповідають ділянки розходження показів по і , причому навпроти них збільшується, - зменшується.

На можливість вирішення задачі кількісної оцінки колекторських властивостей за даними динамічних параметрів АК в принципі вказує згаданий вже вище зв'язок параметра проникності П_пр з кількісними визначеннями коефіцієнта відкритої пористості на керновому матеріалі. Проведений нами аналіз для вибірки, діапазон зміни пористості якої становить 2,417,2 %, показує, що значення П_пр змінюються від 0,4 до 1,86 ум.од.. Після обробки на ЕОМ у математичному виразі результати цих порівнянь по 51-му пласту можна представити у вигляді такого рівняння:

, (3)

. (4)

Виходячи із вищеприведеного, наявність кореляційного зв'язку між динамічними параметрами АК і колекторськими властивостями пластів-колекторів сумнівів не викликає.

На наш погляд, недостатньо високі кореляційні зв'язки між параметрами, що розглядаються, зумовлені не тільки недостатньою точністю нормування , , але й тим фактом, що ці параметри найтісніше пов'язані не із загальною і відкритою пористістю, а з ефективною пористістю, під якою розуміють добуток відкритої пористості на коефіцієнт флюїдовіддачі для кожного інтервалу.

Як приклади на рис.1, 2 показані можливості використання методики комплексної інтерпретації даних динамічних параметрів акустичного каротажу з метою виділення і оцінки фільтраційно-ємнісних властивостей колекторів у розрізах свердловин Бориславсько-Покутської зони.

На цих рисунках наведені результати порівняння проникних інтервалів за даними вищезгаданих параметрів і даними стандартного комплексу ГДС, а за наявності, і з даними лабораторних досліджень керна і свердловинних випробовувань.

У розрізі баденсько-гельветських відкладів свердловини 9-Лопушна, представленому на рис.1, були проведені дослідження методом акустичного каротажу панеллю ВПАС-4 АЛ. За даними опису керна даний розріз складений з вапняковистих пісковиків з низькими ємнісно-фільтраційними властивостями. Пористість по керну змінюється в межах 2.8-10 %, проникність - від 0,03 до 16,4 мкм². За даними стандартного комплексу ГДС у загальному інтервалі 4097,0-4126.0 м виділено три пачки піщанистих порід, рекомендованих для вивчення колекторських властивостей і характеру насичення.

Для даного розрізу нормування і обробка кривих виконані по опорному пласту в інтервалі 4102,0-4103,6 м. В результаті обробки у розрізі баденсько-гельветських відкладів до числа проникних віднесені інтервали 4096,4-4099,0 м; 4091,6-4100,0 м і загальний інтервал 4115,8-4128,8 м. Проникність виділених інтервалів підтверджується збільшенням ефективної пористості, визначеної за даними динамічних параметрів, а також підвищеними значеннями проникності по керну (див. рис.1).У виділених інтервалах високий рівень складової і незначні перевищення над прийнятим рівнем (0,2 ум.од.) параметра дають підстави припустити, що значний вклад у їх проникність вносить тріщина складова. Петрофізичне вивчення керна, а також результати інтерпретації КВД, підтверджують наявність у досліджуваних відкладах колекторів порово-тріщинного типу.

Аналогічним чином виконана інтерпретація даних динамічних параметрів акустичного каротажу у свердловинах 90-Довбушанська, 808-Пасічнянська, 1-Битківська, 4, 8-Лопушнянська (рис.2) та ін.

Отже, вимірювання і використання для геологічної інтерпретації запропонованих параметрів поздовжньої і поперечної пружних хвиль (мова йде про коливні швидкості) полегшить виділення продуктивних інтервалів у складних ситуаціях тонкошаруватого розрізу.

Література

Козяр В.Ф., Глебачев Н.К., Медведев Н.Я. Выделение проницаемых пород-коллекторов по параметрам волны Стоунли (результаты промышленых испытаний) //НТВ: Каротажник.- Тверь: ГЕРС. - 1999. - Вып 56.
С. 52-59.

Крутин В.Н., Марков М.Г. Волновой акустический каротаж и проницаемость. Теоретические результаты //НТВ: Каротажник. - Тверь: ГЕРС. - 1999. - Вып 57. С. 16-22.

Будыко Л.В. Об определении проницаемости коллектора по материалам волнового АК //НТВ: Каротажник. - Тверь: ГЕРС. - 2000. - Вып 72. С. 62-78.

Андреев А.Ф., Красавин С.В. Использование волны Лемба для исследования горных пород в скважинах //Вопросы технологии геохимических и геофизических исследований при геологоразведочных работах и охране окружающей среды. - М.: ВНИИгеоинформсистем. - 1989. С. 28-35.

Опыт применения широкополосного акустического каротажа с цыфровой реестрацией на месторождениях Западной Сибири / Ю.А. Курьянов, Ю.В. Терехин, А.Н. Завьялец и др. -Тюмень: Изд. Запсибнефтегеофизика. - 1987. - 57с.

Minear J.W., Fretcher C.R. Full-wave acoustic logging // Trans. CWLS - SPWLA, 24^th Annual Symposium. 1983, paper EE.

Федорів Р.В., Кашуба Г.О. До інтерпретації динамічних параметрів акустичного каротажу //Теоретичні та прикладні проблеми нафтогазової геофізики. - Київ. - 2001.

Кашуба Г.О. Динамічна геоакустична модель присвердловинної зони колектора //Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ. - Івано-Франківськ. - 1999. - Вип.36. Том 1. С. 161-167.

Краткое методическое руководство по интерпретации даных динамического каратажа //Отчет ОМП 101/86 НФФ ВНИИГеофизики, - 1986.