Ю.Н. АНТОНОВ, М.И. ЭПОВ
Институт геофизики СО РАН
К.Н. КАЮРОВ НПП ГА «ЛУЧ»
Б*
н
урение и эксплуатация горизонтальных скважин (ГС) дает ряд неоспоримых преимуществ над вертикальными скважинами [1, 2]. Общепризнанным является то, что, при правильном соблюдении горизонтальной технологии, существенно увеличиваются объемы и степень извлечения нефти, сроки безводной эксплуатации при меньшем количестве скважин на месторождениях. Крупномасштабное промышленное освоение залежей нефти ведется на Федоровском месторождении Сургутского свода путем бурения нескольких сотен ГС в сочетании с вертикальными скважинами (ВС), значительная часть которых необходима в качестве нагнетательных [3]. Особенностью залежей нефти в пластах АС4 8 этого месторождения является скопление нефти между подошвенной водой и газовой шапкой — в нефтяной оторочке.
В процессе бурения контролируют пространственное расположение ствола ГС. При этом измеряют зенитные и азимутальные углы скважины. По этим данным определяют
Зондовая система аппаратуры ВИКИЗ состоит из пяти трехэлементных индукционных зондов различной длины. Все зонды геометрически подобны. Это означает, что отношение измерительной базы к длине зонда является величиной постоянной для всего зондового комплекса — «геометрическим изопараметром». Возбуждающий датчик каждого зонда работает на фиксированной частоте электромагнитного поля. Выбор максимальной частоты для самого короткого зонда определяется геоэлектрическими условиями, характерными для пластов-коллекторов в регионе использования аппаратуры. Обоснованный выбор максимальной частоты становится опорной величиной для определения второй константы для зондового комплекса — «электродинамического изопараметра». Эта константа позволяет рассчитать весь спектр более низких частот для всех зондов зондового комплекса. В частности, рабочая частота зонда пропорциональна отношению «электродинамического изопараметра» к длине зонда в параболической зависимос-
Рис. 1.
Схема концентрации электромагнитных откликов для зондов ВИКИЗ (1К) в однородной среде
абсолютную глубину бурения, придерживаясь проектного задания о пространственном расположении объекта разработки. Такой контроль не может быть единственно правильным или оптимальным. Действительно, в проект разработки закладываются корреляционные построения по результатам каротажа ранее пробуренных вертикальных скважин. Данными проектами нельзя предусмотреть всю гамму неодно-родностей продуктивного пласта по площади или установленному направлению бурения. Наиболее важным критерием контроля является оценка фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) вскрываемого коллектора. Геофизические методы исследования ГС позволяют контролировать ФЕС и определять характер насыщения коллекторов. Ценность такой дополнительной информации очевидна. Она позволяет вносить коррективы по проводке ГС в процессе её бурения. В этом процессе ведущее место отводится высокочастотному индукционному каротажному изопараметрическому зондированию (ВИКИЗ) [4, 5].
0,30
Радиусы 0,42 до "центра 0,60 ► откликов" о в4 ь
1,20 ►
1К-0,5м -1К-0,7м ЧК-1,0м --1К-1,4м —1К-2,0м
ти. Это означает, что увеличение длины зонда, например, в два раза, требует уменьшения его рабочей частоты в четыре раза. Геоэлектрические условия большинства месторождений в Западной Сибири были базовыми в определении электродинамической константы зондового комплекса ВИКИЗ.
Зонды «сфокусированы» на исследование некоторых локальных областей среды, начиная с некоторого удаления от скважины. На рис. 1 приведена схема областей в сечении, от которых поступают максимальные сигналы. Низкое удельное электрическое сопротивление среды уменьшает радиусы исследования зондов и, наоборот, — в средах высокого удельного сопротивления радиус исследования увеличивается. Разрешающая способность пропорциональна измерительным базам зондов (от 0,1 м до 0,4 м). Эти размеры, в значительной степени, определяют локальность откликов от исследуемой среды.
Наряду с кабельной технологией каротажа, в сочетании с буровыми трубами для спуска аппаратуры на забой ГС, все большее место занимает новая бескабельная технология. Суть этой новой технологии заключается в использовании автономных приборов ВИКИЗ, когда данные о разрезе запоминаются в памяти электронной части приборов. Эти приборы оснащены средствами измерения естественной гамма-активности пород, датчиками температуры, измерения удельного сопротивления буровой жидкости и др. При этом доставка аппаратуры на забой скважин для измерения параметров разреза выполняется с помощью бурильных труб. Следует отметить, что каротаж при спуске и подъеме скважинного прибора бурильными трубами позволяют удвоить информацию о разрезе. При этом нельзя ожидать совпадения измеряемых параметров. Несовпадение данных дает дополнительную ценную информацию для интерпретации каротажа.
Интерпретация данных ВИКИЗ основана на трех моделях каротажа. В качестве примера на рис. 2 приведены модели изменения насыщения пласта-коллектора при вытеснении фильтратом бурового раствора пластовых флюидов.
Эпюра 1 соответствует коллектору, насыщенному водой с более высокой минерализацией, чем минерализация фильтрата бурового раствора. Высокое удельное сопротивление пласта около скважины возникло за счет вытеснения соленой пластовой воды пресной водой из скважины. Штриховой линией, нанесенной на эпюру, показана типичная кривая зондирования, получаемая аппаратурой ВИКИЗ в водоносных пластах-коллекторах. Отрицательный градиент УЭС по направлению от скважины в пласт (повышающее проникновение) — характерный признак водоносного коллектора.
Эпюра 2 соответствует продуктивному коллектору с высокой степенью насыщения нефтью (газом) при отсутствии подвижной пластовой воды. При этом удельное сопротивление в удаленных от скважины областях, как правило, более высокое, чем в зоне проникновения (20-30 Омм). Такая модель отражает положительный градиент УЭС по направлению от скважины в пласт. Следует отметить, что в глинистых пластах методом ВИКИЗ обнаруживаются такие же признаки положительного градиента, но при этом четко фиксируется существенно низкое УЭС в неизменной области глин при неглубоких изменениях в окрестности скважины. Например, алымские глины — покрышки нефтегазовых залежей пластов АС — оцениваются по данным ВИКИЗ величиной около 3,5-4,0 Омм в неизменной части пласта, а около скважины УЭС может уменьшаться до 2,5-3,0 Омм [8].
Эпюрой 3 демонстрируется типичная ситуация для продуктивного нефтеносного пласта, в поровом объеме которого содержится подвижная пластовая вода. Это соответствует переходной зоне или нефтяной оторочке. Последовательное вытеснение нефти (газа) пресной водой, а затем пластовой воды, приводит к формированию буфера соленой воды (окаймляющей зоны). В таких пластах выделяется зона с отрицательным градиентом УЭС около скважины, который переходит в отрицательный градиент УЭС за зоной скопления соленой воды. Этот инверсионный процесс УЭС, отраженный на диаграмме зондирования, является наиболее важным диагностическим признаком и прямым указанием о нефтеносности пласта-коллектора.
Можно отметить усложнение моделей при изменениях угла встречи скважины с пластами. Однако формирование неоднородностей за счет фильтрации воды из скважины практически сохраняется. Интерпретация таких разрезов требует специальных методик обработки данных. Это особенно актуально в тонкослоистых разрезах при использовании чрезвычайно электропроводных буровых растворов (например, полимер-солевых композиций).
Рассмотрим каротажные диаграммы различных методов ГИС в разрезе вертикальной скважины (рис. 3).
Литологическая колонка построена по данным геофизических методов каротажа (ВИКИЗ и ПС) и данным геолого-технологических исследований, в частности, механической скорости бурения (МСБ). Плотные сцементированные песчаники, выделяемые методом МСБ, так же, как и глины (низкими скоростями бурения), уверенно разделяются по данным методов НКТ, КС-ПЗ и ВИКИЗ аномально высокими показаниями измеряемых параметров.
Как правило, границы циклитов не совпадают с литоло-гическими границами, которые строятся по данным ГИС. Это связано с тем, что как песчаники, так и глины по гранулометрическим параметрам не являются однородными по толще накопления осадочного материала. По этой причине, например, вершины треугольников соответствуют наиболее отмученным осадкам в глинистых толщах. Их выделение проводится по минимальной скорости бурения и (обязательно) минимальным показаниям ВИКИЗ на интервале положительных значений кривой ПС. Отметим только, что изменения тонкой структуры минерального состава глин не разделяют-
Сечение и насыщение микропор
Нефть
Вода пресная
расстояние от скватны
расстшивотстшы
А УЭС 3
* * — *
т "Л
\
»
-►
'м о] расстояние от скважины кривая зондирования ВИКИЗ
ся методом ПС. Данные метода ГК имеют повышенный уровень естественной радиоактивности и относительно низкие показания метода НКТ, что соответствует более высокому содержанию связанной воды в тонкоотмученных глинах. По данным работы [6], глины на контакте с коллекторами в большей мере теряют воду, что приводит к их уплотнению. Внутренние области таких глин могут отличаться от контактных зон, в частности, более низкими значениями УЭС.
Песчаные тела, формируемые в периоды завершения финально-регрессивной фазы с переходом к инициально-трансгрессивной фазе, будут содержать наиболее крупные частицы осадочного материала. Эти границы фаз накопления осадков представлены на схеме циклитов сочленением оснований треугольников и обозначены нечетными цифрами.
Как видно из диаграмм каротажа, интервалы разреза на этих уровнях (циклиты 3, 9, 11, 13, 15, 19) определяются максимально высокой скоростью бурения, максимальным расхождением диаграмм ВИКИЗ в пластах-коллекторах, насыщенных водой, и максимальным значением отрицательной амплитуды ПС. В ряде случаев эти интервалы циклитов выделяются повышенными значениями УЭС за счет карбонатной цементации песчаников (циклиты: 1, 5).
В представленном разрезе песчаные толщи циклитов 17 и 19 являются п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.