Лекция 1. 1. Введение. Задачи интерпретации данных ГИС на стадиях поиска, разведки и эксплуатации месторождений

Геолого - геофизические условия проведения каротаж-ных работ

В этой теме подробно излагается связь геофизической информации с геологическими параметрами, однозначность и полнота данных ГИС. Объясняется понятие «комплекс ГИС»

4. Электрический каротаж. Каротаж обычными зодами.

В этой лекции даётся понятие «Электрический каротаж». Подробно излагается методика исследования, изучаемые физические поля, измеряемые величины и их интерпретация.

1. Введение. Задачи интерпретации данных ГИС на стадиях поиска, разведки и эксплуатации месторождений.

Основная цель ГИС – получение геологического описания разреза, оказание помощи геологам в изучении строения месторождения, в проведении региональных исследований, при подсчёте запасов, контроле за разработкой месторождений. Комплексы ГИС предназначены для решения большого числа геологических задач, основные из них следующие:

- литологическое и стратиграфическое расчленение разреза, определение глубины залегания и толщины пластов;

- корреляция (сопоставление) разрезов скважин с целью изучения строения месторождения, структуры геологических объектов, характера их фациальной изменчивости, построение различного рода профилей и карт;

- выделение коллекторов нефти и газа, изучение особенностей их распространения по площади района, оценка характера их насыщенности, определение коллекторских свойств;

- использование данных ГИС при подсчёте запасов нефти и газа и составления проекта разработки месторождения, для чего проводят обобщающую интерпретацию данных ГИС по площади месторождения, включающую построение карт свойств коллекторов (эффективной толщины, неоднородности, пористости и др.), обобщение сведений о подсчётных параметрах – коэффициентах пористости, нефтенасыщенности, эффективной толщины;

- использование результатов интерпретации ГИС при контроле за разработкой месторождений нефти и газа.

На разных стадиях изучения месторождения – от поиска и разведки до подсчёта запасов и разработки – решают различные геологические задачи. Исходя из этого используют различные комплексы ГИС. Но при решении любой геологической задачи комплекс ГИС должен включать методы, несущие информацию об основных свойствах породы – пористости, глинистости, проницаемости, нефтегазонащенности.

Геофизические исследования скважин производятся специалистами, обеспечивающими два главных вида работ – регистрацию диаграмм в стволе скважины и интерпретацию этих диаграмм с целью выдачи заключения о разрезе пройденных скважиной пород.

«Интерпретация» - латинское слово. В геофизике оно означает: истолкование информации, полученной при физическом исследовании скважин, в геологических терминах. Первую работу выполняют операторы, осуществляющие запись геофизических диаграмм с помощью автоматических геофизических станций, вторую – работники копировально – интерпретационных партий, где геофизическая информация как бы переводится на геологический язык.

Информация о разрезе скважины может быть получена прямыми методами, путём отбора изучения образцов пород, извлечённых из скважины. Однако непрерывный отбор керна, представляющего весь литологический разрез, является трудной и дорогостоящей операцией. Поэтому информация о разрезе скважины по данным керна обычно имеется лишь по небольшим интервалам и по крайне ограниченному числу скважин. В связи с этим геологическая документация разрезов подавляющего числа скважин осуществляется на основании геофизических исследований скважин, которые позволяют косвенным способом решить те же задачи, что и отбор керна, но существенно дешевле, быстрее и чаще не менее, а даже более надёжно.

Первый этап интерпретации – преобразование сигналов, поступающих из скважинных приборов и отмечаемых на диаграммной бумаге отклонениями подвижных систем регистрирующих механизмов в кривые геофизических параметров – кажущегося и эффективного сопротивлений, потенциалов собственной и вызванной поляризации, интенсивностей счёта излучений и других величин. В интерпретационную службу должны поступать только эталонированные кривые требуемого качества.

Второй этап интерпретации – переход от перечисленных геофизических параметров к истинным физическим свойствам изучаемых горных пород – электрическому удельному сопротивлению, магнитной восприимчивости, плотности, гамма активности и другим. Но геофизические параметры, измеряемые в скважине определяются не только физическими свойствами изучаемой породы, но и её мощностью, физическими, а иногда и мощностями вмещающих отложений, диаметром скважины, физическими свойствами глинистого раствора, глубиной и физическими свойствами зоны проникновения в породы, толщиной и физическими свойствами глинистой корки, размерами измерительных устройств, а при работах в обсаженных скважинах – числом и диаметром обсадных колонн, а также наличием цемента за колонной, поэтому интерпретатор должен хорошо знать влияние перечисленных факторов, приёмы их исключения и способы выделения пород, различающихся по физическим свойствам, уметь количественно оценивать эти свойства.

На заключительном этапе разведки нефтегазового месторождения про-водится сводная интерпретация для отдельных продуктивных пластов. Она включает в себя обобщение всех геологических, геофизических материалов и результатов испытаний, полученных для продуктивных пластов.

Цель сводной интерпретации заключается в определении исчерпываю-щих данных для подсчёта запасов нефти и газа месторождения и составления проекта его разработки.

Для определения запасов нефти в пласте необходимо знать следующие параметры:

- площадь нефтенасыщенной части коллектора

- эффективную мощность нефтенасыщенного коллектора в каждой скважине и её среднее значение

- пористость

- нефтенасыщенность

- плотность нефти при стандартных (давление 0,1МПа, температура 273˚К)

- объёмный коэффициент нефти, равный отношению объёмов нефти в пластовых условиях и в стандартных условиях

- вероятное значение коэффициента вытеснения нефти из коллек-тора_. Коэффициент вытеснения зависит от многих факторов (нефтеотдачи коллектора, охвата пласта эксплуатационными скважинами, темпов отбора).

По перечисленным параметрам определяют геологические запасы нефти и извлекаемые запасы

Извлекаемые запасы газа определяют путём умножения геологических запасов на коэффициентгазоотдачи который изменяется от 0,8 до 0,99 в зависимости от литологического состава и структуры пор коллектора и плас-тового давления.

Коэффициент газоотдачи максимальный в высокопористых и высоко-проницаемых пластах. На основе материалов ГИС получают эту необходимую информацию для подсчёта запасов месторождений нефти и газа.

В итоге интерпретации данных ГИС мы имеем:

1)сведения об эффективной толщине Һ_эф, коэффициенте пористости k_п, коэффициенте нефте- и газонасыщенности k_нг по каждому пластовому пере-сечению в каждой скважине, пробуренной в контуре месторождения.

2)сведения о положении начальных контактов ВНК, ГВК, ГНК по от-дельным скважинам, находящимся соответственно в водонефтяной, газово-дяной, газонефтяной зоне.

3)схемы корреляции разрезов скважин, выполненных по данным комп-лекса ГИС, которые являются основой для составления геологических про-филей и различных карт:

- структурных

- равной мощности

- равного удельного нефте(газо)содержания.

Следовательно, основную информацию о геометрии и объёме залежи, её удельном нефтегазосодержании на различных её участках дают материалы ГИС.

Площадная неоднородность резервуара, устанавливаемая по картам пористости и проницаемости, используется для обоснования коэффициента охвата разработкой нефтяных и газовых залежей, даёт возможность опти-мально разместить эксплуатационные и нагнетательные скважины.

В последние годы промыслово-геофизическая информация широко используется при проектировании разработки месторождений нефти и газа, а также при контроле и анализе процесса разработки. Решение этих задач требует знания коэффициента проницаемости k_пр, который для терригенных коллекторов обычно определяется геофизическими методами. Дополнительную информацию при оценке коллекторских свойств и вероятной продуктивности пород даёт коэффициент глинистости k_гл, также устанавливаемый по данным ГИС.

Известно, что при проведении ГИС оптимальным комплексом методов и обеспечении качества этих исследований при наличии у интерпретатора необходимых петрофизических зависимостей между геофизическими и подсчётными параметрами для изучаемого объекта, а также при использовании обоснованных способов интерпретации геофизические методы дают возможность получать более достоверные сведения об изучаемом коллекторе, чем анализ керна. Это объясняется следующими обстоятельствами:

1. геофизические методы дают более полную информацию об исследуемом участке разреза, тогда как керн – только в пределах интервалов, пробуренных с полным его отбором (редких в практике разведки);

2. по данным геофизических методов изучают физические свойства пород-коллекторов в термобарических условиях естественного залегания;

3. отдельные подсчётные параметры (например, коэффициент нефтенасыщенности и особенно газонасыщенности) обычно не устанавливаются по керну, за исключением редких скважин, пробуренных на нефильтрующемся растворе.

Отбор керна необходим для уточнения при количественной интерпретации данных промысловой геофизики при условии соблюдения следующих требований:

1.керн должен быть отобран из первых разведочных скважин нового месторождения;

2. интервалы отбора керна должны соответствовать наиболее сложным и продуктивным участкам при условии сплошного его отбора и 100%-ного выноса;

3. керн нужно изучать в лаборатории при сохранении характера его насыщенности комплексом исследований, обеспечивающим получение всех петрофизических связей, необходимых для наиболее точной интерпретации геофизических материалов. Изучение керна нужно проводить при температуре и давлениях (геостатическом и пластовом), близких к условиям естественного залегания.

В первых разведочных скважинах, в которых проектируется максимально возможный отбор керна, необходимо выполнять расширенный комплекс геофизических и гидродинамических исследований. При этих условиях информация, полученная в первых разведочных скважинах, будет надёжной основой для эффективного использования в дальнейшем материалов промысловой геофизики при подсчёте запасов и составления проекта разработки. При соблюдении этого требования остальные скважины месторождения могут буриться с минимальным отбором керна лишь на участках разреза, необходимых для уточнения геофизических данных.

Необходимость привлечения данных ГИС для определения физических свойств горных пород вызвано следующими причинами:

1. бурение скважин с отбором керна требует в несколько раз больших затрат средств и времени, чем бескерновое бурение;

2. современные способы отбора керна при глубоком бурении недостаточно совершенны. При большой глубине скважины из интервала бурения на поверхность часто выносится не более 20 – 40 % керна. Обычно отбираются наиболее крепкие и практически менее интересные породы. Таким образом, данные керна не обеспечивают полного изучения разрезов скважин, особенно коллекторов нефти и газа, часто представленных рыхлыми породами.

3. отобранные образцы пород имеют незначительные размеры, что исключает возможность получения достоверных сведений о коллекторе в целом, необходимых для его промышленной оценки. Многие продуктивные горизонты по результатам изучения керна выглядят довольно однородными образованиями. Между тем детальные геофизические исследования показывают их значительную изменчивость.

4. структура керна нередко нарушается, что ограничивает возможность точного определения коллекторских свойств пород. Трещины, образующиеся в керне под действием динамических нагрузок на долото и при последующем хранении, повышают его пористость и проницаемость.

5. в лаборатории коллекторские свойства пород обычно определяются при атмосферных давлении и температуре. В этих условиях величины коэффициента пористости и особенно коэффициента проницаемости превышают их действительные значения. Геофизические методы дают возможность изучать коллекторы при действующих давлении и температуре в условиях естественного залегания пород, что повышает точность определения изучаемых параметров.

6. при отборе керна трудно точно установить состав среды, заполняющей поровое пространство. По данным керна обычно невозможно определить коэффициент нефтенасыщения и тем более коэффициет газонасыщения. Трудоёмна оценка минерализации пластовых вод, требующая остановки скважины и выполнения специальных работ.

7. геофизические методы позволяют либо детально изучать разрезы скважин, выделяя прослои пород мощностью до нескольких сантиметров, либо, измеряя физические параметры больших объёмов пород, получать интегральные значения исследуемых свойств. Эти значения во многих случаях объективнее характеризуют коллектор, чем данные единичных анализов керна малого размера в лаборатории.

8. данные геофизических методов и особенно микрометодов исследования разрезов скважин точнее привязаны к глубине, чем данные керна, особенно при выносе его менее 100%.

9. представление геофизических параметров в виде непрерывных диаграмм вследствие наглядности графического изображения и значительной дифференциации измеряемых параметров обеспечивает наиболее надёжное расчленение разрезов скважин и их сопоставление.

Отбор и изучение керна необходимо рассматривать не только как средство для определения подсчётных параметров коллекторов, а прежде всего как петрофизическое обоснование связей, используемых при подсчёте запасов по геофизическим материалам.

Важнейшим условием для получения надёжных подсчетных параметров по данным промысловой геофизики является также выполнение оптимальных условий проведения ГИС. Наблюдаются случаи недостаточного учёта всей геолого-геофизической информации при интерпретации геофизических материалов и использования моделей коллектора и петрофизических связей, правильных по существу, но не соответствующих типу изучаемого коллектора. Это приводит к существенным ошибкам при оценке запасов нефти и газа.