Наши партнеры




Выделение и оценка трещинных коллекторов (по материалам сканирующего бокового каротажа)

 

Показана эффективность сканирующей аппаратуры бокового каротажа и бокового микрокаротажа при изучении сложных карбонатных коллекторов, выделении и оценке трещинных зон.

Выделение и оценка трещинных коллекторов, количественная оценка раскрытости трещин и трещинной пористости в условиях карбонатных отложений - сложная, актуальная задача, не нашедшая окончательного и однозначного решения. Одним из перспективных направлений эффективного решения этой проблемы является использование сканирующей аппаратуры бокового каротажа и бокового микрокаротажа. Сканирующая аппаратура благодаря наличию сегментарных электродов обеспечивает измерение удельных сопротивлений по азимутальным секторам и получение панорамного изображения стенки скважины [4-6].

Впервые авторское свидетельство на изобретение сканирующего бокового каротажа с секционированным центральным электродом было получено во ВНИИНГП (г. Уфа) в 1982 г. [7]. Основным недостатком заявленной скважинной аппаратуры являлось то, что на поверхность передавался аналоговый сигнал, позволяющий регистрировать лишь признаки азимутальной электрической неоднородности пород.

В 1983-1985 гг. во ВНИИГИС разработана зондовая установка сканирующего бокового каротажа СБК типа БК-3, обеспечивающая цифровую регистрацию сигнала [2, 3]. Скважинный прибор СБК центрирован в скважине, существует в двух модификациях - с 6- и 8-секционным центральным электродом, диаметр прибора - 48 мм, вертикальное разрешение - 2 см. В процессе внедрения и эксплуатации этого прибора доказана его эффективность при изучении азимутальной электрической неоднородности пород и выделении наклонных, в том числе тонких пластов, а также в горизонтальных скважинах.

Усовершенствованный электрический сканер АЭСБ-73 был разработан во ВНИИГИС в 2000 г. [2, 3]. Диаметр прибора - 73 мм, центральный фокусированный электрод - 16-секционный, вертикальное разрешение - 14 мм, наличие инклинометрических датчиков обеспечивает привязку показаний сегментарных электродов к магнитному азимуту. Прибор центрирован в скважине. Интерпретационные модели электрического сканера АЭСБ-73 описаны в [1]. Аппаратура обеспечивает выделение трещиноватых интервалов, субвертикальных трещин, проведение пластовой наклонометрии и трещинометрии, оценку расстояния от оси скважины до кровли и подошвы пласта в горизонтальных скважинах.

Главным недостатком сканирующих приборов бокового каротажа, разработанных во ВНИИГИС, является невозможность количественной оценки удельных электрических сопротивлений пород, слагающих исследуемые разрезы скважин. Применяемые сканирующие зонды характеризуются малой глубинностью исследования, что отрицательно влияет на достоверность получаемой информации. В качестве достоинств вышеупомянутой аппаратуры следует отметить высокую вертикальную разрешающую способность.

В 1992 г. фирмой Шлюмберже разработана азимутальная сканирующая аппаратура бокового каротажа (Azimuthal Resistivity Imaging, ARI) [9]. Аппаратура ARI позволяет вести регистрацию удельного электрического сопротивления двумя секционными зондами бокового каротажа большой и средней глубинности, центральный электрод которых содержит двенадцать сегментарных электродов. Большой вертикальный размер секций (20 см) ухудшает вертикальную разрешающую способность аппаратуры. ARI обеспечивает оценку удельных электрических сопротивлений исследуемых отложений, выявление азимутальной электрической неоднородности пород, наклона пластов, зон трещиноватости.

В 1999-2000 гг. цифровая сканирующая аппаратура бокового каротажа Э49ХС и бокового микрокаротажа Э42ХС была разработана в фирме ООО "СЭЛКА", г. Краснодар (разработчик Е. А. Кулигин) [4-6]. В скважинных приборах цилиндрическая поверхность центрального электрода Ао зонда разделена на 8 равных частей-сегментов, что обеспечивает регистрацию 8 азимутально-направленных кривых бокового каротажа и бокового микрокаротажа.

Аппаратура Э49ХС предназначена для проведения исследований двумя разноглубинными зондами бокового каротажа большой (13001500 мм, ВКВ) и средней (800 мм, BKS) глубинности.

Аппаратура Э42ХС обеспечивает измерение одним секционным зондом бокового микрокаротажа с небольшой глубинностью исследования (≈ 350 мм).


Рис. 1. Схема измерения сканирующим прибором бокового каротажа (а) и расположения сегментарных электродов в скважине (б):

1-8 - сегментарные электроды; >— изолятор; r- зазор (минимальное расстояние) между прибором и стенкой скважины

На рис. 1, а изображены схематическое расположение сегментарного прибора бокового каротажа в скважине и направление токовых линий для большого и среднего зондов. На рис. 1, б в плане показана схема расположения сегментарных электродов прибора в скважине.

Для уменьшения искажающего влияния скважины применена компенсированная система измерений с использованием дополнительного сегментарного зонда малой, в пределах скважины, глубинности (ВКМ). Кроме того, малый зонд обеспечивает учет эксцентриситета зондов в скважине и позволяет определять удельное сопротивление промывочной жидкости по данным сегмента, максимально удаленного от стенки скважины. В аппаратуре применены косвенный (поэлементный) метод измерения удельных электрических сопротивлений и принцип временного разделения каналов для исключения взаимного влияния электрических полей зондовых установок.

Сканирующая аппаратура Э49ХС и Э42ХС позволяет получить значительно больше информации по сравнению со стандартными методами электрометрии и обеспечивает измерение 8 азимутально-направленных значений удельного электрического сопротивления горных пород, обладает высокой вертикальной разрешающей способностью.

В целом сканирующая аппаратура бокового каротажа Э49ХС и бокового микрокаротажа Э42ХС позволяет определять следующие величины: а удельное сопротивление пород по большому зонду прибора Э49ХС, которое является аналогом удельного сопротивления трехэлектродного бокового каротажа;

- удельное сопротивление пород по среднему зонду прибора Э49ХС;

- удельное сопротивление прискважинной зоны по среднему зонду прибора Э42ХС;

- удельное сопротивление промывочной жидкости по малому зонду приборов Э49ХС и Э42ХС;

- зазоры между стенкой скважины и ближайшим к ней электродом по большому и среднему зондам прибора Э49ХС;

- азимутальную электрическую неоднородность пород с представлением развертки скважины по удельному сопротивлению;

- характер движения (вращения) приборов в скважине при проведении исследований.

Небольшой диаметр приборов (Э49ХС - 75 мм, Э42ХС - 80 мм) и отсутствие центраторов и выносных механизмов повышают востребованность сканирующих приборов при исследовании скважин малого диаметра, горизонтальных скважин, наклонно направленных кустового бурения, при работе через буровой инструмент и при плохой проходимости приборов. Например, такие измерения были выполнены в нескольких скважинах Краснодарского края, где продуктивные отложения вскрыты долотом 165 мм. В горизонтальных скважинах на территории Татарстана (dc = 120-140 мм) одним из немногочисленных методов, позволяющих получить качественную информацию, является сканирующий БМК.

Как показал опыт интерпретации по скважинам, перечисленные параметры могут быть использованы для решения следующих геологических задач:

- детальное расчленение разрезов скважин;

- выделение коллекторов по радиальному изменению удельных сопротивлений и увеличению зазоров;

- выделение пород с азимутальной электрической неоднородностью и на этой основе определение зон с вертикальной трещиноватостью;

- определение удельных сопротивлений пластов и оценка их нефте-газонасыщенности;

- изучение структуры порового пространства пород. Информативность метода сопротивлений при изучении трещинных коллекторов общеизвестна [8]. Сканирующая аппаратура бокового каротажа благодаря азимутальной направленности измерений и повышенной разрешающей способности по глубине обладает дополнительными информационными возможностями: это не только выделение в разрезе трещиноватых интервалов, но и единичных вертикальных и горизонтальных трещин, количественная оценка их раскрытости и протяженности.

Для выявления влияния трещин на показания сегментарных зондов проведены теоретические расчеты кажущихся удельных сопротивлений в двухслойной среде (скважина-пласт) бесконечной толщины с удельным сопротивлением пласта рп и скважины рс. При этом исследуемый пласт пересечен горизонтальной и вертикальной трещинами с сопротивлением рт.

1) Для горизонтальной трещины теоретические расчеты проведены при следующих условиях:

- сопротивление нетрещиноватой породы рбл - 200, 100 и 50 Ом*м;

- сопротивление промывочной жидкости рс и трещины рт — 1 Ом*м;

- раскрытость трещины hT 1; 0,5; 0,2; 0,1 мм;

- диаметр скважины - 0,2 и 0,14 м;

- используемые приборы: БЗ и СЗ Э49ХС, СЗ Э42ХС;

- приборы центрированы;

- скважина вертикальная.

По результатам теоретических расчетов в пласте с горизонтальной трещиной построены и проанализированы теоретические профили кажущихся удельных сопротивлений (рис. 2, а) на кривых кажущегося сопротивления сегментарных зондов pm,s,b_(1-8) и на результирующих кривых удельных сопротивлений. Установлено, что качественным признаком наличия горизонтальной трещины является аномалия низкого сопротивления толщиной 0,1-0,15 м. Значение минимального сопротивления в аномалии характеризует раскрытость трещины. На основании этих данных построены теоретические палетки (рис. 2, б), представляющие зависимости отношения (ркблс)/(рктт) от раскрытости трещин. На каждой из палеток нанесены по три линии разного цвета с шифром рбл (50, 100 и 200 Ом*м).

В реальных условиях при использовании палеток (рис. 3, б) в качестве ркбл принимают кажущееся удельное сопротивление вмещающих трещину пород; рс - удельное сопротивление промывочной жидкости; ркт - минимальное значение в аномалии низкого кажущегося удельного сопротивления (тонкая пика) против трещины; рт - сопротивление фильтрата промывочной жидкости рф, насыщающей трещину. Полученные палетки можно использовать для приближенной оценки раскрытости трещин по данным сканирующих приборов.

2) Для вертикальной трещины теоретические расчеты проведены при тех же условиях, что и для горизонтальной.

По результатам теоретических расчетов для вертикальной трещины построены и проанализированы профили кажущихся удельных сопротивлений рк_(1-8), регистрируемых всеми сегментарными электродами зондов (рис. 2, в), при этом ось ординат условно отображает протяженность вертикальной трещины. На кривой электрода, обращенного к трещине, наблюдается резкий скачок удельных сопротивлений в сторону низких значений. Удельные сопротивления соседних с ним электродов, наоборот, существенно возрастают. В результате против трещины возникают устойчивые площадки высоких и низких, относительно вмещающих пород, кажущихся сопротивлений и характерная конфигурация кривых. Описанные признаки являются достаточно надежным критерием при качественном выделении в разрезе вертикальных трещин. На развертке скважины по удельному сопротивлению вертикальные трещины обычно выделяются светлыми пятнами, свидетельствующими о наличии в породе азимутальной неоднородности низкого сопротивления [5-6].


Рис. 2. Теоретические кривые кажущихся сопротивлений в пласте с горизонтальной трещиной (а); зависимости отношения (рк6лс)/(рктт) от раскрыто-сти трещины (прибор Э49ХС БЗ в центре скважины) (б); схематические профили кажущихся сопротивлений в породах с вертикальной трещиной (в)

Возможности сканирующей аппаратуры Э49ХС и Э42ХС в условиях карбонатных отложений изучены по результатам геофизических исследований в скважинах Татарстана и Волгоградского Поволжья [5-6], разрезы которых в целом характеризуются литологичес-ким разнообразием и представлены карбонатно-терригенным комплексом осадочных пород со значительной вариацией глинистого материала. Залежи нефти и газа приурочены к коллекторам различных типов: в терригенных отложениях в основном - к поровым, в карбонатных - к порово-каверновым и каверново-трещинным. Породы-коллекторы характеризуются значительной вариацией фильт-рационно-емкостных свойств и нефтенасыщенности, сложным распределением по разрезу и площади.

В качестве примера рассмотрим материалы исследования прибором Э42ХС одной из горизонтальных скважин (рис. 3).

Диаграмма рbmk достаточно дифференцирована и характеризуется высокими сопротивлениями. Характер кривых указывает на латеральную электрическую неоднородность пород. В горизонтальной скважине вертикальные и крутонаклонные трещины отмечены тонкими (0,1-0,15 м) пиками низкого сопротивления, прослеживающимися как на кривых р(1-8) сегментарных электродов, так и на результирующей кривой рbk (рис. 3, интервал - 1530,19-1530,22 м). Закономерное и характерное различие кривых КС сегментарных электродов, теоретический образ которого приведен на рис. 3, в, а также светлые пятна на развернутом изображении скважины, наблюдаемые в ряде интервалов изучаемого разреза, являются признаками азимутальной электрической неоднородности пород и, в частности, наличия трещин, секущих скважину параллельно стволу (рис. 3, 1589,8-1591,3 м).

В разрезе выделены вертикальные и горизонтальные трещины (рис. 3), приближенно определена протяженность горизонтальных трещин, толщина аномалий против вертикальных трещин, а в соответствии с построенными теоретическими палетками (рис. 2, б) оценена раскры-тость вертикальных трещин. По разрезу рассматриваемой скважины величина толщины аномалий низкого сопротивления против вертикальных трещин изменяется в небольших пределах, преимущественно от 0,05 до 0,12 м и составляет в среднем 0,08 м, что согласуется с материалами математического моделирования. Раскрытость вертикальных трещин изменяется от 0,015 до 0,3 мм при преобладании значений от 0,015 до 0,03 мм.


Рис. 3. Пример выделения трещин в горизонтальной скважине (масштаб глубин: 1:50)

По материалам сканирующей аппаратуры Э49ХС в нескольких интервалах карбонатных отложений определена величина трещинной пористости кп.тр , которая составила 0,15-0,4%.

Таким образом, сканирующая аппаратура бокового и микробокового каротажа позволяет проводить выделение трещинных зон с горизонтальными и вертикальными трещинами и приближенно оценивать величину трещинной пористости кп.тр, определять раскрытость и протяженность трещин.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гулимов А. В. Интерпретационные модели сканирующего бокового каротажа (СКАНБК) // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2004. Вып. 122. С. 109-120.

2. Гулииов А. В., Мамлеев Т. С, Николаев Ю. В. и др. Применение сканирующего бокового каротажа для исследования нефтегазовых скважин // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2006. Вып. 148-149. С. 202-216.

5. Мамлеев Т. С, Николаев Ю. В., Даниленко В. Н. и др. Приборы сканирующего бокового каротажа // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС. 2003. Вып. 113. С. 106-116

Кулигин Е. А., Шнурман Г. А., Науменко-Брайловская А. А. Физические основы и принципы интерпретации сканирующего бокового и микробоко-зого каротажа // Российский геофизический журнал. 2006.

6. Кулигин Е. А., Шнурман Г. А., Науменко-Брайловская А. А. Эффективность сканирующей аппаратуры бокового и микробокового каротажа при изучении разрезов бурящихся скважин // Геофизика. М. 2006. № 1. С. 51-55.

7. Устройство для бокового каротажа скважин: А. с. 1022107, МКИ G 01V 3/ 20 / Мечетин В. Ф., Королев В. А.; ВНИИПНГ. № 337973/18-25; Заявл. 06.01.82; Опубл. 07.06.83.

8. Шнурман Г. А., Итенберг С. С. Изучение сложных коллекторов Восточного Предкавказья по данным промысловой геофизики. Ростов: Изд. Ростовского государственного университета. 1979.

9. Davies D. H., Ollivier Faivre. Schlumberger. Azimuthal Resistivity Imaging: A New Generation Laterolog // SPE Formation Evaluation. 1994, September. P. 165-174.

Вернуться к списку публикаций




СЕРВИС

Гарантийное обслуживание выпускаемой аппаратуры в течение срока, предусмотренного договорами


  
ВАКАНСИИ

Вниманию выпускников ВУЗов!
Мы всегда рады молодым специалистам!!!


  
ИЗ УБЕЖДЕНИЙ РУКОВОДСТВА


Собака лает, а караван идёт.
Восточная мудрость


(861) 234-42-19, 227-62-62
ООО фирма "Геосканер"
350058, Россия, г. Краснодар, ул. Селезнева, 204
для писем: 350058, г. Краснодар, а/я 5735
E-mail:geoscaner@mail.ru