СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ ПЛАСТОВ-КОЛЛЕКТОРОВ Российский патент 1994 года по МПК G01V5/04 

Изобретение относится к нефтяной и газовой геологии, а именно к поискам и разведке нефтяных и газовых залежей с помощью бурения глубоких скважин, с использованием промыслово-геофизических характеристик глинистых пород, и может быть использовано как для прогнозирования нефтегазоносности не вскрытой бурением части разреза, так и для оценки характера насыщения вскрытых коллекторов, а при площадной обработке также для определения потенциального контура нефтегазоносности.

Известен способ определения нефтегазоносности отложений, основанный на проведении в скважине радиоактивного каротажа и выделении залежей по уменьшению естественной радиоактивности покрывающих пород [1].

Известен также способ прогнозирования нефтегазоносности коллекторов по увеличению удельного электрического сопротивления глин покрывающих залежь углеводородов, в котором прогноз осуществляют по величине коэффициента К, представляющего отношение кажущегося сопротивления пласта-коллектора и опорного пласта глин [2].

Сущность этих способов заключается в следующем. После выполнения стандартных ГИС по комплексу диаграмм выделяют пласты глин над пластами-коллекторами, в них после снятия отсчетов определяют необходимые параметры радиоактивности или сопротивления, которые сравнивают со значениями таковых над водоносными коллекторами. При существенном отличии сравниваемых параметров, превышающем погрешность регистрации, предполагается, что пласт продуктивен.

Недостатком данных способов является низкая эффективность прогнозирования ввиду раздельного применения ненормированных показаний методов ГИС.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ прогнозирования нефтегазоносности, включающий определение электрического сопротивления глин, например, по результатам измерений градиент-зондом А2МО5N и выделение интервала повышенного сопротивления в опорном горизонте [3].

Однако в данном способе анализируются характеристики глин, непосредственно примыкающих к пласту-коллектору, и не учитываются уплотнение пород с глубиной, а также изменение литологического состава пород по площади. Кроме того, к недостаткам способа относится отсутствие нормировки значений сопротивлений и возможности прогноза нефтегазоносности коллекторов, не вскрытых бурением, так как не используются структурные построения по данным сейсморазведки. Указанные недостатки приводят к низкой надежности прогнозирования нефтегазоносности.

Опробование известных способов, указанных в описании изобретения, на материалах ГИС Сугмутского, Барсуковского, Вачимского месторождений показало практически невозможность их использования для целей прогнозирования по причине неучета изменения термобарических, литологических и техногенных факторов в пределах рассматриваемых месторождений. Необходимо было разработать более эффективный способ выделения геофизических аномалий, вызванных вторичными изменениями в глинистых породах, перекрывающих залежь УВ.

Предложенный вначале авторами способ учета термобарических, литологических и техногенных факторов путем применения не абсолютных физических величин, а относительных, вычисленных с учетом трендовых значений параметров уже позволил осуществлять прогноз нефтегазоносности по глинам. Так с использованием этого способа был сделан прогноз нефтегазоносности баженовской свиты по 37 скважинам Салымского месторождения. Дальнейшее опробование данного способа показало, что в ряде случаев из-за малой величины аномалий сопротивления (Δρ) и естественной радиоактивности (Δ Q_j) эффективность прогноза понижается. С целью ее повышения был разработан способ совместной обработки данных ГК и сопротивления. При его использовании за счет разнонаправленности эффектов от залежи для этих методов (возрастание сопротивления, уменьшение радиоактивности) значение аномалии от скопления УВ увеличивается как показала практика работ до трех и более раз. Суть способа заключается в нормализации значений естественной радиоактивности и УЭС глинистых пород, т. е. приведения ГК в единицы измерения сопротивления, и выделения на фоне нормализованных кривых аномалий, обусловленных залежью УВ. Для применения метода нормализации необходимо выполнение следующих условий:
нормализуемые методы должны зависеть от одного и того же параметра (А);
свойство которое должно быть выделено в результате нормализации должно влиять на нормализуемые параметры иначе, чем свойство А.

Изменение электрических и радиоактивных свойств глинистых пород в зависимости от глубины функционально связано с изменением их пористости. Так зависимость сопротивления глин от пористости можно выразить уравнением
ρ_гл= , где ρ_гл и ρ_в - соответственно сопротивления глин и воды;
К_п - пористость глин;
m - структурный коэффициент. Связь общей радиоактивности глин с пористостью можно представить в виде выражения
Q_j= (1-K_п)Q_jскв+К_пQ_jв, где Q_jск и Q_jв - объемная радиоактивность скелета глин и поровой воды.

Лабораторные исследования керна на установке спектрального анализа подтверждают наличие связи Q_j с пористостью. Что касается второго требования применимости нормализации, то практически на материалах сотен скважин было установлено, что залежь УВ отмечается уменьшением Q_j и увеличением сопротивления относительно линии тренда, отражающей закономерное уменьшение пористости, вследствие уплотнения глин с глубиной. Таким образом, оба условия, необходимые для использования метода нормализации, соблюдаются. Кроме того, в практике использования способа нормализации для выделения продуктивных коллекторов используют совмещение данных метода пористости, что имеет место в нашем случае. Как показал анализ результатов использование способа совместной обработки ГК и УЭС от залежи УВ в покрывающих глинах выделяются аномалии нормализованного сопротивления Δρ_н до 6 Омм. Протяженность аномалий изменяется от 4 до 300 м, хотя преобладают аномалии мощностью от 10 до 40 м. Аномалии фиксируются на расстоянии от 0 до 10 м от кровли коллектора.

В разрезе с АВПД они прослеживаются сразу над зоной вторжения, которая имеет разную протяженность в зависимости от конкретных геологических условий.

Таким образом, из приведенных данных следует, что в отличие от известных способов оценки характера насыщения коллекторов, где нефтегазоносность определяется на основе геофизической характеристики самого коллектора такая оценка может с успехом выполняться на основе анализа промыслово-геофизической характеристики глин, окружающих этот коллектор, что и реализовано в предлагаемом способе. Отсюда ясно почему наряду с оценкой характера насыщения используется термин прогноз нефтегазоносности (геофизические параметры коллектора для оценки его характера насыщения не используются).

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлен пример практического использования предлагаемого способа при прогнозе на ЭВМ нефтеносности отложений баженовской свиты Салымского месторождения (фиг.1).

На фиг. 1 а обозначена бесприточная скв. N 57, б - продуктивная скв. N 54, 1 - аномалия сопротивления; на фиг.2 - схема нефтеносности пласта БС₉² Сугмутского месторождения, построенная по геофизическим характеристикам вмещающих глинистых пород. На фиг.2 приняты следующие обозначения: 1- - в числителе номер скважины, в знаменателе - нормированное значение аномалии опорного пласта глинистых пород; 2 - прогнозируемый контур нефтеносности; 3 - скважина по прогнозу нефтеносная; 4 - скважина по прогнозу водоносная.

Способ осуществляют следующим образом. В скважинах, где будет осуществляться прогноз, проводится электрокаротаж, гамма-каротаж и кавернометрия. Обработка материалов ГИС осуществляется в следующей последовательности: по данным стандартного каротажа (стандартный градиент-зонд А2МО, 5N и ПС) и ГК выделяют в разрезе скважины глины (аргиллиты). В пластах глин с мощностью более трех метров снимают отсчеты кажущегося сопротивления ( ρ_к) по градиент-зонду, естественной радиоактивности (I_j) - по ГК и диаметра скважины - по каверномеру. В отсчеты ГК вносят поправки за инерционность аппаратуры и диаметр скважины, в сопротивление - за скважинные условия замера. Строят графики изменения ρ_к и I_j с глубиной в масштабе, обеспечивающем их одинаковую дифференциацию.

С использованием линейного корреляционного анализа методом наименьших квадратов вычисляют уравнения линии регрессии, отражающие изменения этих геофизических параметров с глубиной (тренд). Затем определяют тесноту связи, среднеквадратичное отклонение (б), доверительный интервал для вычисленных зависимостей. Линии трендов и доверительный интервал наносят на графики. Затем осуществляют нормализацию отсчетов ГК относительно сопротивления путем совмещения их трендов и наложения кривой ГК на кривую ρ_к. Далее на совмещенных кривых ГК и ρ_к находят те точки, в которых превышение ρ_к над I_j(Δρн), выраженное в единицах измерения ρ_к, будет существенным, т.е. будет больше 2б (половины доверительного интервала) зависимости ρ_к=f(H), где ρ_к - кажущееся сопротивление (Омм); Н - глубина залегания пласта глин, м.

Эти точки считают аномальными, свидетельствующими о наличии залежи углеводородов в нижерасположенном пласте-коллекторе. При этом, если пласт коллектора вскрыт скважиной, он выделяется по комплексу ГИС, если не вскрыт, то по данным сейсморазведки.

Коллектора выделяются на основе использования стандартных способов и методик, применяемых для этих целей в сейсморазведке и интерпретации ГИС. Так по данным ГИС коллектора выделяются с использованием как качественных признаков уменьшение показаний на методах ПС, ГК, кавернометрии, положительные приращения микропотенциал-зонда над микроградиент-зондом и т.д., так и количественных признаков (граничные значения α_пс, К_п, К_пр). Прослеживание пласта-коллектора по данным сейсморазведки осуществляется с использованием методов сейсмостратиграфии по следующей схеме:
проводится с использованием данных ГИС стратиграфическая привязка отраженных волн к геологическому разрезу;
осуществляется выявление на основе выполненной привязки колебаний, сформированных пластом-коллектором, и локализации этих колебаний в пространстве;
выполнение в интервале, соответствующем пласту-коллектору динамического анализа и ПАК-преобразования с целью построения модели пласта.

По мере обработки при появлении на анализируемой площади количества скважин, достаточного для определения с учетом результатов испытаний граничного значения критерия нефтегазоносности, появляется возможность уточнения выполненной оценки характера насыщения с использованием критической отсечки.

Уточнение выполняется в следующей последовательности.

По всем скважинам площади, в которых прогнозируемые отложения заведомо продуктивные и водоносные для одного и того же аномального горизонта глинистых отложений, определяется по интегральным кривым распределения значений аномалий Δρ_н для водоносных и продуктивных объектов, критическое значение аномалии (Δρ_н^к), разделяющее нефтегазоносные коллектора от водоносных. Затем по остальным скважинам площади проводится уточнение прогнозируемого характера насыщения путем сравнения численного значения аномалии рассматриваемого глинистого горизонта с величиной граничного значения. При превышении аномалии критической величины прогнозируемые отложения считаются продуктивными, а в противном случае - водоносными.

Для осуществления прогноза нефтегазоносности коллекторов, не вскрытых бурением, необходимо по одной (двум) скважинам, вскрывшим этот пласт в нефтеносной и водоносной его части, выделить опорный глинистый горизонт, т.е. тот горизонт над коллектором, в котором проявляется аномалия Δρ_н.

Затем для скважин, которые вскрыли этот опорный горизонт, но бурением были закончены выше прогнозируемого коллектора, определяется для опорного горизонта средневзвешенное по мощности значение аномалии Δρ_н и оценивается характер насыщения коллектора путем сопоставления значения аномалии с величиной удвоенной среднеквадратической погрешности.

Как видно из фиг.1, в опорном горизонте глин в скв. N 57, залегающем в интервале 2400-2800 м, отсутствует положительная аномалия ρ_к, а в скв. N 54 - на глубине 2300-2600 м выделяется положительная аномалия ρ_к, Q_н=376 м³/сут.

Опыт исследований показывает, что аномалии от залежи наблюдаются выше ее на расстоянии 150 м и более. Это позволило использовать описанный способ при прогнозе нефтеносности отложений баженовской свиты Cалымского месторождения, а также юрских отложений Каменного месторождения по геофизическим характеристикам глин выше залегающих отложений.

Способ был опробован на ряде месторождений углеводородов Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. По результатам его использования на 86 скважинах был уточнен контур потенциальной нефтеносности юрских отложений Каменного месторождения. Также были получены положительные результаты и при обработке по предлагаемому способу многих скважин таких месторождений как Барсуковское, Вачимское, Сугмутское, Северо-Пырейное, Западно-Суторминское, Приобское, Ай-Пимское и др.

Эффективность разделения на нефть и воду по величине аномалии Δρ_н и для различных залежей УВ Тюменской области, расположенных в отложениях от верхнего мела до юры, без учета критических отсечек и конкретных геологических условий составила 80%, что было установлено по интегральным кривым распределения Δρ_н, построенным по данным 150 объектов. При обработке конкретных месторождений и использовании критических значений критерия нефтегазоносности эффективность разделения объектов значительно повышается.

Опробование предложенного способа на объектах, в которых интерпретаторы допустили ошибку при оценке характера насыщения, показало, что из 28 объектов лишь в четырех прогноз не соответствовал результатам испытания. Последнее свидетельствует о том, что предложенный способ может быть использован для уточнения заключения о характере насыщения коллекторов, в тех сложных случаях, когда из-за частого переслаивания маломощных коллекторов и непроницаемых пород глубоких зон проникновения, изменения минерализации пластовых вод, глинизации коллекторов стандартные способы оценки характера насыщения малоэффективны.

В таком случае в скважинах, вскрывших коллектора, проводится с использованием методик, эффективных для данных геологических условий, оценка характера насыщения по геофизическим характеристикам коллекторов, и в случае неясности привлекается предложенный способ для уточнения нефтегазоносности объекта по характеристике вмещающих глин.

В качестве примера использования способа приведены результаты прогнозирования нефтеносности коллектора пласта БС₉² Сугмутского месторождения. По данному месторождению были опробованы материалы ГИС 44 скважин.

По выборке скважин с известными результатами испытания было установлено критическое значение критерия нефтегазоносности, равное 2,6 Омм. Результаты определения значений аномалий в опорном горизонте обработанных скважин и прогнозируемый контур нефтеносности отражены на фиг.2. Следует отметить, что характер насыщения коллекторов пласта БС₉²Сугмутского месторождения, оцененный по геофизическим характеристикам глин, полностью соответствует реальной насыщенности.

Использование предлагаемого способа прогнозирования нефтегазоносности терригенных пород обеспечивает возможность прогноза нефтегазоносности как вскрытых, так и не вскрытых бурением отложений, как в единичных скважинах, так и по площади, на базе всегда имеющегося в любой скважине комплекса ГИС, что делает предлагаемый способ эффективным;
возможность уточнения контура нефтегазоносности;
возможность переработки имеющегося фонда материалов ГИС с целью обнаружения пропущенных залежей.

Использование: в области геофизики для прогнозирования нефтегазоносности невскрытой бурением части разреза, оценки характера насыщения вскрытых коллекторов. Сущность изобретения: проводят электрический и радиоактивный каротаж, строят графики изменения радиоактивности и сопротивления глин, наносят линии трендов. Осуществляют нормализацию показаний естественной радиоактивности и сопротивления путем совмещения трендов. На совмещенных отнормированных кривых выделяют аномалии и по величине аномалии судят о нефтегазоносности нижерасположенного геологического объекта. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ ПЛАСТОВ-КОЛЛЕКТОРОВ, включающий проведение электрического каротажа по всему разрезу скважин, выделение опорного горизонта глин с последующей обработкой полученных результатов, отличающийся тем, что проводят по всему разрезу каротаж естественной радиоактивности выше пласта-коллектора, в котором оценивают характер насыщения, выделяют по данным ГИС глинистые породы с толщинами более 3 м, в которых определяют сопротивление и естественную радиоактивность, строят графики изменения радиоактивности и сопротивления глин глубиной, на которые наносят линии трендов, отражающих закономерное изменение этих параметров для глин данного геологического разреза, осуществляют нормализацию показаний естественной радиоактивности и сопротивления путем совмещения трендов, приведение кривых к одной дифференциации и их наложение друг на друга, на совмещенных отнормированных кривых выделяют аномалии, соответствующие увеличению сопротивления относительно радиоактивности, определяют количественное значение аномалии в нормированных единицах и по величине аномалии судят о нефтегазоносности расположенного ниже аномалии пласта-коллектора, выделяемого с использованием известных способов по данным сейсморазведки в невскрытой части разреза или по данным ГИС в разбуренной части. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для проведения прогноза нефтегазоносности коллекторов не вскрытой бурением части разреза выделяют по скважинам, где коллектор вскрыт и априорно продуктивен и водоносен опорный глинистый горизонт, в котором над исследуемым коллектором проявляется аномалия сопротивления, а для скважин невскрывших коллектор - по значению аномалии для выделенного опорного горизонта оценивают характер насыщения пласта-коллектора, залегающего под опорным глинистым горизонтом.