ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТУРА И МОЩНОСТИ ЗАЛЕЖИ УГЛЕВОДОРОДОВ Российский патент 2000 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки залежей углеводородов и может быть использовано в технологиях разведки и добычи полезных ископаемых.

В настоящее время известны направления решений этой важной задачи, наиболее представленным из которых можно считать способ определения наличия (или отсутствия) залежи углеводородов в исследуемых геоструктурах, включающий прием и обработку сигналов акустического излучения, сравнение с аналоговыми значениями [1].

Существенными и очевидными недостатками этого способа являются крайне незначительная точность и невысокая достоверность определения наличия (или - отсутствия) в исследуемых геоструктурах залежи углеводородов ввиду принципиально низкой точности этого способа, повысить которую в рамках его модели невозможно.

Наиболее близким по физико-технологической и технической сущности является способ, включающий акустическое воздействие на исследуемые геоструктуры, прием отраженных акустических сигналов, обработку их и сравнение их характеристик с аналоговыми данными, по которым делают вывод о наличии (или - отсутствии) залежи [2].

При наличии определенной эффективности этот известный способ обладает и существенным недостатком, который заключается в ограниченности набора приемов воздействия на исследуемые геоструктуры и ограниченности числа принимаемых сигналов от исследуемых геоструктур, что не позволяет делать достоверные и надежные выводы о наличии (или - отсутствии) залежи углеводородов, о контурах залежи, о мощности залежи и не позволяет сделать точный подсчет запасов углеводородного сырья при выявлении залежи в геоструктурах.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в существенном повышении точности и достоверности процессов поиска, разведки и определения контура и мощности залежи углеводородов при одновременном снижении затрат времени, трудо- и машинозатрат на осуществление способа при более высокой культуре его исполнения.

Этот результат в изобретении достигается за счет того, что способ, включающий акустическое воздействие на исследуемые геологические структуры (геоструктуры), прием и обработку отраженных акустических сигналов, сравнение полученных характеристик этих сигналов с аналоговыми данными (для аналогичного случая исследованных геоструктур), предусматривает, что после предварительной обработки отраженных акустических сигналов в геоструктуры вводят материал, обладающий значительной степенью набухания, например полиэлектролитный гидрогель, по мере набухания этого материала ведут акустическое воздействие на геоструктуры и прием отраженных сигналов от этих геоструктур с введенным в него набухающим материалом, причем ведут прием акустических и электромагнитных сигналов с их меняющимися характеристиками, соответствующими степени набухания указанного материала в геоструктурах до его максимальной величины, по времени, затраченному на набухание указанного материала, определяют мощность продуктивного пласта, а контуры залежи углеводородов определяют по границам резкого затухания акустических сигналов, поступающих от геоструктур, и одновременного возрастания электромагнитных сигналов от границы раздела порода-залежь углеводородов.

При этом в способе акустическое воздействие ведут в инфразвуковом диапазоне волн с поверхности грунта и на глубине расположения приборов (приема) около 200 м, с этих же уровней ведут прием акустических и электромагнитных сигналов от геоструктур.

Причем, для реализации способа, выбирают указанный полиэлектролитный гидрогель со степенью набухания не менее 10⁴.

Описываемый способ определения контура и мощности залежи углеводородов осуществляют следующим образом. На выбранном для изучения участке земной коры исследуют составляющие ее геологические структуры (далее - геоструктуры). Для этого на дневной поверхности и на дне мелких (150-200 м) скважин размещают модули-излучатели акустических волн и приборы регистрации поступающих от геоструктур сигналов, в т.ч. приборы регистрации акустических сигналов, а также приборы регистрации электромагнитных сигналов (ЭМИ). Показания этих приборов выводят на программированное управляющее устройство (например, используют компьютер). Предварительно с помощью указанных приборов изучают характеристики акустических и ЭМИ сигналов от исследуемых геоструктур, производят сравнение их с аналоговыми (статистическими) данными для аналогичных геоструктур; делают предварительное заключение о характеристиках исследуемых геоструктур.

Затем на геоструктуры воздействуют акустическими колебаниями в диапазоне инфразвуковых частот (от 1,0 до 0,1 Гц) при интенсивности 250-300 дБ; одновременно ведут прием акустических и ЭМИ сигналов, ведут сравнением с аналоговыми данными, делают заключение о характеристиках исследуемых геоструктур. После этого начинают более полное, точное и достоверное изучение геоструктур. Для этого в геоструктуры вводят материал, обладающий значительной степенью набухания, преимущественно - полиэлектролитный гидрогель со степенью набухания не менее 10⁴ раз, - этот материал обладает оригинальными и полезными для данного способа свойствами: поглощать любые жидкости (в т.ч. нефть, воду, газовый конденсат и др.) и сильно при этом набухать, увеличиваясь в объеме до 2,15 • 10⁴ раз (!). По мере набухания этого материала в геоструктурах ведут целенаправленное изучение характеристик геоструктур, при этом в эти геоструктуры постоянно (или с установленной цикличностью) передают акустические волны (указанных выше характеристик) и одновременно принимает и обрабатывают поступающие от геоструктур акустические и ЭМИ сигналы, сравнивают эти характеристики с предыдущими и с аналогами для характерных аналогичных геоструктур. Тем временем введенный в геоструктуры материал, поглощая имеющиеся жидкости, сжиженный газ, плавно (постепенно), или, наоборот, - резко и интенсивно (в зависимости от количества жидкостей в геоструктурах) меняет свойства геоструктур и вынуждает геоструктуры менять излучаемые акустические и ЭМИ сигналы, которые непрерывно принимают, обрабатывают, сравнивают получаемые характеристики с аналоговыми и делают вывод о наличии, или отсутствии, в исследуемых геоструктурах углеводородов. При этом, если в геоструктурах была вода или водные растворы, то полученные сигналы точно и достоверно отвечают именно обнаружению воды в геоструктурах, т.к. характеристики частоты и интенсивности излучаемых сигналов от геоструктур с набухающим от воды материалом заметно отличаются от подобных характеристик при поглощении материалом углеводородов (заявителем этот феномен исследован и проверен в лабораторных условиях: оказалось, что при поглощении воды, или водных растворов, материал более интенсивно набухает - в 4-5 раз быстрее, чем от углеводородов, и излучаемые сигналы ЭМИ по частоте более высокие, сигналы акустических характеристик более высокие и по частоте и по интенсивности, чем такие же характеристики от поглощенных углеводородов); при этом важно вести непрерывный прием указанных сигналов ввиду меняющихся их характеристик, соответствующих степени набухания материала в геоструктурах до его максимальной величины (до 2,15 • 10⁴).

При таком изучении геоструктур на наличие углеводородов, если последние обнаружены (залежь), то мощность и контуры этой залежи углеводородов определяют также с помощью указанного материала (полиэлектролитного гидрогеля): высоту пласта с углеводородами определяют по времени, затраченному фактически на процесс полного набухания до максимальной величины, столба такого материала, пронизавшего этот продуктивный пласт и получению от этого столба набухшего материала устойчивых сигналов, соответствующих нахождению этого столба материала в структуре продуктивного пласта; это определяют по закономерности, при которой сечения набухшего столба материала по высоте никогда не будут равными, т.к. толщина набухшего столба материала никогда не может быть равномерной, а при этом более выпуклые, начиная снизу набухшего столба материала, и далее по его восходящей высоте, будут излучать свои и только им характерные сигналы, глубину излучения которых легко зарегистрировать указанными приборами. Имея несколько таких набухших столбов определяют средние характеристики мощности выявленного продуктивного пласта.

Для подсчета запасов углеводородов в залежи определяют ее контуры. Эти контуры выявляют по принимаемым усиленным акустическим и ЭМИ сигналам, поступающим от геоструктур и соответствующим границе: залежь - "пустая" порода. Получив границы раздела порода-залежь углеводородов и зная мощность пласта залежи, осуществляют подсчет выявленных запасов и определяют коммерческую сторону промыслов.

Таким образом, осуществление данного способа в рамках описанной технологии позволяет точно, надежно и эффективно выявлять месторождения углеводородов и вести добычу.

При необходимости заявитель может представить более полные данные по сущности и эффективности данного способа, за исключением тех данных, которые составляют предметы типа ноу-хау, которые входят в детали процесса реализации способа, но не меняют его изложенную принципиальную техническую сущность.

Заявляемый способ исследован на соответствии критерию изобретения: промышленная применимость; новизна; уровень решенной техн. задачи. При этом были приняты во внимание источники информации в данной и родственных областях технологий, в т. ч. по источникам (1, 3, 4...10), в которых выявлены отдельные порознь используемые признаки. Однако технический результат от каждого отдельного известного признака несущественен, и по своей сущности они не порочат критериев изобретения предлагаемого способа, - это дает основание заявителю для вывода о соответствии предложения критерию изобретения и возможности взятия Патента РФ.

Источники информации
1. Применение методики ускоренной разведки и ввода газовых месторождений различных типов. М., ВНИИГАЗ, 1975, вып. N 47/55.

2. SU 1064668, E 21 B 43/00, 1982 (прототип).

3. Медовский И.Г. О возможной природе локальных гравитационных минимумов над залежами нефти и газа, ж. Геология нефти и газа, N 11, М., 1959, с. 51-52.

4. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта. М., Недра, 1982.

5. FR 2165523, E 21 B 43/00, 1983.

6. US 4049053, 166-244, 1981.

7. RU 1153612, E 21 B 43/24, 1992.

8. US 5040414, G 01 V 9/00, 1991.

9. FR 2324858, E 21 B 25/00, 1977.

10. Ржевский В.В. Основы физики горных пород. М., Недра, 1978.

Использование: при осуществлении работ с дневной поверхности земли и при проходке мелких разведочных скважин на поиск полезных ископаемых. Сущность: проводят акустическое воздействие на исследуемые геоструктуры, регистрируя при этом отраженные акустические сигналы, после обработки которых в изучаемые геоструктуры вводят материал, обладающий степенью набухания не менее 10. Ведут прием акустических и электромагнитных сигналов с их меняющимися характеристиками, соответствующими степени набухания материала. По времени, затраченному на набухание, определяют мощность продуктивного пласта. Контур пласта определяют по границам резкого затухания акустических сигналов и одновременного возрастания электромагнитных сигналов от границы раздела порода-углеводороды. Технический результат: повышение точности, надежности и эффективности способа. 2 з.п.ф-лы.

1. Геофизический способ определения контура и мощности залежи углеводородов, включающий акустическое воздействие на исследуемые геоструктуры, прием отраженных акустических сигналов, сравнение их характеристик с аналоговыми данными, отличающийся тем, что после предварительной обработки отраженных акустических сигналов в геоструктуры вводят материал, обладающий значительной степенью набухания, например полиэлектролитный гидрогель, по мере набухания этого материала ведут акустическое воздействие и прием отраженных сигналов от структур с введенным в него набухающим материалом, причем ведут прием акустических и электромагнитных сигналов с их меняющимися характеристиками, соответствующими степени набухания материала до его максимальной величины, по времени, затраченному на набухание материала, определяют мощность продуктивного пласта, а контуры пласта определяют по границам резкого затухания акустических сигналов и одновременного возрастания электромагнитных сигналов от границы раздела порода-углеводороды. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что акустическое воздействие ведут в инфразвуковом диапазоне волн с поверхности грунта и на глубине около 200 м, с этих же уровней ведут прием акустических и электромагнитных сигналов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиэлектролитный гидрогель выбирают со степенью набухания не менее 10⁴.