Способ оценки проницаемости горных пород Советский патент 1992 года по МПК G01V1/42 

Изобретение относится к скважинным

сейсмическим исследованиям, а именно к

скважинным сейсмическим методам исследований коллекторских свойств горных по:

род.

Известны акустические способы непосредственной оценки проницаемости горных пород, основанные на измерениях амплитуд давления в трубной волне, распространяющейся по буровому раствору в стволе скважины.

Недостатком этого способа является сильное влияние нестабильных условий возбуждения и интерференции различных Типов волн на измеряемые значения амплитуд

давления и, соответственно, на оценки проницаемости. Этот способ не позволяет также оценивать азимутальную анизотропию проницаемости горных пород по данным измерений в одной скважине.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности способ выделения проницаемых интервалов горных пород в разрезе скважиуы, основанный на регистрации распростран)яющихся по жидкoctи в стволе скважины трубных волн, генерируемых проницаемыми пластами горных пород на пересечении со скважиной в результате воздействия на эти горные породы продольной упругой волны, возбуждаемой вблизи

дневной поверхности у устья скважины. Для регистрации трубных волн используют размещаемые в стволе скважины приемники давления. Амплитуду давления этих волн можно считать пропорциональной проницаемости генерирующих из пластов горных пород.

Недостатком этого способа является трудность получения количественных оценок проницаемости, поскольку амплитуда давления в регистрируемых трубных волнах зависит также от условий возбуждения и часто искажается интерференцией с волнами других типов. Эти же факторы ограничивают возможности выделения проницаемых пластов с относительно низкими значениями коэффициента проницаемости. Способ также не предусматривает возможности изучения ас имутальной анизотропии проницаемости горных пород по данным измерений в одной скважине. Кроме того, использование только источников, располагаемых вблизи дневной поверхности, ограничивает разрешающую способность получаемых данных для глубоко залегающих пластов ввиду сильного ослабления.

Целью изобретения является повышение точности оценки проницаемости, в том числе пород, залегающих на различной глубине в одной или различных скважинах, и с малыми значениями коэффициента проницаемости, а также оценка азимутальной анизотропии проницаемости горных пород с вертикальной трещиноватостью, повышение разрешенности исследований, обеспечение надежной привязки результатов к разрезу скважины при высокой производительности способа.

На фиг.1 показана схема размещения приемников давления и скорости смещения, а также пункта возбуждения относительно исследуемых пласта и скважины; на фиг.2 иЗ-схематические диаграммы сигналов на выходах приемников давления и скорости смещения соответственно; на фиг.4 схема взаимного расположения исследуемой скважины и пунктов возбуждения упругих колебаний при изучении азимутальной анизотропии проницаемости горных пород; на фиг.5 - аналогичная схема для выделения пластов с относительно низкой проницаемостью.

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемый интервал разреза скважины 1 (фиг.1), в котором находится проницаемый пласт 2 горных пород, помещают установку, включающую несколько приемников 3 давления и размещенных рйдом с

ними прижимных трехкомпонентных приемников 4 скорости смещения; вблизи дневной поверхности у устья исследуемой скважины 1 в пункте 5 возбуждают упругие

колебания, например, путем взрывов небольших зарядов взрывчатого вещества в мелкой скважине. Возбужденная продольная упругая волна 6, направление распространения которой показано стрелкой,

0 достигает интервала исследований и воздействует на проницаемый пласт2, который генерирует на пересечении со скважиной 1 трубную волну, распространяющуюся вверх и вниз по стволу скважины с характерной

5 скоростью, обычно существенноменьшей скорости продольных волн в породах; возникающие в процессе распространения этих волн колебания давления жидкости в стволе скважины 1 и скорости смещения

0 пород на ее стенках воспринимаются приемниками 3 и 4 и регистрируются. Сигналы, зарегистрированные приемниками давления, позволяют выделить фронты вступления продольной волны 6 и трубной волны 7,

5 генерируемой пластом 2, На диаграмме сигналов приемников скорости смещения (фиг.З) выделяется практически только фронт 8 вступления продольной волны, поскольку вступления трубных волн прижимными приемниками скорости смещения почти не регистрируются. Выделив на диаграммах упомянутые волны, измеряют их амплитуды (в качестве амплитуды продольной волны исп-ользуется амплитуда полного вектора скорости смещения) и вычисляют отношение амплитуды давления в трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смещения в продольной,волне, вызвавшей генерацию трубной волны, величину

0 указанного отношения в дальнейшем используют в качестве относительной меры проницаемости горных пород.

При необходимости изучения азимутальной анизотропии проницаемости, характерной для трещиноватых коллекторов с вертикальной трещиноватостью, используют схему i размещения пунктов возбуждения упругих колебаний, показанную на фиг.4. Равное удаление пунктов возбуждения 5-1-5-12 от устья исследуемой скважины 1 позволяет обеспечить одинаковый угол подхода продольной волны относительно нормали к плоскости исследуемого пласта для всех пунктов возбуждения и тем самым

6 сопоставимость получаемых оценок проницаемости. Расстояние пунктов возбуждения от устья скважины выбирают из условия обеспечения надежного измерения азимутальных углов подхода продольной волны. Необходимая точность достигается при углах отклонения от вертикали 10° и более. Оптимальное удаление пунктов возбуждения 5-1-5-12 от устья скважины 1 составляет в этом случае обычно 0,2-0.5 глубины залегания исследуемого пласта, а угловая разница их положений порядка 10-30°, что обеспечивает достаточно отчетливое различие измеряемых величин. В случае вертикальной скважины 1 и близкого к горизонтальному залеганию исследуемого пласта 2 можно ограничиться размещением пунктов возбуждения упругих колебаний в пределах 180 или даже 90° дуги окружности (5-1-5-7, 5-1-5-4). По результатам измерений строят диаграммы зависимости отношения амплитуды давления к полному вектору скорости смещения Ьт азимута пункта возбуждения, по которой и судят о сте пени и ориентации анизотропии проницаемости пород,

Для выделения пластов горных пород с низкими значениями проницаемости целесообразно использовать схему размещения пунктов возбуждения упругих колебаний, показанную на фиг.5. В этом случае упругие колебания возбуждают поочередно в дЕ1ух парах пунктов 5-1-5-4 и : азимуты пунктов возбуждения в каждой паре различаются на 90°, сами пары сдвинуты одна относительно другой на 45. Вычисленные для каждой из этих пар значения отношения амплитуды давления к амплитуде полного вектора скорости смещения вычитают, и если значения разности хотя бы для одной из пар отличаются от фоновых или друг от друга, констатируют трещинную проницаемость пород в исследуемом интервале. При заранее известной ориентации системы трещин мджно ограничиться одной парой пунктов возбуждения.

Поскольку исследования азимутальной анизотропии проницаемости горных пород достаточно трудоемки, то для предварительного выделения объекта исследований -и его точной привязки к разрезу целесообразно провести исследования всего разреза скважин или его достаточно больших интервалов вариантом предлагаемого метода с возбуждением упругих колебаний непосредственно в стволе скважины на заданном фиксированном удалении от пунктов приема установкой, подобной установкам акустического каротажа. Кроме того (что существенно при значительной глубине залегания исследуемого пласта), размещение источника в скважине относительно близко от приемников позволяет значительно увеличить вертикальное разрешение получаемых.данных.

В целом предлагаемый способ оценки проницаемости горных пород обладает большей точностью и надежностью в сравнении с наиболее близкими к способами, основанными на регистрации только амплитуд давления трубных волн, а также позволяет оценивать азимутальную анизотропию проницаемости горных пород по данным наблюдений в единственной скважине, что невозможно сделать известными способами. Информация же о проницаемости является весьма важной для правильной разведки и разработки нефтегазовых месторождений.

Формула изобретения

1.Способ оценки проницаемости горных пород, включающий выбор пунктов возбуждения за пределами интервала исследований горных пород, возбуждение упругих колебаний в среде, прием в интервале исследований волн давления в жидкости, заполняющей ствол скважины, выделение трубкой волны, генерируемой проницаемым пластом горных пород на пересечении со скважиной, и измерение амплитуды этой волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки проницаемости, одновременно с приемом волн давления измеряют полный вектор скорости смещения пород на стенке скважины в том же интервале исследований, вычисляют отношения амплитуды давления в трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смеш.ения пород на стенке скважины, по которому судят о проницаемости пород.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при оценке проницае мости пород, залегающих на различной глубине а одной или различных скважинах, дополнительно определяют угол между направлением полного вектора скорости смещения и нормалью к плоскости исследуемого пларта горных пород, а положение пункта возбуждения выбирают исходя из постоянства этого угла для всего-цикла исследований.

З.Способ по ПП.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью оценки азимутальной анизотропии проницаемости горных пород с вертикальной треЩиноватостью, упругие колебания возбуждают поочередно в нескольких равноудаленных в разных азимутальных направлениях от устья исследуемой скважины пунктах на дневной поверхности или вблизи нее,-определяют отношения амплитуды давления в, трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смещения по разным азимутам, а о степени анизотропии проницаемости судят по

отличию максимального и минимального значений этого отношения.

4.Способпопп.1 м2, отл ичaюlцийc я тем, что при оценке горных пород с малыми значениями коэффициента проницаемости упругие колебания возбуждают поочередно в четырех пунктах, расположенных на равном удалении от устья исследуемой скважины с шагом по азимуту 45°, определяют разницу отношения амплитуды давления в трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смещения для пар пунктов возбуждения, азимуты которых . отличаются на 90°, и при превышении по крайней мере одного из вычисленных результатов над их фоновыми значениями делают заключение о трещинной проницаемости исследуемого интервала горных пород.

5 б.Способ по П.1, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешенности исследований и надежной привязки результатов к разрезу скважины при высокой производительности исследований, упругие

10 колебания возбуждают непосредственно в скважине.

6. .Способ по п. V, отличающийся тем, что между пунктом возбуждения и интервалом приема располагают средство подавления трубных волн.

Изобретение относится к скважинным сейсмическим исследованиям, а более конкретно - к скважинным сейсмическим методам исследования коллекторских свойств горных пород. Целью изобретения является повышение точности оценки проницаемости, в том числе пород, залегающих на различной глубине в одной или различных скважинах, и с малыми значениями коэффициента проницаемости, а также оценка азимутальной анизотропии проницаемости горных пород с вертикальной трещиновато- стью, повышение разрешенности исследований, обеспечение надежной привязки результатов к разряду скважины при высокой производительности способа. Цель достигается за счет одновременной регистрации амплитуд трубной волны и полного вектора скорости смещения на стенке скважины, по отношению которых для разных азимутов возбуждения судят о проницаемости и ее анизотропии. При этом в случае измерений на различнЬй глубине или в различных скважинах дополнительно определяют угол между направлением полного вектора скорости смещения и нормалью к плоскости пласта, а положение пункта возбуждения выбирают исходя из постоянства этого угла для цикла исследований. 5 Э.п.ф- лы. 5 ил.

t Ж

Л

v

Vv

,

teJ

Щиг.г

игАViJ S