способ выделения коллекторов в карбонатных отложениях

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ В КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ, включающий проведение геофизических исследований в эталонной скважине, получение диаграмм геофизических исследований эталонной скважины, интерпретацию полученных диаграмм по которым расчленяют геологический разрез скважины и выделяют в нем коллектора, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности выделения коллекторов за счет учета цикличности строения осадочной толщи и упрощения способа за счет сокращения отбора керна, предварительно путем проведения гармонического анализа диаграмм геофизических исследований эталонной скважины преобразуют их в последовательность кривых главных гармонических составляющих с периодами, равными размерам элементарных циклитов в соответствующих интервалах геологического разреза скважины, затем при бурении исследовательской скважины отбирают в ней керн и шлам в интервалах с размерами элементарных циклитов, выделенных в эталонной скважине, по отобранному керну и шламу определяют литологический состав и пористость горных пород, затем проводят гармонический анализ диаграмм геофизических исследований исследовательской скважины и по полученным данным выделяют коллектора в пределах выявленных элементарных циклитов в интервалах геологического разреза скважины не освещенных керном и шламом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способам детального изучения разрезов скважин, и может быть применено для оптимизации объемов отбора керна, необходимого для уточнения коллекторских свойств и литологии слагающих разрезов карбонатных отложений.

Известен способ расчленения разрезов скважины, заключающийся в установлении по комплексу геофизических исследований последовательности залегания пластов, отличающихся по своим физическим свойствам и литологии [1]. При реализации этого способа по диаграммам ГИС проводится выделение в разрезе пластов, различающихся по своим свойствам (электрическому сопротивлению, радиоактивности и др.), устанавливается литология этих пластов, определяются их границы. Данный способ базируется на возможности разделения пород по литологии на основе геолого-геофизических признаков при условии достаточно полного освещения разреза керном.

Однако известно, что вынос керна в карбонатных отложениях чрезвычайно низок, а при интерпретации материалов геофизических исследований карбонатных пород возникают серьезные затруднения. Основными препятствиями на пути успешного решения этих задач являются специфические особенности карбонатных отложений.

Среди этих осложняющих причин наиболее существенными являются:

а) мономинеральный состав карбонатных пород;

б) сложное строение порового пространства;

в) низкие значения общей пористости карбонатных коллекторов;

г) значительные усложнения регистрируемых кривых геофизических исследований (ГИС) при появлении в карбонатных породах примесей терригенного, ангидритового и особенно глинистого материала;

д) подверженность карбонатных пород влиянию постседиментационных преобразований.

Указанные факторы в большой степени снижают информативность геофизических методов исследования карбонатных отложений и ограничивают возможности существующих способов выделения коллекторов.

Вместе с тем исследования показывают, что большинство карбонатных толщ состоит из циклически повторяющихся слоев, образовавшихся в условиях сложных вертикальных движений поверхности Земли, представляющих собой результат наложения друг на друга нескольких колебательных движений.

Нами предложено указанные колебательные движения аппроксимировать синусоидами разного периода и амплитуды.

Таким образом, слоистая осадочная толща заключает в себе информацию о сложных колебательных движениях поверхности осадконакопления, а данные ГИС отражают не только физические свойства горных пород, но и содержат сведения о периодических процессах, циклах и ритмах осадконакопления. Эти сведения необходимы для выяснения механизма формирования осадочной толщи, знание которого дает возможность более обоснованно проводить расчленение разрезов скважин и выделение коллекторов.

Цель изобретения - повышение достоверности выделения коллекторов путем учета цикличности строения осадочной толщи и упрощение способа за счет сокращения отбора керна.

Достигается это тем, что согласно способу расчленения карбонатных отложений и выделения коллекторов, включающему проведение ГИС в эталонной скважине, интерпретацию кривых ГИС, расчленение разреза и выделение коллекторов, отличающемуся тем, что с целью повышения эффективности метода предварительно проводят гармонический анализ кривых ГИС эталонной скважины, преобразуют диаграммы ГИС в последовательность кривых главных гармонических составляющих с периодами, равными размерам элементарных циклитов в соответствующих интервалах разреза, затем при бурении исследовательской скважины отбирают в ней керн и шлам в интервалах разреза, соизмеримых с размерами элементарных циклитов, установленных в эталонной скважине, по керну и шламу определяют литологический состав и пористость отложений, затем проводят гармонический анализ кривых ГИС исследовательской скважины и по полученным данным выделяют коллекторы в пределах выявленных элементарных циклитов в интервалах, не освещенных керном и шламом.

Сопоставительный анализ заявленной совокупности отличительных признаков с известными техническими решениями показали отсутствие ее в зарубежных и отечественных системах. С учетом достигаемого положительного эффекта и новизны заявленная совокупность отличительных признаков может рассматриваться как существенные отличия.

Положительный эффект достигается путем повышения информативности материалов ГИС за счет данных гармонического анализа и получения на основе этого дополнительных сведений о положении в разрезе циклитов и ритмов осадконакопления.

Кроме того, положительный эффект достигается также путем привлечения данных анализа керна и шлама для уточнения моделей строения отдельных элементарных циклитов и возможности переноса этой информации на всю последовательность однотипных циклитов в соответствующих ритмов. Помимо этого дополнительный положительный эффект достигается за счет снижения затрат при отборе керна путем сокращения объемов отбираемых пород.

Данный способ осуществляется путем выполнения следующих операций:

1. Проводят геофизические исследования в эталонной (опорной) скважине и среди выполненных ГИС выбирают метод наиболее информативный, максимально дифференцирующий изучаемый разрез.

2. С целью выявления в исследуемом разрезе наличия скрытых периодически составляющих, определивших закономерности строения слоистой осадочной толщи, проводят спектральный анализ наиболее информативной кривой ГИС (спектральный (гармонический) анализ кривых ГИС выполняется на ЭВМ). В результате этого исследования выделяют участки разреза с разными гармоническими характеристиками.

3. В пределах каждого интервала выделяют по три доминирующих гармоники, определяющие форму кривой ГИС, которые ранжируют по их вкладу в суммарную кривую ГИС и находят главные гармоники с максимальными амплитудами. Параметры главных гармонических составляющих используют для типизации разреза, установления закономерностей его строения, определения размеров элементарных циклитов и нахождения их границ.

4. По результатам гармонического анализа составляют циклограмму - аналог кривой ГИС. Циклограмму строят путем совмещения главных гармоник в непрерывную кривую с разными амплитудами и периодами. Циклограмма отражает разные режимы осадконакопления, проявлявшиеся в период формирования различных геологических толщ.

5. По критическим точкам циклограммы проводят ее разбивку на интервалы, соответствующие положению в разрезе геологических толщ, образовавшихся в разных геодинамических условиях и в пределах каждой такой толщи выделяют границы элементарных циклитов. Затем сопоставляют выделенные по циклограмме циклиты с их природными аналогами на кривых ГИС.

6. Бурят исследовательскую скважину. Проводят геофизические исследования и гармонический анализ кривых ГИС. Из каждой геологической формации отбирают керн и шлам в интервалах, равных размерам элементарных циклитов соответствующих толщ, установленных в эталонной скважине. Определяют литологию пород, слагающих элементарные циклиты, их химический состав и коллекторские свойства (пористость и др.).

7. Выясняют порядок следования слоев в пределах каждого из изученных элементарных циклитов. Устанавливают их генезис и тип и осуществляют привязку керновых данных к определенным циклитам.

8. Проводят классификацию и индексацию выделенных пластов,уточняют количество элементарных циклитов в соответствующих режимах, определяют место каждого из них в разрезе и по полученным данным выделяют коллекторы в пределах выявленных элементарных циклитов в интервалах, не освещенных керном и шламом, распространяя имеющиеся результаты керна на однотипные циклиты, выделяемые по данным гармонического анализа кривых ГИС.

Способ иллюстрируется чертежом.

П р и м е р. Для расчленения разреза и выделения коллекторов выбран интервал залегания продуктивных отложений среднего карбоната одного из месторождений Волго-Урала, представленный чередованием плотных и пористых известняков.

1. В эталонной скважине 1 выполнен комплекс ГИС, из которых наиболее информативным оказался нейтронный гамма-метод (НГМ).

2. В результате проведенного гармонического анализа кривой НГМ в изучаемом разрезе обнаружено наличие интервалов, отличающихся комбинациями формирующих их гармоник.

В пределах каждого из этих интервалов разреза находят главную гармонику. В нашем случае это синусоиды с периодами 8,5; 5,5 и 20 м. Составляют циклограмму и проводят ее разбивку на элементарные циклиты с учетом размеров периодов гармоник в разных интервалах разреза. Затем находят в пределах каждого элементарного циклита его прогрессивную и регрессивную части и проводят сопоставление выделенных по циклограмме циклитов с их природными аналогами, установленными по кривой НГМ.

На основании проведенного исследования в рассматриваемом разрезе выделяется три разнородные толщи, сложенные разными слоевыми ассоциациями.

В верхней верейской толще выделяется четыре двучленных элементарных циклита, состоящих из слоев известняков и аргиллитов. Средняя мощность элементарных циклитов этой пачки 8,5 м.

В средней толще башкирского яруса выделяется до пяти элементарных циклитов размерами 5,5 м, сложенных карбонатными породами разной плотности.

В нижней части изучаемого разрера выделяются элементарные циклиты мощностью 20 м, представленные карбонатными породами башкирского яруса.

3. В исследовательской скв. 2 проводят геофизические исследования и отбирают керн и шлам в каждой из трех выделенных в опорной скважине толщ, в интервалах глубины, соответствующих размерам отдельных элементарных циклитов.

Керн привязывают к соответствующим интервалам, выделенным по комплексу ГИС.

В верхней верейской толще керн отобран в интервале глубин 1104-1112 м, приходящемуся на верхнюю часть первого циклита. Из верхней части интервала (2-й циклит) поднято 3,5 м аргиллита зеленовато-серого, плотного, прослоями черного. Из нижней части интервала (1-й циклит) поднято 1,5 м известняка серого, органогенно-обломочного, пористого, слабонасыщенного нефтью с пористостью, равной 5,2%.

Второй интервал отбора керна из верхней части башкирских отложений - 1128-1133 м совпал с местоположением второго элементарного циклита - верхней башкирской толщи. Из верхней части этого интервала отобрано 2 м известняка серого, пористого, слабонасыщенного, прослоями крепкого с пористостью 4-6,5%. Из нижней части этого интервала вынесено 2,7 м известняка темно-серого, шламового, плотного со стилолитами, с пористостью 2,7%.

Из нижней части башкирских отложений керн отобран в пределах третьего ЭЛЦ в интервале глубин 1148-1158 м. В верхней части этого интервала отобрано 3 м известняка органогенно-обломочного, пористого. Средняя пористость 16%. Из нижней части интервала поднято 2,5 м плотного, шламового, темно-серого известняка, с пористостью 2,5%.

С учетом полученных данных о положении в разрезе серий элементарных частиц и сведений о их вещественном составе, установленных по керну, выделяют пласты-коллекторы по всем интервалам разреза.

Экономическая эффективность заявленного способа заключается в сокращении затрат на извлечение керна и уменьшение времени простоя скважин.

Основным достоинством способа является возможность повышения точности подсчета запасов путем более надежного определения границ распространения карбонатных пород с различными емкостными свойствами.