Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Комплексная петрофизическая оценка параметров карбонатных коллекторов севера Волго-Урала

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Комплексная петрофизическая оценка параметров карбонатных коллекторов севера Волго-Урала"

РГб ии

- 1 MAR 1393

министерство науки, высшей школы и технической политики России

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СИРОТЕНКО Леонид Васильевич

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ СЕВЕРА ВОЛГО-УРАЛА

Специальность 04.00.17 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Пермь, 1993

Работа выполнена в Камском научно-исследовательском институте комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин (КамНИИКИГС)

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

профессор Багринцэва К, И.

Официальные оппоненты- доктор геолого-минералогических наук, профессор Дементьев Л.Ф. (ПГТУ) кандидат геолого-минералогических наук Викторин В.Д. (ПО "Пермнефть")

Ведущее предприятие: ПО "Пермнефгегеофизика"

Зашита диссертации состоится __1993 г. в

„ХТ!__часов на заседании специализированного совета К 063.66.05

при Пермском государственном техническом университете по адресу: 614000, Пермь, ГСП-45, Комсомольский проспект, 29а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГТУ

Автореферат разослан

-Ж-

6^993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат геолого-минералогических наук, доцент

В.П.Наборщиков

Актуальность теш. Основным резервам дальнейшего прироста запасов нефти и газа является открытие и освоение залежей углеводородов, приуроченных к карбонатным породам-коллекторам. Важное значение при изучении перспектив нефтегазоносности карбонатных отложений играют методы интерпретации результатов геофизических исследований скважин и материалы лабораторного изучения керна, которые являются основой оценки коллекторских свойств пластов и определения подсчетных параметров.

В последнее время для карбонатных отложений, в т^м числе и северной части Волго-Урала, остро ощущается необходимость повышения точности определения коллекторских параметров калщого единичного пересечения пласта скважиной, особенно на новых разведочных участках, где ошибки интерпретации промыелово-геофизичес-иих материалов могут привести к пропуску залежей или неверному представлению о их строении.

Наибольшие затруднения при оценке карбонатных плэстов-кол-лекторов связаны с определением их проницаемости, информацию о которой'можно подучить на основе комплексирования различных методов.

Определенные перспективы в вопросе вццеления о оценки коллекторов сложного строения связываются в последнее время с акустическими методами, что требует комплексного петрофизического изучения связей кинематических и динамических папаметров ультразвуковых волн'с особенностями строения пород и их коллекторски-ш свойствами. ~

Изучение карбонатных пород-коллекторов должно основываться не только на углублении представлений об особенностях их структуры- и повышении точности определения их петрофизических параметров, но и на познании наиболее общих'закономерностей в изменении коллекторских свойств пород нефтеносных толщ по разрезу и площади. Такой подход полностью соответствует наиболее общим требованиям и тенденциям развития современной науки, ее углубления и одновременного расширения.

Цель работы. Совершенствование методической и петрофизичес-кпй основы комплексной оценки карбонатных коллекторов различных типов в верхнедевонско-турнейских и башкирских отложениях севера Волго-Урала и прогноз региональной изменчивости их коллекторских свойств.

Основные задачи исследований.

- совершенствование методической основы петрофизических исследований для карбонатных коллекторов различного типа;

- петрофизическое обеспечение вццеления и оценки коллекторов в карбонатных отложениях;

- обоснование возможностей комплексирования материалов лабораторных и геофизических методов;

- оценка коллекторского потенциала и изучение закономерностей региональной изменчивости наименее изученных карбонатных отложений.

Объектом работы являются башкирские и верхнедевонско-тур-нейские отложения севера Волго-Урала.

Научная новизна. I. Впервые для количественной оценки микронеоднородности строения пустотного пространства пород предложено использовать показатель, выражаемый величиной относительной энтропии, и доказано определяющее влияние степени микронеоднородности на величину проницаемости, средний эквивалентный радиус фильтрующих пор и соотношения между емкостными и фильтрационными свойствами карбонатных пород.

2. Обоснованы новые методические приемы комплексирования методов ГИС с целенаправленным отбором образцов пород из стенок скважин, позволяющие повысить" точность определения коллекторских параметров карбонатных пластов и коэффициента вытеснения нефти водой.

3. Впервые для северных районов "Волго-Урала с учетом литолого-фациального районирования территории построены карты и изучены особенности региональной изменчивости параметров коллекторов не-расчлененной части франского, фаменского и турнейского ярусов и показано, что эти особенности в- значительной мере контролируются первичными условиями осадконакопления и обусловлены особенностями формирования Камско-Кинельской системы прогибов.

Практическое значение.'I. Установленные критерии выделения и петрофизические зависимости для оценки карбонатных пород-коллекторов различных типов могут быть использованы при интерпретации материалов ГОС. 2. Выявлено развитие и произведена'оценка параметров трещинно-поровых коллекторов в башкирских отложениях Удмуртии. 3. Установленные региональные закономерности изменений коллекторских свойств верхнедевонско-турнейского нефтегазоносного комплекса использованы при оценке перспективных ресурсов нефти и газа и выборе первоочередных направлений поисково-разве-

дочных работ на севере Волго-Урала. 4. Методика оценки коллек-тпрских параметров трещиноватых пород рекомендуются для изучения разностей с частично заполненными и затухающими трещинами. 5. Методические приемы комплексирования материалов ГИС с результатами изучения образцов, отобранных сверлящими керноотборника-ми, могут быть использованы при обосновании коллекторских параметров в отдельных пластопересечениях. 6. Методика оценки коэффициента вытеснения нефти водой рекомендуется для повсеместного использования пш оперативном подсчете запасов нефти и газа и составлении технологической схемы опытной промышленной разработки месторождений.

Реализация. Карты коллекторов верхнедевонско-турнейского комплекса внедрены в производственных объединениях "Удмуртгеоло-гия" и "Пермнефть" и использованы при выборе первоочередных направлений поисково-разведочных работ на нефть и газ на севере Волго-Урала.

Методика оценки коэффициента вытеснения нефти водой использована в тресте Пермнефтегеофизика для оперативного определения коэффициента вытеснения в карбонатных отложениях ряда разведочных площадей Пермского Прикамья. Результаты исследований трещи-новатости использованы в объединении "Удмуртнефть" при оценке карбонатных коллекторов Мишкинского месторождения нефти.

Апробация работы. По теме диссертации сделаны доклады на 16, 20, 21 научных конференциях Пермского Политехнического института, Всесоюзном научно-техническом совещании "Проблемы поисков и оценки минерально-сырьевых ресурсов (Москва, 1980), межведомственной конференции "Вопросы совершенствования методов поисков, разведки и разработки нефтяных месторождений Пермского Прикамья" (1984), Всесоюзной геологической конференции "Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейского"северо-востока СССР" (Сыктывкар, 1588), Всесоюзной научной конференции "Проблемы и перспективы ядерно-геофизических методов в изучении разрезов скважин" (Обнинск, 1989) и других. Всего- 17 докладов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатных работ, в том числе I изобретение. Результаты исследований изложены в II научных отчётах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения. Общий объем ^07 с. текста, 30 рис., 14 табл., список литературы из 254 названий.

Содержание работы

Во введении обосновывается постановка теш диссертационной работы и формулируются основные задачи исследований.

Первая глава является обзорной и в дай приводится современное состояние проблемы вццеления и оценки карбонатных коллекторов нефти и газа.

Отмечаются советские и зарубежные исследователи, чьи работа посвящены наиболее общим аспектам изучения карбонатных коллекторов: П.П. Авдусина, К.И. Багринцевой, В.Н. Быкова, Л.П. Гмид, Г.А. Максимовича, Ю.И. Марьенко, Е.М. Смехова, Д.С. Соколова, Н.М. Страхова, Г.И. Теодоровича, A.A. Трофимука, К.В. Хворовой, Г.Д. Биссела, Д.В. Чиллингара и др.

Повышенные требования к достоверности оценки карбонатных коллекторов обуславливают дальнейшее совершенствование лабораторных методов исследований, развитие которых получило в работах М.К. Калинко, Н.С. Гудок, К.И. Багринцевой, Ф.И. Котяхова, В.Н. Н"брановой, A.A. Ханина, Б.И. Тульбпвича, М.С. Багова, Ш.К. Гиматудинова, Л.И. Орлова, Е.А. Полякова, Л.М. Марморштей-на, H.H. Павловой, В.И. Горояна, В.М. Добрынина, В.И. Петерси-лье, В.П. Потапова и др.

Вопросы изучения карбонатных коллекторов методами ГИС освещены в работах В.Н. Дазнова, Б.Ю. Вендельштейна, С.Г. Комарова, И.И. Итенберга, Г.М. Авчяна, В.М. Добрынина, Р. Дебранда, В.В. Ларионова, Ю.А. Гулина, М.М. Элланского, О.Л. Кузнецова, H.H. Сохранова, М.Г. Латышевой, В.М. Ильинск'ого, Ю.А. Лимберге-ра, Г.М. Золоевой, Н.В. Царевой, P.A. Резванова и др.

К наиболее сложным вопросам, связанным с карбонатными коллекторами и требующих решения относятся: оценка емкостных и фильтрационных параметров сложнопостроенных коллекторов, повышение достоверности вццеления и оценки карбонатных коллекторов различного типа на основе комплексирования различных методов, оценка коэффициента вытеснения нефти водой, совершенствование методов изучения структуры пустотного поостранства пород и ряд других.

Вторая глава посвящена совершенствованию ряда методов выделения и оценки параметров карбонатных пород-коллекторов различных типов и их практическому опробованию.

Особое и очень важное место в проблеме изучения карбонатных коллекторов принадлежит исследованию структуры их пустотного пространства, которая обуславливает фильтрационные свойства пород, нефтегазонасыщенность, нефтеотдачу, а также характер взаимосвязей между рядом физических параметров. Для характеристики структуры пустотного пространства к настоящему времени предложено множество различных параметров, отражающих те или иные особенности строения пор'оды. К наиболее информативным показателям относится микронеоднорпднпсть, под которой понимаются (Ф.И„ Котяхов, 1970) те особенности в их строении, которые обусловлены разноразмерностью поперечного сечения проточных пор.

В качестве величины количественно характеризующей микронеоднородность в петрофизике наиболее широко используют коэффициент микронеоднородности, расчитываемой по соотношению площадей на графике Лоренца (Пирсон, 1962), исходными данными для которого служат емкость и размер проточных пор. Основным недостатком данного коэффициента является высокая трудоемкость его определения, недостаточная математическая и физическая обоснованность.

В работе для оценки микпонеоднородности пустотного пространства предложено использовать относительный показатель микронеоднородности,- определяемый по формуле:

где р - вероятность встречаемости пор с определенным радиусом.

Данный показатель- отражает относительную энтропию системы поровых каналов, по сравнению с другими параметрами, характеризующими неоднородность, математически и физически более обоснован (Пелто, 1954, Дементьев,' 1974) и при налиии кривой распределения пор по размерам вычисляется достаточно просто.

Максимальное значение (Н = I) показатель микронеоднородности принимает в случае, когда поровых каналов' различного размера в породе-содержится одинаковое количество и минимальное - при резком преобладании пор с определенным- диаметром.

Для карбонатных коллекторов башкирского яруса Удмуртии показатель микронеоднпродности, определенный пп материалам изучения структуры пустотного пространства методом капилляриметрии, изменяется от 0,63 до 0,9?. Установлены корреляционные зависимости проницаемости, среднего эквивалентного радиуса фильтрую-

щих noD и коэффициента остаточной водонасмценности от показателя микронеоднородности. С ростом микронеоднородности строения пустотного пространства проницаемость и средний эквивалентный радиус фильтрующих пор увеличивается, а количество остаточной воды уменьшается. Использование информационного показателя микронеоднорпдности позволило дифференцировать зависимости проницаемости от пористости и от среднего радиуса фильтрующих пор на две, соответствующие микронеоднородным (Н ^ 0,8) и микронеоднородным разностям пород (Н <0,8). Первой группе пород при одной и той же открытой пористости соответствует более высокая проницаемость, чем второй. То есть, микронеоднородность пустотного пространства в значительной мере определяет взаимосвязь емкостных и фильтрационных свойств карбонатных коллекторов. Это открывает возможность более.точной оценки проницаемости карбонатных пород на основе комплексирования данных о пористости, которые могут быть получены по материалам ГИС, и результатов оценки микронеоднородности пустотного пространства любым из лабораторных методов.

При оценке фильтрационных свойств карбонатных коллекторов наибольшие затруднения связаны с трещиноватыми разностями. Поэтому в главе рассмотрены также вопросы изучения трещиноватости горных пород. Отмечены советские и зарубежные исследователи, работы которых посвящены этой проблеме (Е.М. Смехов, Е.С. Ромм, К.И. Багринцева, Ф.И. Котяхпв, Г.И. Баренблатт, Ю.П. Желтое, Г.М. Ломидзе, С.Д. Пирсон, P.C. Хьюитт и др.).

Наибольшие трудности при изучении трещиноватости любым из методов связаны с определением раскштости трещин. В случае, когда трещины частично выполнены мелкими кристаллами различных минералов, что характерно для глубокопогруженных карбонатных пород, величина раскрытости на очень малых расстояниях изменяется" очень резко, что снижает точность ее оценки. Для преодоления трудностей, связанных с определением точного значения раскрытости предложено вместо раскрытости определять ширину трещин и степень их заполненности минеральным веществом. Последняя может быть охарактеризована через коэффициент заполненности, который равен отношению площади заполненной части сечения трещины к ее общей площади на грани образца. При полком заполнении трещин минеральным веществом, т.е. когда раскрытость у трещин отсутствует и они могут быть охарактеризованы только шириной ,

К = I, для полностью открытых трещин,(т.е. ширина равна раск-рытости), К = 0. При частичном их заполнении 0<К<1. Показано, что с учетом коэффициента заполненности величина раскрытости связана с шириной трещин ik) как о - L (I-K).

Учитывая полученное соотношение и опираясь на исследования Г.М. Ломидзе и Е.С. Ромма формулы для оценки коэффициента емкости трещин (тт) и трещинной проницаемости ( кт ) для пород с частично заполненными трещинами, имеющими шероховатые стенки, будут иметь вид:

где Р и Рэф - поверхностная плотность всех и эффективных (незатухающих) трещин; Л - средняя высота кристаллов, заполняющих трещины; А - коэффициент зависящий от ориентировки трещин.

Для случая, когда Р Ф Р эф., например в породе имеются прямолинейные затухающие тпещины, простирание которых совпадает с направлением фильтрации, получено выражение для оценки их влияния на проницаемость образца:

!<Ч^-Цщ^ц '

где ^м. - проницаемость матрицы породы, $T3j - проницаемость породы в предположении, что j -да затухающая'трещина является эффективной;- fr - проницаемость порпды, обусловленная всеми открытыми затухающими трещинами; /тр. и / обр. - длины затухающих трещин и образца породы.

Учитывая, что на практике проницаемость пластов на количественном уровне обычно не известна, а ввделение коллекторов проводится на основе нижних пюедельных величин регистрируемых папа-метров, в главе рассмотрены вопросы обоснования этих граничных значений физических параметров.

Широков распространение iW ввделении коллекторов получила методика (Латышова М.Г., Нейман Е.А. ,-1971) в соответствии с которой граничные значения физических параметров устанавливают путей построения интегральных статистических распределений для коллекторов и неяоллекторов и нахождения абциссы точки их пере-

сечения. Данная методика исходит из условия равенства ошибок первого (вероятность ошибочного отнесения неколлекторов к коллекторам) и второго рода (вероятность ошибочного отнесения коллекторов к неколлекторам). Показано, что при таком подходе в случае неравенства в разрезе числа пластов-коллекторов и неколлекторов происходит искажение эффективной мощности, определяемой на основе граничного значения пористости или другого физического параметра.

Для снижения погрешностей предложено использовать априорную геологическую информацию о вероятностях встречи в интерпретируемом разрезе пластов-коллекторов (рк) и неколлекторов (рнк), которую можно получить по региональным картам эффективных мощностей, соседним скважинам и общим геологическим представлениям об изучаемых толщах. Оптимальное критическое значение физического параметра находится по графикам интерральных статистических распределений исходя из следующего соотношения ошибок первого к второго рода: = Рк /Рнк*

На ранних этапах поисково-разведочных работ при ввделении коллекторов по граничным значениям параметров для их последующего испытания необходимо кроме того учитывать цены ошибок первого и второго рода (Ц^ и Ц|), которые определяются стоимостью испытания пластов, их освоения, а также возможными потерями, связанными с пропусками нефтяной залежи." Ориентировочные расчеты показывают (Шапиро Д.А., 1984), что наиболее вероятное соотношение 1^/Ц]; = 500. С учетом-цен ошибок оптимальное соотношение ошибок 1-го и 2-го рода будет определяться как Ф^/Ф^ = ЙЙ.

- ' Для вццеления коллекторов по комплексу физических параметров использован последовательный статистический и линейный дискриминантный анализ, позволяющие по сравнению с методикой вццеления коллекторов по граничному значению пористости снизить вероятность ошибочных заключений. Если эффективность разграничения пород на коллектора и неколлектора по граничным значениям пористости, объемной" плотности, относительному электрическому сопротивлению и интервальному времени пробега продольных волн составила соответственно 89, 88, 84 и 8356, то с использованием диекриыинантного и последовательного анализов - 96 и 92%.

Очень перспективные направлением повшения точности оценки коллекторских свойств единичных пластопересечений, сложенных карбонатными породами, является комплексирование ШС с целе-

направленным отбором образцов пород из стегки скважин сверлящим керноотборником. Учитывая, что образцы в этом случае отбираются из промытой зоны пласта, обоснована и опробована методика (с В.П. Потаповым) повышения точности определения пооистости пород по материалам микробокового каротажа. Для этого образцы отбирают из изучаемых пластов, герметизируют, в лаборатории производят анализ химического состава жидкости, содержащейся в них, определяют его сопротивление и фактор смешения. На примерах интерпретации карбонатных разрезов показан эффективность предложенного подхода. Абсолютная погрешность определения пористости по сравнению со стандартной методикой интерпретации материалов МЕК■снизилась в среднем для 9 пластов на 1%.

Кроме-микробокового каротажа возможности'целенправленного отбора образцов сверлящим керноотборником изучены для случая интерпретации материалов нейтронного'гамма метода по методике двух опорных горизонтов.

На основе комплексирования' методов электрометрии и целенаправленного отбора образцов"сверлящим керноотборником разработана (с В.П. Потаповым) новая методика определения коэффициента вытеснения-нефти водой,"защищенная авторским свидетельством. Методика базируется на том, что процесс вытеснения нефти водой,'происходящий в породе непосредственно прилегающей к стенке скважины,"наиболее адекватно и полно моделирует ее вытеснение из пласта при упруговодонапорном режиме разработки месторождения. Процессы перераспределения флюидов" отражаются в величине удельного электрического сопротивления пород в присква-жинной части пласта. Факт окончательного формирования промытой зоны может быть установлен различными способами, в том числе по повторным замерам микробокового зондирования. После завершения формирования промытой зоны из нее отбирают образцы пород сверлящим керноотборником, герметизируют их, определяют остаточную нефтенасыщенность и методом капилляриметрии моделируют остаточную- водонасыщенность после чего производят расчет коэффициента вытеснения нефти водой". По сравнению с известными методиками предложенная имеет-ряд' преимуществу которые наиболее полно реализуются на ранних стадиям разведки месторождений, при оперативном подсчете'запасов нефти и газа- и составлении технологической схемы опытной промышленной разработки"месторождения, когда в условиях недостатка керна необходимо оперативно получить

достоверную оценку промдаленной значимости открытых залежей нефти. На примере карбонатных отложений Гожанского месторождения нефти показана эффективность методики. Коэффициент вытеснения, определенный по предложенной методике, составил 0,58, в то время как по ОСТ 39-070-78 он равен 0,59.

Третья глава посвящена изучению петрофизических возможностей использования параметров продольных и поперечных волн при оценке карбонатных пород.коллекторов различных типов.

В реферируемой работе основное внимание уделено экспериментальному изучению интервального времени пробега продольных и поперечных волн, а также коэффициента затухания продольных колебаний на образцах карбонатных пород с различной структурой и строением пустотного пространства. Исследования проведены с помощью измерителя временных интервало И2-26 и дефектоскопии ДУК-65 методом прямого прозвучивания. Моделирование пластовых условий производилось на специальной установке.

■ В результате .проведенных исследований установлены зависимости интервального времени пробега продольных волн, замеренного при атмосферных и пластовых условиях, от коэффициента пористости для карбонатных пород, представленных биомоофными, детрито-биоморфными, сгустковыми, комковатыми, зернистыми, кавернозными известняками, а также известняковыми раковинным;: песчаниками и кавернозными доломитами. Показано, что структура известняков при одной и той же пористости на скорость прохождения продольных волн влияет опосредованно через вторичные пост-седиментационные изменения, присущие каждой из групп пород. У крупно-кавернозных пород, представленных доломитами с размером каверн до 30 мм в области низких значений емкости (<1С$) зависимость интервального времени пробега продольных волн от коэффициента суммарной емкости пор и каверн может иметь криволинейный характер, обусловленный неравзнозначным влиянием на скорость ультразвука пор и каверн.

Для трещиноватых разностей пород изучена зависимость относительного увеличения интервального времени пробега продольных волн от поверхности плотности открытых тпешн, поверхность которых выполнена мелкими кристалликами кальцита. Отмечается, что влияние открытых тоещин на интервальное время продольных колебаний большее, чем предсказываемое уравнением "среднего времени". В соответствии с полученными данными при повеохкост-

ной плотности трещин I см/с иг, относительное увеличение интервального времени пробега продольных волн, распространяющихся по нормали к простиранию трещин, составляет 1,05 при насыщении их жидкостью и 1,14 в случае, если трещины заполнены газом.

При анализе данных, полученных при изучении скорости пробега поперечных волн отмечается их более высокая чувствительность к пористости и особенностям строения карбонатных пород. В работе получена зависимость =Р(Кт) при фикси-

рованных значениях д^/д^ , позволяющая комплексно использовать информацию по продольных и поперечным волнам при оценке пористости карбонатных пород. Для трещиноватых разностей пород установлена зависимость относительного увеличения интервального времени пробега поперечных колебаний от поверхностной плотности частично заполненных трещин.

, - Исследования коэффициента затухания продольных колебаний проведены на трех частотах 0,7; 1,2; 1,85 мГц. Установлен преимущественно прямолинейный характер зависимости затухания от частоты. Наклон зависимостей затухания от частоты определяется величиной пористости и особенностями строения пород. Соотношения между коэффициентом затухания и емкости пустот различны для пористых и сложнопостроенных пород. Для пористых разностей известняков зависимость коэффициента затухания от пористости достаточно трсная = 0,88). Экспериментально установлены значения поправок для коэффициента затухания на пластовые условия д,.я аффективного давления 125 10^ Па и температуры 30°С. За счет более высокой чувствительности коэффициента затухания к микр"тре-щиноватости влияние эффективного давления на него значительно больше, чем на скорость-продольных волн. Для трещиноватых раз-костей известняков изучена связь коэффициента затухак::я с поверхностной'плотностью открытых трещин.

В четвертой главе приводятся результаты выделения и оценки коллекторов в окско-балгеирском и верхнедевонскп-турнейском карбонатных комплексах северных районов Водго-Урала.

Наибольший интерес в окско-башккрском комплексе представляют отложения башкирского яруса, в которых заключено 43% промышленных запасов нефти. На территории Пермского Прикамья банкирские отложения изучены достаточно полно цегьм рядом исследователей (В.Н. Быков, Л.Ю. Данилова, Б.К. Тульбовкч, В.П. Потапов, В.П. Митрофанов, М.'Л. Наборгсикова, Ш.В. Абакев, В.К. ¡Насонова,

Г.А. Звягин и др.), поэтому основное внимание в работе уделено территории Удмуртии, где изученность башкирского яруса меньшая. Дается характеристика пород.

В соответствии с классификацией И.В. Хворовой по матепиалам изучения 918 образцов породы представлены известняками биоморфными (24,4%), сгустковыми (24,8%), детрито-биоморфными (15,8$), детритовыми (3,1%), обломочными (2,2%), комковатыми (7,2%), микрозернистыми (6,7%), известняковыми раковинными песчаниками (11,9%) и доломитами (3,3%).

Так как коллекторские свойства пород в значительной степени контролируются первичными условиями осадконакопления и постсе-диыентационными преобразованиями анализ фильтрационно-емкостнкх параметров пород произведен с учетом стоуктурно-литологических типов пород. Наиболее высокими коллектсрскими свойствами обладают биоморфные и крмковатые известняки, а также известняковые раковинные песчаники, пористость которых достигает 26,2%, а проницаемость" - 1170-Ю"15 м2. Веделенные по структурно-генетическому признаку группы пород характеризуются различными соотношениями между емкостными и фильтрационными свойствами не только для отдельных месторождений и разведочных участков, что было доказано Б.И. Тульбовичем, В.П. Митрофановым по ряду месторождений Пермского Прикамья, но и для таких крупных регионов, как Удмуртия. Например, при пористости равной 14% детритово-био-морфные разности известняков характеризуются согласно установленным корреляционным зависимостям проницаемостью 62-Ю-15 м2, известняковые раковинные песчаники - 51-Ю-15 м**, сгустковые

известняки - 6,7-Ю-15 м2, комковатые - 22-Ю-15 м*", каверноз-

15 2

ные известняки и доломиты - 77*10" м . Наличие различных зависимостей проницаемости от пористости для вццеленных структурно-генетических типов пород при условии, что характер этих связей сохраняется в пределах изучаемого участка территории, открывает возможность более точкой оценки проницаемости пластов, если известна литология и преобладающая структура пород их слагающих. Эта информация может быть получена по данным петрографического описания пород, отобранных из исследуемых пластов.

■ Значительное место в главе уделено изучению трещиноватости пород башкирского яруса Удмуртии.

Исследование трещиноватости проведено по методике люминесцентной пропитки образцов кубической формы (4,5x4,5 см) с последующим фотографированием их в ультрафиолетовом свете и проз-

вучиванием с помощью ультразвука по трем взаимно-перпендикулярным направлениям (К.И. Багринцева, 1970, 1977).

Судя по полученным матешалам большинство имеющихся в породах трещин является открытыми с субгоризонтальной или слабонаклонной ориентировкой. Вертикальные и наклонные трещины имеют подчиненное значение и осложняют горизонтальную трещиноватость. Извилистость трещин невысокая. Внутренняя поверхность трещин выполнена тончайшими инкрустациями кристаллического кальцита, иногда встречаются сульфаты и глинисто-органическое вещество. Коэффициент заполненности трещин изменяется от 0,4 до I и наиболее часто принимает значения 0,8-0,9. Величина поверхностной плотности открытых трещин для изучаемых образцов изменяется от 0,1 до 1,14 см/см2 и в соответствии с классификацией К.И. Баг-ринцевой соответствует в основном средней интенсивности трещи-новатости. Ширина частично заполненных трещин колеблется от 10 до 700 микрон и в среднем составляет 100-130 мкм. Установлена неодинаковая интенсивность развития трещин в различных структурно-генетических типах пород. Наиболее трещиноваты микрозернистые и сгустковые разности известняков, поверхностная плотность трещин для которых'составляет 0,4-1,14 см/см2. Для биоморфных и детритово-биоморфных известняков интенсивность тре-щиноватости обычно равна 0,4-0,6 см/см2. Коэффициент емкости трещин оцененный с учетом степени их заполненности не превышает 0,3%, для большинства образцов он равен 0,1-0,2%. Трещинная проницаемость вдоль напластования пород для изученных образцов изменяется от 0,12-Ю"15 м2 до 6,3-Ю-15 м2.

Значительнофсновное место в главе уделено оценке' коллекторов верхнедевонско-туонейского карбонатного комплркса, интерес к которому в связи с открытием в нем ряда нефтяных залежей, резко возрос. Исследованиям комплекса на территории'Волго-Ура-ла посвящены работы В.Н. Быкова, В.В. Поповина, И.И. Наборщи-ковой, Е.С. Ларской, В.Д. Аверкина, A.B. Овчаренко, С.П. Максимова, Л.Ю. Даниловой, Л.В. Шаронова, В.М. Проворова, В.Н. Шароновой, Ю.И. Кузнецова, В.П. Потапова и др. Несмотря на перспективность комплекса, его доказанную промышлрнную нефтеносность изученность коллекторских свойств пластов по сравнению с другими отложениями недостаточна, а полученные материалы не систематизированы. Наибольший интерес комплекс - представляет на территории палеошельфа, где открыто большинство залежей нефти.

%

В работе на основе обобщения всех имеющихся данных о кол-лекторсккх свойствах пород (10830 образцов) и интерпретации материалов ГИС проведенной автором (более 4000 пластопересече-ний) впервые дана петрофизическая характеристика и составлены схематические карты эффективных мощностей, пористости и удельных поровых объемов коллекторов для воронежско-евлано-ливенс-ких, фаменских и турнейских карбонатных отложений на территории палеошельфа северных районов Волго-Урала. При построении карт учитывалось литолого-фациальное и тектоническое районирование территории (В.М. Проворов, В.Н. Шаронова, A.B. Кутуков, С.И. Ваксман и др.). Кроме того учтены сведения о результатах испытаний пластов на приток (101 скв.) и данные о поглощениях промывочной жидкости и провалах бурового инструмента в процессе бурения скважин (140 скв.).

На условии формирования и последующего поеобразования коллекторов воронежского, евлансвского и ливенского горизонтов основное влияние оказало, развитие Камско-Кинельской системы прогибов, которая в этом отрезке геологического времени четко обособилась, при этом субпараллельно граница впадин образовались барьерные рифы. Коллекторские свойства этой части франс-кого яруса изменяются в пределах: пористость - 0,4-21,0$, проницаемость - 0,01-Ю-15 м2 - 2II-I0"15 м2. Эффективная мощность изменяется от 0 до 115 м. Пористость пропластков-коллек-торов по данным IHC равна в среднем II,4%, по керновым данным -7,6/6, пооницаемость" - 1,35-10 ьг. В разрезе развиты поровые, трещкнно-поровые, трещинно-каверново-поровые коллектора. Последние пшурочены в основном к бортовым участкам ККСП.где зафиксировано большое количество поглощений промывочной жидкости при проходке скважин и провалов бурового инструмента. Повышенная трещиноватость пород в этой зоне обусловлена региональной системой разломов вдоль бортов впадин. Наблюдается определенная ппиуроченность участков с увеличенной эффективной мощностью к палеоплато, выделенным (В.М. Проворовым и др., 1985) на территории палеошельфа. К наиболее перспективным отнесены: зона развития барьерных отфев (Сектырская, Сутинск&я, Вавожская, Косинская, Сухобизярская пл.), зона развития известняково-доломитового и доломитово-известнякового типов разреза на территории Пильвенского, Купросского, Краснокамского, Чутыро-4(иен-гопского, Глазовского палеоплато, территория южной части Ки-оовско Квхимского поогиба.

Формирование фаменских отложений происходило в условиях заключительной стадии трансгрессивного цикла осадконакопления, чЬ обусловило особенности пространственного изменения коллекторских свойств пород этого возраста. Мощность эффективной части фамен-екого яруса по данным ГИС изменяется от 0 до 96 метров, пооис-тссть пропластков достигает 25% и в среднем равна 11,6%. По материалам изучения керна пористость изменяется от 0,3 до 28,5%, проницаемость от менее 0,01-10"^ м^ до 3188м^. Средняя пористость" эффективной части яруса по керну равна 9,5%, п" данньм ГКС - 1,6%, проницаемость - 1,68-Ю-^ м^. Типы коллекторов и ппиуроченность зон с крупнокаверновыми коллекторами, выделяемым по данным о поглощениях промывочной жидкости и провалах бурового инструмента, те же, что и для нижележащих отложений. Зоны с"улучшенными коллекторскими свойствами выделены на территории развития бортовых биогенных сооружений, на участках с известняково-доломитовым типом разреза, а также в местах развития биогенных шельфовых сооружений, унаследованных с франско-го времени.

'Размещение зон с улучшенными коллркторскими свойствами ту-рнейского яруса обусловлено закономерностями развития, и смены фациальных обстановок в турнейский век. В заволжское время фа-циальные условия осадконакопления были близки к обстановкам, существовавшим на рассматриваемой территории в позднем девоне, поэтому особенности региональной изменчивости коллекторских свойст аналогичны нижележащим отложениям. Ка характер распределения зон с улучшенными коллекторскими свойствам:» более молодых отложений турнейского яруса сказался общий региональный подъем рассматриваемой территории. Эффективная мощность турнейского яруса изменяется от 0 до 114 метров. Пористость пород по керно-вьы данным изменяется от 0 3 до 27,3%, проницаемость от менее 0,01•Ю-^ м^ до 3134,10~ ьг. Пористость проницаемых пропластков по данным ГИС в сроднем равна 11,1%, по керну - 11,8%.

Заключение

Основные методические и научные результаты проведенных исследований сводятся к следующему.

I. Показано, что существенным резервом повышения достоверности выделения и оценки карбонатных коллекторов различных типов является получзпие сведений прежде всего о пгюницаеыпсти

пород за счет комплексирования разноуровневой петрофизической информации о использованием априорных геологических данных.

2. Установлено, что особенности порометрических распределений количественно могут быть охарактеризованы через относительный информационный показатель микронеоднпродности стпоения пустотного пространства. Доказано определяющее влиянием микронеоднородности строения пустотного пространства на проницаемость и соотношение между емкостными и фильтрационными свойствами карбонатных пород.

3. Предложен методический подход и обоснованы фоцмулы для оценки раскрытое™ и коллекторских параметров пород с частично заполненными и затухающими трещинами с учетом степени их заполненности минеральным веществом и ппотяженности.

4. Показано, что в зависимости от решаемых задач ппи вьще-лении коллекторов пр граничным значениям физических параметров, необходимо использовать априорную геологическую информацию о вероятностях встречи в разрезах проницаемых и нетюницаемых пластов и учитывать цены ошибок первого и второго рода. Установлены петрофизические возможности выделения карбонатных коллекторов по ряду физических параметров, определяемых по данным ШС, и их комплексу с использованием дискриминантного и последовательного статистического анализов.

5. Для повышения точности определения коллекторских параметров в единичных пластопересечениях поедложено использовать комплексирование методов ГИС с целенправленным отбором образцов сверлящим керноотборником из'стенки скважины с последующим их лабораторным изучением. На примерах ряда скважин показаны воз-вожности такого комплексирования пои определении коэффициента пористости по материалам микробокового и нейтронного гамма-метода.

6. Разработана новая методика оперативной оценки коэффициента вытеснения нефти водой, основанная на комплексировании различных методов с использованием целенаправленного отбора образцов пород сверлящим керноотборником из сфошировавшейея промытой зоны нефтяного пласта, наличие которой устанавливается

с помощью*электпических методов каротажа.

7. При обычных и пластовых условиях изучены взаимосвязи интервального времени пробега продольных вллн с пористостью для различных структурнп-литологических типов пород. Исследо-

ванп влияние особенностей вещественного состава и строения пород на скорость распространения в них упругих продольных волн. Установлено, что структура карбонатных пород влияет на интервальное время пробега продольных волн опосредованно, через вторичные особенности в стпоении и вещественном составе, присущие каждой структурно-генетической группе пород. Показано, что для крупнокаверноэных пород в области низких значений емкости открытых по" и каверн может наблюдаться криволинейный характер зависимости интервального времени пробега продольных упругих волн от коэффициента открытой емкости пустот.

8. Для пород с частично заполненными трещинами произведена оценка влияния тиещиноВатости на интепвальное время пробега продольных и поперечных волн и коэффициент затухания продольных колебаний. Установлены петрофизические зависимости этих параметров от поверхностной плотности открытых трещин.

9. Для коллекторов различного типа изучено затухание упругих поодольнчх волн. Установлено, что большинство разностей карбонатных пород характеризуется линейными или близкими к ним зависимостями коэффициента затухания от частоты. Проанализирована зависимость коэффициента затухания от пористости для пород с различным строением пустотного пространства. Экспериментально изучено влияние пластовых условий на коэффициент затухания продольных колебаний. Установлено, что за счет более высокой чувствительности коэффициента затухания к микротрещиноватости влияние эффективного давления для него значительно больше, «ем

на скорость продольных волн.

10. Путем изучения кубических образцов пород с использованием методов люминесцентной пропитки и ультразвуковой дефектоскопии доказано развитие коллекторов трещинно-порового типа в башкирских отложениях Удмуртии. Наибольшее распространение имеют частично заполненные трещины с с.убпараллельной напластованию ориентировкой. Емкость трещин не превышает 0,3%, проницаемость составляет 0,12-Ю"15 м2 - 6,3-Ю-15 м2.

11. Установлены различия в соотношениях между емкостными

и фильтрационными параметрами для вьщеленных структурно-генетических групп пород, в пределах крупных регионов, что позволяет использовать дифференцированный подход при оценке проницаемости пластов на новых разведочных площадях.

12. На основании обработки данных ГИС, результатов испытаний скважин на приток, сведений об осложнениях пш бурении и обобщении фактических материалов по коллекторским свойствам пород с учетом литолого-фациального и тектонического районирования территории палеошельфа установлен характер региональной изменчивости эффективных мощностей, пористости и удельных по-ровых объемов для воронежско-евлано-ливенских, фаменских и турнейских отложений севера Волго-Урала. Выделены зоны с улучшенными коллекторскими свойствами. Установлено, что наиболее общие тенденции в изменениях эффективных мощностей и уденьных поровых объемов контролируются первичными условиями осадкона-копления и связаны с особенностями геологического развития данного региона.'

В диссертационной работе защищаются:

1. Микронеоднородность пустотного пространства пород, выражаемая величиной относительной энтропии, является одним из информативных параметров, отражающих в интегральном виде"функцию распределения пор по размерам и в значительной мере определяет характер соотношения между их емкостными и фильтрационными свойствами.

2. Использование априорной геолого-геофизической информации, комплексирование методов ГИС с целенаправленным отбором образцов пород из стенок скважин позволяет существенно повысить точность выделения и оценки карбонатных коллекторов различных типов за счет реализации преимуществ системного подхода.

3. Комплекс новых и усовершенствованных методических приемов и петрофизических зависимостей для оценки параметров карбонатных коллекторов различных типов.

4. Установленные закономерности региональной изменчивости параметров карбонатных коллекторов и расположение зон с улучшенными" коллекторскими свойствами контролируются первичными -условиями осадконакопления и особенностями формирования Камско-Кинельской системы прогибов.

Список опубликованных работ по теме диссертации

I. К вопросу обработки и интерпретации данных капилляри-метрии.// Тез. докл. 2 научно-технической конф. - Пермь, Перм-НИПИнефть, 1975.

2. О петрофизической возможности выделения проницаемых пород по каротажу. // Тез. докл. 4 научно-технической конференции.-Пермь, ПермШПИнефть, 1977'.

3. О ввделении проницаемых пород по данным каротажа при помощи многомерного статистического анализа. // Вопросы обработки и интерпретации геофизических аномалий: Межведомственный сборник научных трудов. - Пермь; Изд-во Пермского университета, 1977.

4. Изучение влияние вещественного состава пород'на петро-физические зависимости.// Тез. докл. 5 научно-технич. конф. -Пермь; ПермНИПИнефть, 1978. / с Щурихиной Н.А./.

5. Некоторые особенности петрофизических зависимостей для пористо-кавернозных пород. // Оптимизация разведки и подсчета запасов месторождений нефти и газа; Труды ВНИГНИ вып. 217 - М., 1979.

6. Некоторые закономерности пространственного изменения коллекторских свойств пород верейских отложений Удмуртской АССР. // Тез. докл. 6 научно-технич. конф. - Пермь: ПермНИПИ-нефть, 1979.

7. Об оценке проницаемости-пород по данным каротажа. // Геофизические метода поисков и разведки нефти и газа: Межвузовский сборник научных трудов. - Пермь: Изд-во Пермского университета, 1979.

8. Опыт использования дискриминантного и последовательного статистического анализов при выделении проницаемых пород по комплексу физических параметров. // Проблемы поисков и оценки минерально-сырьевых ресурсов: Материалы Всесоюзного няучно-техн. совещ. М., 1980.

9. Изучение затухания упругих колебаний в коллекторах различного типа. // Тез. докл. Всесоюзной научно-техн. конференции. - М.. 1981.

10. Затухание упругих продольных волн в карбонатных породах. // Доклады геологической секции 21 научно-технической конференции. - Пермь, 1981. - Деп. в ВИНИТИ 2.08.1982, № 4111.

11. Использование результатов изучения образцов, отобранных сверлящими керноотборниками для'уточнения подсчетных папа-метров. // Тез. докл. 8 научно-техн. конф. - Пермь: ПермНИПИ-нефть, 1982.

12. Особенности методики определения пористости и глинистости карбонатных пород по данным нейтронного и гамма-каротажа на территории Пермского Прикамья. // Методы поисков и разведки нефти и газа на севере Урало-Поволжья: Тр. ВНИГНИ, вып. 243. -М., 1983. (с Потаповым В.П.. Тепляковой В.В., Вахрушевой Г.А.).

13. Стцуктура пустотного поостранства пород башкирского яруса, // Тез. докла. 9 научно-техн. конф. - Пермь: ПермНИПИ-нефть, 1983.

14. Влияние структурных особенностей капбонатных пород на характер петрофизических зависимостей. - Там же.

15. Особенности петрофизических зависимостей для карбонатных пород различной структуры. // Вопросы совершенствования методов поисков и разведки нефтяных месторождений Пермского Прикамья. Пермь: Изд-во ППИ, 1984. (с Потаповым В.П., Дозмаро-вой Н.П.).

16. Методика определения и характеристика трещиноватпсти пород башкирского яруса Удмуртии. - Пермь, 1985. - Деп. в ВИЭМС 1.04.1985, № 184 МГ-85.

17. Трещиноватость карбонатных пород Удмуртии и ее влияние на параметры акустических волн. // Геология горючих полезных ископаемых, их поиски и разведка. - Пермь: Изд-во ППИ, 1986.

18. Региональная изменчивость коллекторских свойств верх-недевонско-турнейского комплекса на территории палеошельфа севера Волго-Урала. // Ускорение научно-технического прогресса

при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений. - Пермь: Изд-во ППИ, 1987. (с Потаповым В.П., Дозмаровой Н.П.).

19. Авт. свид. СССР № 1310515 Способ определения коэффициента вытеснения нефти водой. // Б.И. № 18, 15.5.87. (с Потаповым В.П:).

20. Оценка коэффициента вытеснения нефти водой по образцам отобранным сверлящишкерноотборниками. // Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений: Межвузовский сборник научных трудов. - Пермь: Изд-во ППИ, 1987. (с Потаповым В.П.).

21. К проблеме выбора первоочередных объектов поисков залежей нефти и газа во франских карбонатных отложениях северных районов Урало-Поволжья."// Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейского северо-востока СССР: Тез. докл. Всесоюзной геологической'конференции. - Сыктывкар: Изд-во Коми Щ УрО

АН СССР, 1988.

22. Влияние минерального состава пород разреза Уральской сверхглубокой скваяины на показания НГК. // Проблемы и перспективы ядешо-геофизиччских методов в изучении разрезов скважин: Тез. докл. Всесоюзной научн.конф. - Обнинск, 1989.

23. Особенности глубоко залегающих мезозойских отложений севера Западно-Сибирской плиты. // Советская геология. - 1991. - $ 8. (с Ехлаковым Ю.А. и ди.).

24. Новые данные по геологии нижнего девона и силура по результатам бушния Колвинской папаметпической скважины. // Советская геология. - 1991. № 8. (с Ехлаковым Ю.А. и до.).

Сдано в печать 8.2.93. Формат 60x81/16. Объем 1,5 п.л. Тираж 100. Заказ 1216.

Ротапринт Пермского государственного технического университета