Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Оптимизация технологии прогнозирования, выделения и оценки нефтегазонасыщения коллекторов в поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация технологии прогнозирования, выделения и оценки нефтегазонасыщения коллекторов в поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения"

Р Г 6 НаИЭД-производственное государственное предприятие

•j п г-u not-геофизическим работам в скважинах "ГЕРС" U Ltlil i^vj

■НПГП "ГЕРС"

На правах рукописи

КОВАЛЕНКО ВЛАДИМИР ЕВГЕНЬЕВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ, ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЦЕНКИ НШЕГАЗОНАСЫЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ В ПОИСКОВЫХ' И РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИНАХ НА ЭТАПЕ БУРЕНИЯ.

Специальность: 04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаомых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тверь - 1993

Работа выполнена в ассоциации "Нефтегазгеофизика

Научный руководитель - доктор технических наук

Лукьянов Э.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Фионов А.И.

кандидат технических наук, СНС, Мельников И.Г.

Ведущая организация; Акционерная научно-производственная

фирма "Геофизика"

Защита состоится 29 сентября 1993 г. в 12-00 часов на заседании специализированного совета Д 071.18.01 при НПП7 "ГЕРС" по адресу: 170034, г. Тверь, ул. Чайковского, 28/2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

шигак ниш "герс".

Автореферат разослан 27 августа 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор физико-математических

Л"»»»» /У) у ¿У

наук ^^>^^>--^ГлУ8Довский В.В.

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы.

Внедрение в производство прогрессивных технологий поисков и разведки полезных ископаемых, повышение уровня научного обоснования геологической оценки месторождений полезных ископаемых относится к наиболее приоритетным направлениям развития добывающих отраслей народного хозяйства, в том число нефтяной и газовой. Современный комплекс исследований, выполняемый в нефтяных и газовых скважинах, включает в себя геофизические (ГИС), гидродинамические (ГДИ), геолого-геохимические и технологические исследования (ГТИ), изучение керна, различающиеся по способу получения геологической информации.

По каждому виду исследований отечественной наукой накоплен достаточно высокий потенциал, отраженный в трудах многих исследователей (ГИС - Я-ЙБасин, Е К1 Вендельштейн, В. М. Добрынин, Е а Сохранов, Г. А. Шнурман и др.; исследования керна - С. И. Дем-бицкий, В. Ф. Малинйн, Л. К Орлов, В. И. Петерсилье, В. П. Поляков и др.; гидродинамические исследования - Е А. Бродский, П. С. Лапшин, Е Ф. Рязанцев, Г. Д. Сухоносов, Э. Б. Чекалюк, А. И. Фионов, А. Ф. Шаки-ров, Г. Г. Яценко и др. ; геолого-геохические и технологические исследования - Б. А. Александров, Ю. И. Горбачев, Э. Е. Лукьянов, ЕЕ Муравьев, Б. Е Славнитский, Л. М. Чекалин и др.). Интенсивное разбуривание новых нефтяных площадей, увеличение доли коллекторов сложного геологического строения оказали положительное влияние на развитие методики, техники и технологии исследований.

Однако потенциальные возможности как отдельных методе:.,

так и их совокупности на практике часто не реализуются. Как показывает опыт работ, объемы, технологическая последовательность, использование результатов исследований часто не оптимальны. Исследования не всегда проводятся вовремя, комплексы методов в одних случаях бывают избыточными, в других - недостаточными, получаемая информация о геологическом разрезе не точна или используется не в полном объеме. Как следствие, в ряде случаев по результатам исследований в скважине невозможно установить характер насыщения изучаемого объекта, имеют место пропуски продуктивных пластов и необоснованные спуски эксплуатационных колонн.

Насущная необходимость повышения геологической эффективности исследований, выполняемых при прогнозировании, выделении и оценке нефтегазонасыщения коллекторов в открытом стволе поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения, на основе оптимального их комплексирования с учетом потенциальных возможностей разных методов в реальных условиях их выполнения определяет акг-шьность темы диссертационной работы.

Поставленная задача может быть решена путем разработки оптимальной технологии проведения исследований.

Цель работы.

•Повышение информативности комплекса исследований, выполняемых в поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения при прогнозировании, выделении . и оценке нефтегазонасыщения коллекторов путем оптимизации технологии получения и использования геолого-геохимической, геофизической и гидродинамической информации, разработки и усовершенствования отдельных методов исследования.

- 3 -

Основные задачи исследований.

.1. Анализ современного состояния исследований, выполняемых при геолого-геофизическом сопровождении бурения поисковых и разведочных скважин.

2. Анализ информативности комплекса исследований, выполняемых в поисковых и разведочных скважин на этапе бурения при современном уровне техники и методики работ.

3. Разработка технологической, схемы получения информации при прогнозировании, выделении и оценке нефтегазонасыщения коллекторов.

4. Усовершенствование схемы интерпретации результатов ГТИ при выделении нефтегазонасыщенных коллекторов.

5. Разработка методики определения характера насыщения коллектора по параметру "удельная соленость" образцов горных пород.

6. Разработка оптимального комплекса оперативных исследова-. ний шлама (керна) средствами ГТИ для решения задач прогнозирования и выделения коллекторов.

Научная новизна.

1. Обоснована и разработана оптимальная технологическая схема выполнения исследований в поисковых и разведочных скважинах.

2. Разработана схема интерпретации данных ГТИ при выделении нефтегазонасыщенных коллекторов, учитывающая направление отклонения от состояния равновесия системы "пласт-скважина".

3. Обоснована и разработана методика определения характера насыщения коллектора по параметру "удельная соленость" образцов горных пород.

Основные зашдааемые результаты.

1. Технологическая схема комплексирования геолого-геохимической, геофизической и гидродинамической информации при прогнозировании, выделении и оценке нефтегазонасьпцения коллекторов.

2. Схема интерпретации данных ГТИ, учитывающая направление отклонения от состояния равновесия системы "пласт-скважина".

3. Методика определения характера насыщения коллектора по параметру "удельная соленость" образцов горных пород.

Практическая значимость.

Внедрение разработок автора повышает информативность проводимого в поисковых и разведочных скважинах комплекса исследований, что позволяет сократить трудозатраты и стоимость геолого-разведочных работ за счет исключения случаев необоснованного спуска эсплуатационных колонн, пропуска продуктивных пластов.

Реализация результатов исследования.

Результаты диссертационных исследований реализованы в инструктивных документах и методических разработках, внедренных в объединениях государственного предприятия "Роснефть" Апро "ация и публикации работ.

По теме диссертаодонной работы опубликовано 6 статей и 1 монография (глава 1). Кроме того, автором составлены 6 сборников учебных планов и программ для обучения ИТР и рабочих по специальностям геолого-геофизичеческого профиля.

Основные положения диссертации доложены на совешднии главных инженеров предприятий ассоциации "Нефтегазгеофизика" (Томск 19&=0, сессиях секции промысловой геофизики ассоциации "Нефте-газгеофж <ка" (Уфа 1990, Пермь 1992), семинаре, проведенном ассоциацией "Нефтегазгеофизика"и фирмой "ЕХ-ШЗ"США (Москва 1992).

- 5 -

Фактический материал и личный вклад автора.

Диссертация является итогом аналитических исследований выполненных автором по материалам, опубликованным в печати, отчетам о работе по тематике диссертации лабораторий научно-иссле-довательких организаций, отчетам о производственной деятельности и опытно-методических работах предприятий ассоциации "Нефтегазгеофизика", материалам исследования скважин методами ГИС, ШГГ, ГШ При непосредственном участии автора выполнены работы по изучению'параметра "удельная соленость" керна и шлама (80 исследований) и спектров нефтей, пластовых флюидов, отобранных ШТГ, буровых растворов (120 исследований).

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю работы доктору технических наук Э. Е. Лукьянову, кандидатам геолого-минералогических наук JL М. Чекалину, С. В. Кожевникову, А. Ф. Шакирову, кандидату технических наук Г. Д. Сухоносову за научные консультации, ценные замечания, сотрудничество и помощь в проведении исследований, а также всем сотрудникам АО "Саратов-нефтегеофизика", оказавшим помощь при проведении экспериментальных исследований и обработке полевых материалов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и 4 приложений. Объем работы - 175 страниц текста, 16 таблиц, 31 рисунок, список литературы содержит 78 наименований.

Во введении кратко изложено состояние проблемы.

В первой главе рассмотрены современное состояние, тенденции развития, а также основные задачи ГТИ, ГИС, ГДИ и технологическая последовательность их выполнения при изучении геологи-

ческого разреза скважин на этапе бурения.

Приведены характеристики объекта исследований, которым для ГИС И ГДИ являются горные породы в естественном термодинамическом состоянии в прилегающей к скважине области; для ГТИ -буровой раствор, шлам, керн, параметры процесса бурения. Отмечены сильная изменчивость свойств горных пород в силу различия условий образования и постседиментационных процессов, а также влияние параметров промывочной жидкости (ПЖ) и процесса бурения на результаты исследований. Все это обуславливает избирательную возможность методов исследования при решении геологических задач. Сложность и непостоянство во времени процессов, происходящих в скважине и прискважинной зоне пород, требует, кроме того, применения оптимальной технологической последовательности выполнения комплекса исследований.

Далее рассматривается состояние отдельных методов исследований.

Отмечено, что данные ГИС, характеризуя разрез скважины, без пропуска интервалов, обладая высокой точностью определения глубин залегания пластов (0.1%) и вертикальной разрешающей способностью СО. 5 м для большинства методов ГИС, а отдельных методов - 0.3 м), обеспечивают эталонное расчленение разреза и являются основой для его документирования. С материалами ГИС по глубинам увязываются результаты других видов исследований.

Состав комплекса методов, выполняемых в каждой конкретной скважине, определяется в соответствии с "Типовыми и обязательными комплексами геофизических исследований поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин", согласно которым по всему перспективному интервалу разреза должны бьггь проведены деталь-

ные исследования вне зависимости от установления по данным априорной информации факта наличия или отсутствия в нем продуктивных пластов. Однако выполнение комплексов не всегда обеспечивает достоверное решение • задач нефтепромысловой геологии; исследования по специальным технологиям также не во всех случаях дают желаемый результат.

Технология получения геологических характеристик горных пород по данным ГИС предусматривает двойное моделирование: построение ■ геофизической и петрофизической моделей (для перехода от измеренных кажущхся к фактическим геофизическим и от них -к геологическим параметрам), что может привести к снижению достоверности и точности получаемых результатов. Поэтому последние должны контролироваться данными других видов исследований.

Информация о литологии, пористости и структуре порового пространства (исключая крупную кавернозность и трещиноватость), получаемая по данным изучения керна при условии представительного его выноса, может служить эталонной. Однако приведенные в диссертации данные об отборе керна в различных районах страны указывают на непредставительность определений параметров горных пород (на долю продуктивных пластов приходится в среднем около 45% интервала бурения с отбором керна, при выносе 52%), что является их основным недостатком. При этом, буровые организации практически не заинтересованы в обеспечении качества отбора и повышении выноса.

Отбор образцов горных пород из стенок скважины приборами на кабеле (ОГ) в определенной степени может исправить положение. Однако его применение ограничено, в основном, Урало-Швол-жьем. При этом, ПО "Башнефтегеофизика" выполняет 50%, а "Куйбы-

шевнефгегеофизика" и "Татнефтегеофизика" - 40% общего объема отбора Применимость ОГ огранична трудностью отбора пород, залегающих на больших глубинах, сильным влиянием кавернозности и трендаоватости на результаты исследований.

Исследования керна проводятся в лабораториях научно-исследовательских и производственных организаций разной направленности работ, что обуславливает различие в глубине, комплексности и содержании анализов, и приводит к тому, что надежные петрофи-зические связи обычно получают только на конечном этапе разведки месторождения.

Гидродинамические исследования испытателями пластов на трубах (ГДИ-ИПТ) позволяют проводить глубокое изучение пластов, получать большие объемы пластового флюида и требуют значительных затрат времени на выполнение операций. Стоимость работ высока, особенно в глубоких скважинах. По данным метода устанавливают наличие коллектора в интервале исследования, определяют его интегоальную фильтрационную характеристику, характер насыщения, свойства пластового флюида

Для выполнения ГДИ-ИПГ в разных геолого-технических условиях разработано несколько технологий проведения испытаний, позволяющих получать достоверные результаты практически в любых горно-геологических условиях.

Анализ более 1100 ГДИ-ИПГ позволил получить статистические данные. Технически удачными оказалось 87.5 % испытаний, однозначные результаты получены в 78 X случаев. Протяженность большей части интервалов превышала 25 м, в то время как нормативными документами при исследовании нефтегазонасыщенных объектов не рекомендуется испытывать интервалы толщиной более 10 м. В 32 7.

случаев получения неоднозначных результатов испытания проводились .с недостаточной депрессией. 50% неудачных исследований произошло из-за негерметичности пакеровки. Бее это подтверждает необходимость более тщательного планирования и контроля процесса проведения ГДИ-ШГ.

Второй модификации гидродинамических исследований -ГДИ-ОПК присущи детальность, малая глубина исследований, возможность точно увязать по глубинам полученные результаты с материалами ГИС. Незначительные затраты времени (0.5-1.5 часа на одну операцию) и невысокая стоимость работ позволяют увеличить число исследуемых объектов и более полно осветить разрез.

Возможность получить достоверные результаты ограничена в случаях, когда структура породы не позволяет достичь герметичности участка исследования (кавернозные породы, макротрещины).

Метод применяют для-выделения коллекторов, определения характера их насыщения. Особую ценность ГДИ-ОПК имеет при выделении ГЖК, что по данным ГИС из-за влияния неоднородности пород или близости информативных параметров пластовых флюидов удается осуществить не всегда

Метод ГДИ-ОПК включен в "Типовые и обязательные комплексы ... ", однако в районах деятельности ассоциации "Нефтегазгео-физика" распространения не получил. Исследования проводятся только в трех районах: Татарстане - 85%, Кош республике и Саратовском Поволжье - 15% общего объема исследований.

При рассмотрении современного состояния ГТИ отмечено, что результатом исследований может быть решение широкого круга геологических и технологических задач. Приведена краткая характеристика применяемых методов исследования свойств бурового раст-

вора, шлама и керна, регистрируемых параметров процесса бурения.

Отмечено, что ГТИ входят в состав обязательного комплекса исследований и подлежат выполнению в перспективных интервалах всех поисковых и первых 2-3 разведочных скважинах каждой площади. Нормативными документами определены составы комплексов методов (основных и дополнительных) ГТИ, предназначенных для решения каждой конкретной задачи. При этом, основной объем ГТИ приходится на эксплуатационные скважины Западной Сибири, а в целом ГТИ охвачено не более 20 % объемов поисково-разведочного бурения в отрасли.

Анализ результатов ГТИ позволил сделать вывод об их высокой эффективности. Так, из нерекомендованных службой ГТИ интервалов притоки нефти и газа получены не более, чем в 3% от числа испытанных объектов. Там, где выполнялись ГТИ, не отмечено ни одного случая необоснованного спуска эксплуатационной колонны. Скважины, на которых проводятся ГТИ, строят,- как правило, с ускорением 9-15%.

За рубежом на основании данных ГТИ решают широкий круг геологических и технологических задач. , При этом, непосредственно на скважине принимаются управляющие решения, касающиеся процессов ее бурения и исследования. Так, геолог, выполняющий исследования ПЖ и шлама, при получении данных о нефтегазонасы-щении пород наделен полномочиями остановить бурение и дать указание начать отбор керна или провести испытание. После<подъема керна и его экспресс-анализа, с учетом имеющейся информации о разрезе, он вправе самостоятельно принять решение о последующих работах в скважине.

В отечественной практике бурения данные, полученные на ос-

нове информации ГТИ, носят рекомендательный характер, для буровой бригады являются необязательными и часто игнорируются.

Проводимые геофизической службой отрасли исследования в скважинах представляют собой непрерывный процесс получения геолого-геофизической информации. Представлены два варианта технологической последовательности выполнения исследований и использования информации, получаемой в процессе бурения: в скважинах, в которых ГТИ не проводятся, и в скважинах, где ГТИ включены в комплекс исследований.

Отмечено, что первый вариант является наиболее типичным. Использование в полной мере потенциальных возможностей второго варианта скорее исключение, чем правило, так как не созданы организационно-правовые и экономические условия, обеспечивающие его выполнение. Так, ГТИ проиодят только в 20 % разведочных скважин, к тому же обычно-не по всему стволу, а только в интервалах отложений, априорно считающихся перспективными, что может привести к пропуску продуктивных пластов в неохваченных исследованиями отложениях. Только в последнее время в ГТН стали появляться записи о том, что планируемые интервалы отбора керна и ИЩ могут быть уточнены по данным ГТИ, однако, нормативных документов, обязывающих выполнять это требование, нет, а рекомендации ГТИ часто не учитывают.

В качестве примера рассмотрен процесс получения информации и ее использования в скв. Васнецовская 13 (Саратовское Поволжье) , в которой из-за игнорирования рекомендаций ГТИ в процессе бурения едва не был пропущен нефтенасьпценный пласт. Его испытание было проведено по настоянию службы ГТИ только после окончания бурения. В скважине, кроме того, были выполнены ненужные

операции по исследованию разреза.

Из представленья в главе материалов следут, что большинство негативных факторов, возникающих при изучении горных пород, связано с существующей технологией изучения геологического разреза скважин, повышение эффективности которой требует совершенствования всех ее составляющих и может быть обеспечено только на основе повышения информативности комплекса исследований скважин, создания условий для оперативного получения информации о вскрываемом разрезе, применения оптимальной технологической последовательности проведения исследований.

Далее ставятся задачи, подлежащие выполнению автором, решение которых позволит повысить эффективность комплекса применяемых методов исследования.

Во второй главе рассмотрены вопросы, связанные с повышением эффективности комплекса исследований скважин на этапе бурения при прогнозировании и выделении коллекторов.

Прогеден анализ информативности разных видов исследований,■ выполняемых в скважинах при выделения коллекторов. Это позволило уточнить место и роль методов при решении этой задачи в поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения: ГТИ - ранйее обнаружение и получение наиболее общих характеристик коллекторов по технологическим параметрам, свойствам Ш и шламу, с.уточнением их по данным экспресс-анализов керна непосредственно на буровой; ГИС - уточнение границ коллекторов, получение их детальной характеристики (при наличии надежного петрофизического обеспечения); ГДИ-ИПГ - подтверждение наличия или отсутствия шестов-коллекторов в интервале исследования, определение их . гидродинамических параметров.

Информативность исследований, в значительной мере, зависит от времени их проведения относительно момента вскрытия изучаемых отложений. С целью своевременности выполнения исследований, а также принятия мер по обеспечению оптимального режима вскрытия перспективных пластов необходимо в процессе бурения прогнозировать расстояние от текущего забоя скважины до объекта исследования, что осуществляется по данным ГТИ с помощью прогнозно-ориентирующей модели геологического разреза скважины, построенной по результатам ГТИ, ГИС, выполненных в близлежащих скважинах, и сейсморазведки.

Показана методика—составления прогнозно-ориентирующей модели и рассмотрены вопросы степени достоверности прогноза глубин залегания границ пластов, определяемой сложностью строения изучаемого месторождения.

' Рассмотрены вопросы использования данных изучения шлама для литофациального анализа. Особенности состава, генезиса и условий осадконакопления диктуют необходимость применения существенно разных подходов (а, следовательно, и методов исследования) при фациальном анализе Терригенных и карбонатных пород.

Фациальнос происхождение терригенных коллекторов определяется. при комплексировании данных ПС, ГК и кавернометрии, отражающих распределение зерен. Последние могут быть также установлены непосредственно при микроскопическом изучении шлама.

Для карбонатных пород более ощутимую роль играет вещественный состав (глинистость, кремнистость и т.д.). Кроме того, фациальное замещение в карбонатных тошщх обычно сопровождается изменением толщины одновоз'растных отложений, что в ряде случаев облегчает индикацию карбонатных фаций по шламу. Предложены

комплексы методов ГТМ, позволяющие решать вопрос о фациальной принадлежности карбонатных пород в разных условиях.

С целью разработки оптимального оперативного комплекса исследования шлама (керна) методами ГТИ при решении задачи выделения коллекторов в процессе бурения, выполнены исследования, целью которых являлась оценка информационных возможностей, экспрессности выполнения анализов, погрешности измерения параметров, степени экологической безопасности. Выводы, полученные автором в 'ходе проведенных работ, позволяют рекомендовать для включения в комплекс методов оперативного анализа шлама и керна следующие методы: основные - макро и микроизучение пород, плот-нометрия и оценка пористости, ИК-епектрометрия; дополнительные - ЭПР-спектрометрия, карбонатометрия. Кроме того, учитывая, что далеко не во всех случаях параметры, определенные в результате исследования шлама или измельченного керна, можно с достаточной степенью достоверности отнести ко всему объекту исследований, аппаратный комплекс ГТИ обязательно должен быть дополнен аппаратурой и оборудованием, позволяющими оперативно проводить оценку пористости и проницаемости коллекторов на стандартных образцах керна.

В третьей главе рассмотрены вопросы совершенствования методических приемов определения характера насыщения коллекторов.

Проанализирована информативность разных видов исследований, выполняемых в скважинах при определении характера насыщения пород, в результате чего уточнены их место и роль при решении этой задачи в поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения. Сделан вывод о том, что правильно подобранный комплекс методов ГТИ позволяет при соответствующем построении технологии

исследований, практически в любом случае идентифицировать наличке в изучаемом разрезе нефтегазонасьпценых интервалов и в подавляющем большинстве - тип насыщающего флюида. Подтверждено, что при оценке нефтегазонасыщения коллекторов задачей ГТИ является раннее обнаружение продуктивного пласта и получение информации о типе флюида или возможности наличия залежи в близлежащей области изучаемых отложений с уточнением результатов исследований по данным экспресс-анализов керна, выполняемых непосредственно на буровой техническими средствами ГТИ; РИС - уточнение границ нефтегазонасыщенной зоны коллектора и количественного содержания нефти и, газа (при наличии надежного петрофизи-ческого обеспечения);- ГДИ - подтверждение наличия в разрезе нефтегазонасьлденных пластов, определение типа флюида, промышленной значимости объекта исследования.

С целью расширения области использования данных о параметрах бурового раствора при решении геологических и технологических задач в процессе бурения проведены исследования по определению применимости в этом направлении микроволнового (СВЧ) излучения, для чего в условиях скважины опробован разработанный в А/О "ИМС" (Инфракрасные и микроволновые системы) СВЧ-измеритель состава бурового раствора, позволяющий проводить измерения диэлектрической проницаемости и минерализации жидкостей в диапазоне 1-25 отн.ед. и 0. 5-100 г/л соответственно.

В результате выполненных работ уточнена область область применения метода: установление наличия в разрезе скважины неф-тегазонасыщенных интервалов; фиксирование появления на устье скважины газированной пачки раствора (одного из признаков пред-выбросовой ситуации), определение наличия притока в скважину

- 16 -.

высокоминерализованной пластовой воды и оценка ее дебита; уточнение механизма газообогащения ПЖ; уточнение времени движения порции бурового раствора в скважине, что позволяет осуществить более точную привязку результатов исследований параметров Ш и шлама к разрезу скважины. Приведена формула, позволяющая при известной минерализации пластовой воды оценить дебит притока. Построен график зависимости изменения уровня минерализации рас-створа от дебита притока пластовой воды при различных расходах.

С целью поисков новых критериев определения характера насыщения пластов оценена возможность применения для этого данных о минерализации жидкости, находящейся в порах керна и шлама. В качестве информативного использован параметр, названный автором "удельной соленостью" керна (шлама), численно равной массе солей пластовых флюидов, приходящейся на единицу массы образца породы в сухом состоянии в [мг/кг], выведена формула, разработана методика определения параметра "удельная соленость", показана возможность оценки по нему Кв в случае значительного превышения минерализации остаточной воды над минерализацией ПЖ. Приведены результаты оценки по указанному параметру Кнг, подтвердившие возможность испольвовать параметр "удельная соленость" в .»мплексе с дополнительными критериями для оценки перспективности разреза, а при наличии данных о минерализации

I

пластовых вод продуктивных отложений давать количественную характеристику нефтегазосодержания. Тем самым найден дополнительней поисковый признак выявления залежей нефти и газа

С целью оценки возможности использования ИК-спектрометрии пластовых флюидов при решении оперативных задач ГТИ с участием автора проведены исследования нефхей различных месторождений

- 17 -

Саратовского Поволжья, а также пластовых вод и ПЛ.•

Изучение спектров нефтей показало, что все нефти имеют миграционное происхождение, спектры нефтей из разных скважин одного месторождения близки по форме кривых ИК, а из одновозра-стных отложений, но ра°чых месторождений различаются.

Возможность идентификации и классификации нефтей методом ИК-спектрометрии приобретает особую ценность в случаях получения притока пластовой воды со следами УВ. Путем экстрагирования УВ можно извлечь из воды, исследовать и получить однозначный результат. Влияние веществ, добавляемых в буровой раствор, можно устранить путем сравнения ИК-спектрограш, полученных по данным изучения бурового раствора до и после его нахождения в скважине. Так как спектры приконтурных и законтурных нефтяных :вод и вод, не связанных с залежью, различаются, то анализ пластовых флюидов, полученных при испытании скважин, позволит оценить возможность наличия залежи нефти по латерали вблизи от испытанного интервала изучаемых отложений.

Другим направлением применения ИК-спектрометрии является анализ УВ, извлеченных из керна и шлама с целью оценки их принадлежности к эпигенетичным - связанным с залежью или сингене-тичным и окисленным УВ.

Результаты выполненных исследований проб пластовых флюидов, полученных при ИПГ, УВ, извлеченных из шлама, и бурового раствора, приводятся.

Количественная интерпретация данных газового каротажа основана на предположении, что газообогащение раствора происходит за счет газа, выделяющегося из шлама, при его движении на поверхность в потоке бурового раствора Однако, если в скважину

• • - 18 -происходит поступление пластового флюида, го газонасыщенность может быть больше, чем в случае "классического" механизма газообращения. Также иногда наблюдаются значительные по амплитуде газовые аномалии, приуроченные к водонасьпценным пластам, в которых газ находится в диспергированном состоянии. В последнем случае газовый фактор воды может достигать 50 и более мЗ/мЗ, и содержащая газ вода являться объектом добычи. Так как при заполнении порового пространства водой с диспергированным газом имеет место двухфазная среда, поддающаяся меньшему оттеснению, чем при чисто газовом характере насыщения, то объем поступившего в раствор газа может быть больше, чем при разбуривании газоносного пласта.

С участием автора предложены критерии интерпретации результатов газового каротажа в этих условиях.

фи условии, что- газовый фактор флюида (Гф) меньше, чем верхний предел растворимости УВ газа в воде при пластовых условиях (Гр), наблюдается приток пластовой воды с растворенным газом. Если газовый фактор находится в пределах между Гр и предельными значениями газового фактора для воды с диспергирован-' ным газом (Гд), имеет место поступление воды с диспергированным газом. И наконец, если Гф больше Гд, то из пласта поступает свободный газ. В случае сопровождения притока увеличением соле-

I

ности раствора - вскрыто ; два приточных объекта: водонасыщенный и газоносный пласты. Предложена методика расчета газового фактора флюида, позволяющая оценить фазовой состояние газа.

Четвертая глава посвящен^ вопросам разработки технологической схемы выполнения комплекса исследований и результатам применения ее элементов.

Предложена функциональная схема исследований, позволяющая повысить.геологическую эффективность и экономические показатели бурения и исследования скважин, суть которой сводится к следующему.

В период подготовительных работ к бурению глубокой скважины разрабатывается проект по технологии проводки и исследования скважин, предполагающий наряду с достижением высоких технико-экономических показателей, создание условий, благоприятных для проведения исследований. Геологическая часть проекта дополняется прогнозно-ориентирующей моделью разреза и программами работ по ГТИ, ГДИ, гас, отбору и анализу керна, определяющими состав комплексов методов с обоснованием целесообразности применения каждого из них, режимы работ С для технологических операций) , интервалы исследований. Благодаря этому создаются предпосылки для обеспечения качественного и своевременного проведения исследований и эффективного решения геологических задач. Программы работ могут быть уточнены в любой своей части по мере поступления новой информации о геологическом разрезе и изменения условий проведения исследований.

В процессе бурения задачи исследований для скважин, бурящихся. в регионах с установленной и неустановленной нефгегазо-носностью, на начальном этапе будут различаться. Для первых -корректировка представлений о геологическом строении изучаемого объекта, выделение в нем потенциально перспективных интервалов, установление в последних наличия продуктивных пластов и опреде-лениие их характеристик. Для вторых - изучение геологического строения объекта, выделение зон, благоприятных для генерации и накопления углеводородов, установление в них наличия потенци-

ально продуктивных интервалов, и затем - по той же схеме, что и в предыдущем случае.

Управление процессом получения информации происходит по данным ГТИ на основании: прогнозирования расстояния от текущего забоя скважины до перспективного объекта, определения момента вскрытия его кровли, предварительной оценки характера насыщения и коллекторских свойств (по данным экспресс-исследований ПК, шлама, керна, технологическим параметрам), корректирования интервалов отбора керна, выполнения ГДИ, ГИС, уточнения режимных параметров ГДИ, контроля процессов отбора керна и ГДИ, контроля технологических параметров бурения и характеристик буровых растворов с целью обеспечения оптимального режима бурения скважины, ее безаварийной проводки и создания благоприятных условий для выполнения исследований.

Параллельно с этим, в зависимости от степени изученности исследуемой площади осуществляется: решение вопросов, связанных с фациальной диагностикой коллекторов, формой и простиранием коллекторских тел, выделением перспективных толщ и прогноз возможности наличия в них продуктивных пластов, а также лабораторные исследования керна, шлама для петрофизического обеспечения ГИС и работ по подсчету запасов.

Схематично показана стратегия технологии выполнения исследований в скважине, из которой наглядно видно, что управление всей работой осуществляется на основе данных ГТИ, а каждый предыдущий этап исследований является основой для проведения последующего, в результате чего, обеспечивается своевременность их проведения и исключаются ненужные операции по исследованию раз-

реза скважины, что приводит к повышению геологических и экономических- показателей бурения скважины.

Новые методы исследования и критерии, рассмотренные выше, позволили предложить усовершенствованную, интерпретационную схему оценки характера насыщения по комплексу методов ГТИ.

Предложена схема интерпретации данных ГТИ в случаях как нефильтрационного, так и фильтрационного механизмов газообогащения бурового раствора, что позволило классифицировать вскрываемые скважиной объекты по степени перспективности не только на классические типы (газ, нефть, вода), но и выделить промежуточные градации, такие как диспергированный газ, пластовая вода с растворенным газом и др. Отличительной особенностью предлагаемой схемы является возможность оценивать по данным ГТИ направление смещения от состояния равновесйя в системе "пласт-скважина" и проводить количественную интерпретацию данных газового каротажа в условиях фильтрационного поступления флюида в ПШ.

Рассмотрены вопросы организации проведения исследований и получения, обработки и перемещения информации, для чего проанализированы функции всех подразделений, участвующих в процессе проведения исследований в скважинах на этапе их бурения, и предложены проекты технологических и организационных структур, позволяющих в условиях сложившейся практики получения информации о горных породах в бурящихся скважинах реализовать оптимальную технологию выполнения комплекса исследований.

Представленные структуры отражают технологию работ на трех стадиях бурения скважины: до вскрытия, в момент вскры-перспективного пласта и во время бурения в пределах продуктивного пласта, и определяют порядок организации проведения

исследований и прохождения всей информации. В их основе лежит координация хода выполнения исследований единым Центром по управлению процессом строительства скважины и передача ряда управляющих функций службе ГТИ.

Во второй половине четвертой главы показаны примеры реализации на практике элементов оптимальной технологии выполнения исследований.

Подробно описана прогнозно-ориентирующая модель каменноугольных и девонских отложений скв. Западно-Степная 2 (Саратовское Поволжье), с которыми связана нефтегаэоносность. Исходя из особенностей строения месторождения, выбраны реперы, необходимые для прогноза глубин потенциально-продуктивных пластов.

В качестве примера реализации оптимальной организации выполнения комплекса исследований, рассмотрены результаты, полученные при бурении скв. Михалковская 16. По данным ГТИ оперативно осуществлялась корректировка представлений о геологическом строения вскрываемых скважиной отложений, что позволило сократить общее количество интервалов, подлежащих бурению с отбором керна и приходящихся в этой скважине на неколлекторы, и испытаний непродуктивных объектов. Из запланированных в ГТН 23-х интервалов отбора керна он был произведен только в 5 , а испытания из 15 - в 3-х, за счет чего экономия времени по скважине глубиной 2200 м составила 25 суток.

Рссмогрены примеры применения ИК-спектрометрии и параметра "удельная соленость" для определения характера насыщения и параметра "удельная соленость" ,для разделения продуктивной и непродуктивной частей пласта в скв. Васнецовская 11. По данным ИК-спектрометрии объект исследования углеводородов в подвижном

состоянии не содержит, в то время как верхняя часть пласта характеризуется низкими, а нижняя повышенными значениями параметра "удельная соленость". Совместная интерпретация данных обоих методов позволила сделать вывод о газонасыщенности верхней части пласта и водонасьпценности нижней (наличие газовой залежи подтверждается данными газового каротажа). Кроме того, по параметру "удельная соленость" отбивается ГШ, что. по данным газового каротажа установить не удается (весь пласт выделился повышенной аномалией). Место положения ГБК подтверждено данными ГИС.

Исследование образцов керна из скв. Тарковская 1, доставленного оперативно со скважины с подозрениями на нефтегазо-носность (по запаху и'цвету), методом ИК-спектрометрии, позволило доказать отсутствие в нем подвижной нефти, что подтверждалось последующим ГИС и ШГГ.

Моделирование геологического строения изучаемого объекта и внедрение комплексной технологии выполнения исследований показано на'примере исследования скв. Южно-Белогорской 11.

На скважину составлена прогнозно-ориентирующая могль, программы работ по ГТИ, ГДИ, ГИС.

Имеюшэяся информация позволила в процессе бурения сделать прогноз о характере насыщения еще не вскрытого рифового тела. Анализ материалов по ранее пробуренным скважинам показал наличие зависимости характера насыщения рифовых отложений от толщины покрышки. Притоки углеводородов были подучены только в тех случаях, когда толщина покрышки составляла 28-44 м, как только она превышала эти пределы, скопления углеводородов не обнаруживались. Так как вскрытая толвдна покрышки на бурящейся скважине уже превышала 50 м, а такие на основании данных газового каро-

тажа (фоновые концентрации), сделано предположение о непродуктивности отложений франского яруса, что было подтвержено при вскрытии отложений. •

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В итоге исследований, проведенных по теме диссертации, были получены следующие результаты.

1. Осуществлен анализ современного состояния состояния технологии выполнения исследований в поисковых, и разведочных скважинах на этапе бурения.

2. Осуществлен анализ информативных возможностей разных методов комплекса исследований, выполняемых в скважинах при прогнозировании, выделении и оценке нефтегазонасыщения коллекторов.

3. Предложена методология комплекеирования, обоснована и разработана технологическая схема выполнения исследований, выполняемых в поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения.

4. Предложены критерии и разработана интерпретационная схема оценки характера насыщения коллекторов по данным ГТИ, учитываются переменные по направлению отклонения от состояния равновесия в системе "пласт-скважина".

5. Научно обоснована и разработана методика определения характера насыщения коллектора по параметру "удельная соленость" образцов горных пород.

6. Разработана методика определения характера насыщения коллекторов и типа углеводородов на основе изучения спектров проб пластовых флюидов, полученных при ГДИ.

7. Результаты диссертационных исследований реализованы в инструктивных документах и методических разработках, внедренных в объединениях государственного предприятия "Роснефть".

Список работ, опубликованных по'теме диссертации.

1. Геолого-технологические исследования и качество строительства скважин. Нефтяное хозяйство N 1, 1990. с. 13-16, (совместно с Пейсиковым КХ В. , Шакировым Р. А. )

2. Геофизические работы в скважинах. Учебник. М., Недра,

1992. 223 с. Глава I.

3. H вопросу оптимизации технологии выполнения исследований в поисковых и разведочных скважинах на этапе бурения. Ротапринт. Тверь, НПГП "ГЕРС". 1993.

4. Оценка природы геохимических аномалий, регистрируемых стандартным комплексом ГТИ по данным ИК-спектрометрии. Деп. в ВНШОЭНГ. 1993. (совместно с Чекалиным Л. М., Кожевниковым C.B., Гориной Г. М. ).

5. Минерализация жидкости горных пород - дополнительный критерий оценки нефтегазоносности разреза при геолого-технологических исследованиях скважин. Ротапринт. Тверь, НПГГГТЕРС".

1993. (совместно с Чекалиным Л.М., Кожевниковым С. Е).

6. Исследование параметров бурового раствора СВЧ-методом при ГТИ скважин. Деп. в ВНИИОЭНГ. 1993. (совместно с Чекалиным Л. М. , Кожевниковым С. В. , Гуревич М. С. ).

7. Критерии интерпретации результатов газового каротажа, учитывающие направление отклонения от равновесного состояния системы "пласт-скважина". М. , Геофизика, N2 1993. (совместно с Кожевниковым С. В. , Чекалиным Л. М. ).

8. Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности. К , Недра 1993. (в составе"авторского коллектива).