Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Построение петрофизических моделей фильтрационно-емкостных свойств текстурно неоднородных терригенных коллекторов

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

Автореферат диссертации по теме "Построение петрофизических моделей фильтрационно-емкостных свойств текстурно неоднородных терригенных коллекторов"

о ^

Мш1истерство общего и профессионального образования Российской / Федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

На правах рукописи

БЕЛЯКОВ ЕВГЕНИЙ ОЛЕГОВИЧ

ПОСТРОЕНИЕ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ ТЕКСТУРНО НЕОДНОРОДНЫХ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

(на примере отложений АВ) Самотлорского и БТ Яро-Яхинского и Заполярного месторождений)

Специальность: 04.00Л2 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Тюмень -1998

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете на кафедре геофизических исследований скважин

Научный руководитель: - кандидат геолого-минералогических наук, доцент Ефимов В. А.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Кожевников Ю. А.

кандидат геолого-минералогических наук, Теплоухов В. М.

Ведущая организация: ОАО "ЗапСибГеоНАЦ"

Защита состоится 23 апреля 1998 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д064.07.01 в Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ.

Автореферат разослан 23 марта 1998 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук, профессор — Дорошенко А. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Значительные запасы углеводородов в Западной Сибири приурочены к неоднородным в структурном и текстурном отношении терригенным горным породам-коллекторам. Для этого типа коллекторов характерны значительные вариации фильтрационно-емкостных и физических свойств. В связи с этим повышение достоверности интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС) невозможно без научно-обоснованных способов оценки подсчётных параметров, основанных на петрофизических моделях, учитывающих структурные и текстурные особенности. Структурная и текстурная неоднородность горных пород, отражается различными соотношениями масштабных элементов, слагающих геофизическую среду. В ней существует взаимодействие как между отдельными масштабными единицами (элементы структуры и текстуры), так и между масштабами и формой элементов текстуры и размерами исследуемых объёмов (пласты, образцы керна).

Целью работы является повышение достоверности количественной интерпретации данных ГИС для текстурно-неоднородных терригенных пород-коллекторов нефти и газа путём разработки петрофизических моделей их фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС).

Основные задачи исследований:

• Исследование структурных и текстурных особенностей терригенных горных пород-коллекторов с позиций их влияния на ФЕС.

• Сравнительный анализ основных методик определения коллекторских свойств текстурно-неоднородных пород.

• Моделирование структурных и текстурных особенностей горных пород системами, состоящими из разномасштабных элементов. Изучение поведения эффективных свойств систем в зависимости от формы элементов, соотношений их масштабов между собой и системой.

• Построение петрофизических моделей фильтрационно-емкостных и физических свойств текстурно неоднородных горных пород-коллекторов.

• Опробование полученных выражений для определения коллекторских свойств текстурно неоднородных горных пород-коллекторов.

Методы исследования.

В основу работы положены результаты петрофизических исследований более 2000 образцов керна, выполненные на кафедре геофизических исследований скважин Тюменского государственного нефтегазового университета, а также в лабораториях литологии и физики пласта ЦЛ Главтюменьгеологии и отделе петрофизики института СибНИИНП. Моделирование систем, отражающих структурные и текстурные особенности горных пород, и определение их эффективных проводящих свойств осуществлялось на ЭВМ с использованием методов Монте-Карло и представлений теории перколяции. В процессе выполнения работы широко применялись методы математической статистики и оптимизационные методы решения систем нелинейных уравнений.

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:

• разработан способ компьютерного моделирования структурных и текстурных особенностей горных пород как перколяционных систем; дано количественное описание эффективных свойств систем с учётом масштабных взаимодействий;

• разработаны петрофизические модели фильтрациоино-емкостных и физических свойств текстурно неоднородных горных пород-коллекторов.

Практическая ценность работы заключается в разработке петрофизнческого обеспечения интерпретации данных ГИС для определения подсчётных параметров "рябчиковых" пород отложений АВ1 Самотлорского месторождения, а также цеолитосодержащих пород отложений БТ Яро-Яхинского и Заполярного месторождений.

Основные защищаемые результаты.

• Методика компьютерного моделирования структурных и текстурных особенностей терригенных горных пород перколяционными системами и полученные при этом закономерности для эффективных свойств систем.

• Петрофизические модели фильтрациоино-емкостных и физических свойств "рябчиковых" пород-коллекторов отложений АВ) Самотлорского месторождения и цеолитосодержащих горных пород-коллекторов отложений Б'Г Яро-Яхинского и Заполярного месторождений.

Апробация и публикация работы.

Основные результаты работы докладывались па Международной научно-технической конференции "Нефть и газ Западной Сибири" (Тюмень, 1996), на XIV Губкинских чтениях (Москва, 1996), на семинаре-совещании "Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчёте запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири" (Тюмень, 1997), на Международной геофизической конференции и выставке (Москва, 1997), на Международной специализированной выставке технологий и оборудования в области поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, транспортировки и переработки сырья "Нефть и газ-97. Конверсия и машиностроение для ТЭК" (Тюмень, 1997).

По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ.

Объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 131 странице текста и содержит 112 рисунков, 22 таблицы и библиографию из 199 наименований.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, заведующему кафедрой ГИС Тюменского государственного нефтегазового университета, к. г.-м. н., доценту В. А. Ефимову за помощь при работе над диссертацией, к. г.-м. н., доценту кафедры ГИС ТюмГНГУ А. В. Малыиакову, к. г.-м. н., профессору кафедры ГИС ТюмГНГУ Г. С. Кузнецову за практические советы и обсуждение результатов работы, зав. отделом интерпретации ГИС к. г.-м. н. Г. В. Таужнянскому и зам. ген. директора по геологии ОАО "ЗапСибГеоНАЦ" С. Ф. Панову, гл. геологу СП "УренОйлИНК" А. Н. Шоха, зав. лабораторией филиала "СургугНИПИнефть" Е. П. Кропотовой, зав. лабораторией ТюменьНИИГипрогаз к. г.-м. п., с. н. с. Ф Я. Боркуну за любезно предоставленные

материалы и консультации по Яро-Яхинскому и Заполярному месторождениям, зав, отделом петрофизики института СибНИИНП к. г.-м. н. Е. А. Романову за предоставление материалов детальных исследований физико-литологических параметров горных пород отложений АВ1 Самотлорского месторождения, а также всем сотрудникам кафедры ГИС ТгомГ'НГУ за поддержку и доброе отношение, оказанное ими автору при выполнении диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводится анализ осадочных терригенных горных пород как неоднородных сред.

Осадочные горные породы - это сложно построенные полиминеральные агрегаты, образовавшиеся в результате разнообразных петрогенетических процессов, отображающих геологическую историю конкретного объёма минерального вещества. Особенность временно-пространственных процессов, в совокупности представляющих собой геологическую форму движения материи, состоит в непрерывно-прерывистом характере протекания, различной направленности, неравномерности, различной масштабности, пространственной локализации и пр., что и обуславливает, в конечном счёте, присущую всем горным породам важную особенность - неоднородность (Г. И. Петкевич, 1972). Таким образом, под неоднородностью геологического тела понимается неравномерность распределения в нём вещества и разнообразие свойств составляющих его элементов (Г. И. Петкевич, 1974).

Причины неоднородности горных пород тесно связаны с процессами седиментации, диагенеза, тектогенеза, метаморфизма. Н. М. Страхов выделяет определённую последовательность процессов образования осадков, превращения их в горные породы и дальнейшего преобразования - петрогенез. Исходным материалом, участвующим в формировании осадочных отложений, являются обломки разнообразных пород: магматических, метаморфических, осадочных, приносимых в бассейн осадконакопления и некоторые вторичные минералы, образующиеся на последующих стадиях петрогенеза. Различные размеры породообразующих обломков, их форма и степень отсортированности обуславливают формирование первичных структурных особенностей горных пород. В зависимости от условий осадконакопления отдельные структурные разности взаимно чередуются, образуя текстурные особенности отложений. В результате постседиментационных преобразований породообразующих минералов под действием физико-химических процессов первоначальные структурные и текстурные характеристики горных пород также изменяются.

Природа неоднородности пород изменяется в процессе преобразования минерального вещества. Поданным М. В. Раца (1968) неоднородность, возникнув на начальном этапе осадконакопления, в последующем то нивелируется, то усиливается, отражая особенности преобразования осадочных горных пород на различных стадиях петрогенеза.

Кроме структурной и текстурной неоднородности осадочным горным породам присущи также фазовая и компонентная неоднородности (Е. И. Леонтьев, 1975). Фазовая неоднородность породы предполагает наличие границ раздела между

обособленными объёмами, занимаемыми каждой фазой. Молекулы каждой фазы, расположенные в приграничной области, толщина которой оценивается примерно как утроенный радиус сил молекулярного взаимодействия, образуют пограничные слои со свойствами, отличными от свойств граничащих фаз. Компонентную же неоднородность породы характеризуют еоставом твёрдой, жидкой и газообразной фаз.

При геофизических исследованиях скважин (ГИС) принято выделять ту неоднородность горных пород, которая приводит к изменению показаний методов ГИС. С этих позиций рассматривают два основных вида геологической неоднородности: макро- и микронеоднородность. Макронеодиородность - это изменчивость характеристик пласта, определяющих форму тела коллектора, т. е. толщины, расчленённости, прерывистости. Микронеоднородность - изменчивость свойств коллектора, связанная с изменением внутренней микроструктуры (пористости, проницаемости, нефтегазонасыщенности и др.) Методы ГИС позволяют выявлять в первую очередь послойные образования, т. е. изучать вертикальную неоднородность - слоистость. По размерам и сериям слоев различают (Логвиненко, 1967) макрослоистость (метровые размеры), мезослоистость (сантиметровые) и микрослоистость (миллиметровые и меньше). Для построения петрофизических моделей и использования полученных закономерностей для количественной интерпретации данных ГИС предлагается ограничиться двумя понятиями: макро- и микрослоистость (Е. И. Леонтьев и др., 1972 г.). В данном случае под микрослоистостью (микроанизотропией) понимается такое чередование тонких прослоев пород различной литологии, которое не сказывается на вертикальной дифференциации кривых всех геофизических методов, а лишь изменяет величину аномалии в целом. Под макрослоистоетыо (макроанизотропией) понимается такое чередование слоев пород, которое фиксируется на кривых геофизических методов в виде отдельных аномалий той или иной амплитуды.

Приведённое выше разграничение .имеет несколько формальный характер, поскольку различные методы ГИС имеют разную вертикальную расчленяющую способность. Это приводит к тому, что по кривым геофизических методов с большей вертикальной расчленяющей способностью выделяется, соответственно, и большее число пластов.

Величины геофизических аномалий связаны с петрофизическими характеристиками горных пород, которые в свою очередь обусловлены вещественным составом, структурой, текстурой, составом и физико-химическими свойствами пластовых флюидов. В силу этого эффективность интерпретации геофизических данных определяется степенью изученности количественных взаимосвязей между петрофизическими характеристиками и литологическими особенностями пород-коллекторов. В диссертационной работе рассматриваются характеристики изучаемых объектов, связанные, в первую очередь, с текстурными и структурными особенностями пород-коллекторов. В последующих разделах главы приводится их более детальное описание с позиций влияния на петрофизнческие свойства.

Пласты-коллекторы месторождений Западной Сибири представлены, в основном, терригенными песчано-алевролито-глинистыми горными породами полимиктового состава. Структурные особенности таких пород связаны с формой,

взаимным расположением и гранулометрическим распределением частиц, слагающих твердую фазу. В любой осадочной горной породе различают (Г. Клейн, Ф. Дж. Пстгиджон, Р. Селли) зёрна, матрикс, цемент и поры. Зёрна - это обломочные частицы, которые обычно образуют каркас осадка. Матрикс - это более мелкие обломки, которые заключены между зёрнами. Определённой границы между матриксом и зёрнами нет. В конгломератах матрикс обычно бывает представлен песчаными зёрнами, а в песчаниках он может быть представлен алевритовыми и глинистыми частицами. По происхождению выделяется (Ф. Дж Петтиджон, 1981) протоматрикс, ортоматрикс, эпиматрикс и псевдоматрикс. Первый - это захваченная в поры обломочная глина, второй - перекристаллизованный материал, третий -продукт диагенетического изменения зёрен песчаной размерности, а четвёртый -образован в результате деформации и раздавливания мягких обломков глинистых пород.

Вопрос выделения матрикса является важной проблемой, как для геологического описания, так и для построения петрофизических моделей осадочных горных пород. Процентное содержание матрикса по мнению большинства авторов составляет 15%, а верхний предел размерности - 0,02 мм.

Зёрна скелетной фракции полимиктовых песчаников и алевролитов имеют сложный минеральный состав. Типичные компоненты скелетной фракции: кварц, полевые шпаты, обломки пород. Соотношение указанных компонентов для полимиктовых пород (Т. И. Гурова, К. С. Кондина и др.) составляет 75-90% кварца и полевых шпатов и 25-90% обломков пород. Классифицируя песчаники по минеральному составу (В. Д. Шутов, 1967), горные породы исследуемых в работе отложений можно отнести к кварцевым грауваккам (пласты АВ: кварц 20-50%, полевые шпаты 20-40%, обломки пород 15-35%; пласты БТ: кварц 20-45%, полевые шпаты 20-65%, обломки пород 2-20%).

Основным цементирующим веществом песчаных и алевритовых пород Западной Сибири по данным многих авторов является глинистый материал, представленный главным образом каолинитом, хлоритом, гидрослюдой и смешанно-слойными образованиями ряда гидрослюда-монтмориллонит. Карбонатный цемент имеет подчинённое распространение.

Влияние цемента на структурные особенности заключается, в первую очередь, в характерных размерах его частиц и распределению в поровом пространстве. Глинистый цемент имеет аллотигенное, диагенетическое и эпигенетическое происхождение (И. Н. Ушатинский, О. Г. Зарипов, 1971). Наибольшими размерами частиц характеризуется эпигенетический каолинит (0,007-0,008 мм), а наименьшими - аллотигенно-диагенетический хлорит (0,0002-0,0005 мм).

Влияние структурных характеристик и вещественного состава на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов Западной Сибири исследовалось в работах Б. Ю. Веидельштейна, М. М. Элланского, Б. Н. Еникеева, Б. И. Извекова, Е. И. Леонтьева, А. Я. Малыхина, Г. С. Кузнецова, Н. И. Нефёдовой, В. Г. Фоменко, В. С. Афанасьева, Л. М. Дорогиницкой, В. А. Ефимова, Е. П. Кропотовой, В. Г. Мамяшева, Л. Н. Орлова, В. П. Сонича, В. Г. Ингермана, Е. А. Романова, В. В. Хабарова, В. М. Теплоухова, С. В. Анпенова, А. В. Мальшакова и др. Ими было получено, что фильтрационно-емкостные свойства пород определяются в основном гранулометрическим составом, содержанием в породе

цементирующего материала и его минеральным составом. Вещественный состав обломочной (скелетной) части пород на их ФЕС практически не оказывает влияния.

Крайне сложная структура порового пространства полимиктовых пород приводит к широкому распределению фильтрационно-емкостных свойств. Парные связи между различными физико-литологическими параметрами и физическими свойствами имеют низкий коэффициент корреляции (Е. И. Леонтьев и др., 1972). В связи с этим их использование для построения петрофизических моделей ФЕС зачастую не даёт удовлетворительных результатов. Возникает необходимость во вводе дополнительных параметров, характеризующих структуру порового пространства, которые вносили бы информационную нагрузку в зависимости ФЕС от физико-литологических свойств путём дифференциации полей точек по этим параметрам.

Кроме структурных неоднородностей горных пород значительный вклад в изменение физических и фильтрационно-емкостных свойств коллекторов вносят текстурные особенности. Текстурная неоднородность горных пород ещё более усложняет как количественную, так и качественную интерпретацию данных ГИС. При этом число необходимых для учёта литологических параметров, может значительно возрасти.

Изменение минерального состава, структурных признаков и характера расположения осадочного материала проявляются в отложениях в виде осадочных (седимеигационных) текстур. Осадочные текстуры подразделяются на две группы (Ф. Дж. Петтиджон, Г. Э. Рейнек, И. Б. Синх, Р. К. Селли и др.): первичные и вторичные. Первичные осадочные текстуры образуются в результате процессов осадконакопления, эрозии и деформации. Вторичные текстуры возникают в процессе диагенеза. Наиболее характерной первичной текстурой осадочных пород является слоистость, или стратифицированность, а вторичной - химические текстуры, связанные с растворением (стилолиты, коррозионные зоны, пустоты и т. д.) или нарастанием (стяжения, конкреции, кристаллические агрегаты, прожилки). В Западной Сибири встречаются как первичные, так и вторичные текстуры. Типичным примером первичной текстуры может быть "рябчиковая" текстура отложений АВ1 Нижневартовского свода, которая заключается в частом переслаивании слойков и линзовидным вкраплением глин, алевролитов и песчаников размером от мм до нескольких см. Типичной же вторичной текстурой является текстура нарастания отложений неокома на севере Западной Сибири, связанная с образованием кристаллических агрегатов цеолита. Представителями данной текстуры являются песчаники и алевролиты пластов группы БТ Заполярного и Яро-Яхинского месторождений.

Влияние текстурных особенностей отложений АВ] в первую очередь заключается в значительном ухудшении фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов (В. М. Добрынин, Б. И. Извеков, В. А. Ефимов, Е. А. Романов, и др.). Увеличение доли непроницаемых глинистых прослоев приводит к уменьшению проницаемости, пористости, увеличению остаточной водонасыщенности. При этом влияние текстуры происходит совместно с влиянием структурных особенностей песчано-алевритовых прослоев. Кроме того, размеры элементов текстурной неоднородности зачастую сопоставимы с размерами исследуемых объёмов (образцы

керна, пласты, выделяемые по ГИС), что необходимо учитывать при построении петрофизических моделей горных пород.

Для отложений БТ цеолитизированные участки формируют мелкопятнистую текстуру горной породы, которая выделяется светло - серыми включениями на фоне темного песчано-алевритового материала. Размер цеолитосодержащих пятен достигает нескольких мм. В нефтегазонасыщенных горных породах пятна не насыщены углеводородами, что отмечается визуально. Аномальность свойств цеолитосодер-жащих пород проявилась при определении открытой пористости. Установлено (Н. Н. Долматова, Л. А. Кондратьева, В. Г. Мамяшев, Е. П. Кропотова, 1989), что коэффициент пористости Кп, определённый водонасыщением, систематически выше коэффициента пористости Кп°, найденого при насыщении образцов керосином. Расхождения составляют 0,34-3,9% от объёма породы, как для продуктивной, так и для законтурной части залежи. Также получено, что разность коэффициентов пористости по воде и керосину (АКП = Кп - К„') связана с содержанием в породе цеолитов и элементов калия. Зависимость параметра пористости Рп от от коэффициента открытой пористости К„ вида Рп=ат/К„т характеризуется значениями показателя т=2,4, а коэффициента ага=0,34, что нехарактерно для терригенных пород - коллекторов неокома. Плотность твёрдой фазы пород составляет 2,61 2,68 • 103 кг/м3, что несколько ниже, чем для терригенных отложений не содержащих цеолитов.

Исследования шлифов цеолитосодержащих горных пород Яро-Яхинского и Заполярного месторождений показывают, что цеолитовые пятна являются результатом роста кристаллов в поровом пространстве породообразующих обломков каркаса породы. Объёмная доля пятен достигает 40-45 %, а объёмное содержание цеолитов - 10 - 15 %. По данным рентгеноструктурного анализа цеолит в песчаниках и алевролитах Яро-Яхинского и Заполярного месторождений представлен ломонтитом и томпсонитом. В местах отсутствия цеолита песчано-алевритовые обломки сцементированы в основном хлоритовым и карбонатным цементом. Хлорит также присутствует в цеолитовых пятнах в виде оторочки на поверхности зёрен. Объёмное содержание хлорита Кх не превышает 5-7%, а для более 80% образцов Кх составляет 1,5 - 3%. Содержание карбонатного цемента К£ не превышает 2%. Объёмное содержание цементирующего вещества К в породе колеблется от 3 до 15%. Коэффициент Кпск пористости скелета породы изменяется от 0,15 до 0,25, а относительное заполнение пор скелета породы цементирующим" материалом (г1=К/(К+Кп)=К/Кпск) составляет 0,2 0,6. При постоянном значении величины Кп породы с большим содержанием цеолитов имеют и большее значение скелетной пористости. В соответствии с этой закономерностью изменяется коэффициент Кпр и содержание в породе остаточной воды К«,. Так, при коэффициенте пористости, равном 0,12 0,15, остаточное водонасьнцение породы составляет 0,30 0,35 при содержании цеолитов 6 -г- 8% и 0,65 -г- 0,8 при Кц = 2 -ь 4%. Коэффициент К„р проницаемости при указанных значениях цеолитосодержания равен (10 -г- 20)-10"3 мкм2 и (0,5 + 0,7)-10"3 мкм2 соответственно.

Тенденция к росту газопроницаемости и уменьшении водоудерживающей способности К,0 с увеличением содержания в породе цеолитов К„ при относительном постоянстве суммарного количества всего цемента К может быть объяснена повышением количества открытых для фильтрации пор за счёт снижения

количества хлоритового и кальцитового цемента. Отмечаемая закономерность наблюдается при не очень высокой объёмной доле % в породе цеолитовых пятен. Для изученных образцов горных пород Яро-Яхинского и Заполярного месторождений величина % не превышает 0,45. При значительной величине X даже при полном отсутствии хлоритового и карбонатного цементов коэффициент газопроницаемости может быть малым, а при достижении некоторого критического значения хс порода станет непроницаемой.

Пониженная относительно других породообразующих минералов плотность цеолитов приводит к наличию зависимости минералогической и объёмной плотности породы от содержания цеолита. Данная зависимость не является практически значимой из-за малой тесноты связи и, поэтому, не может быть использована для непосредственного определения цеолитосодержания по данным о плотности породы.

Корреляционно-регрессионный анализ взаимосвязей коэффициентов открытой пористости К„, газопроницаемости К,,,, остаточной водонасыщенности Км, суммарного содержания цемента К, цеолитов Кц показывает, что только связь величии Кпр и К„ наиболее тесная. Другие статистические связи имеют низкий коэффициент, как парной, так и множественной корреляции. В связи с этим использование этих связей в практике не обосновано. Необходима разработка достоверной петрофизической модели цеолитосодержащего коллектора.

Исходя из структурно-текстурных особенностей, цеолитосодержащая горная порода представляется как песчано-алевритовый каркас, часть пор которого заполняется хлоритовым и карбонатным цементом, а другая часть - цеолитом, образующим пятнистую текстуру породы. При этом частицы цемента образуют первую масштабную сетку, скелетные зёрна - вторую, а пятна - третью.

Таким образом, основными текстурными особенностями изучаемых в диссертации объектов являются наличие непроницаемых прослоев, представленных глинистым материалом, а также текстуры, связанные с образованием кристаллических агрегатов. Структурные и текстурные особенности находятся в иерархической определённости геологических объектов согласно своим масштабным критериям. Размеры текстурных неоднородностей сопоставимы с размерами объектов исследования при лабораторных определениях фильтрационио-емкостных "свойств. " Наличие значительных структурных и текстурных неоднородностей, как правило, приводит к отсутствию тесных парных корреляционных зависимостей между ФЕС пригодных для практического использования при интерпретации данных геофизических исследований скважин. Текстурная неоднородность может как ухудшать фильтрационно-емкостные свойства (тонкослоистые породы - коллекторы), так и улучшать их (цеолитосодержащие коллекторы).

Во второй главе приведён краткий обзор современных методических подходов и требований к интерпретации методов Г'ИС в сложно построенных коллекторах, которые необходимо учитывать при решении качественных и количественных задач.

В этой же главе приводится обзор и анализ (с позиции современных методологических подходов) основных методик определения подсчётных параметров тонкослоистых коллекторов..

и

Рассмотрены основные существующие петрофизические модели и методики определения фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов отложений АВ] Нижневартовского свода.

Построением петрофизических моделей фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов отложений АВ1 и разработкой интерпретационных методик на базе этих моделей занимались в различное время в институтах ВНИИЯГГ, МИНХ и ГП, СибНИИНП, ЗапСибВНИИГеофнзика, ТюмИИ, а также в производственных организациях. При этом горная порода рассматривается как песчано-алевролито-глинистая матрица, в которой хаотично распределены непроницаемые глинистые прослои и включения. Интегральное значение пористости Кп и глинистости Кгл породы в целом, определяется средневзвешенными по объёму значениями пористости и глинистости прослоев и матрицы. Различие разработанных петрофизических моделей заключается в том, что если в одних моделях для уменьшения числа неизвестных в уравнениях часть коэффициентов, входящих в них, задаётся константами то в других, - эти коэффициенты функционально связываются между собой на основании корреляционных зависимостей, полученных в результате детального петрофизического исследования керна.

На основании сравнительного анализа методик между собой, а также сопоставлений результатов, определённых по методикам и по керну, даётся заключение о необходимости дальнейшей работы над созданием петрофизических моделей различных свойств текстурно-неоднородных, в частности, тонкослоистых горных пород-коллекторов. В первую очередь необходим учёт масштабов неоднородностей с помощью петрофизических моделей, основанных на выражениях, полученных с помощью компьютерного моделирования систем, отражающих структурные, текстурные и масштабные характеристики пород-коллекторов. При этом изучение эффективной обобщённой проводимости систем, моделирующих текстурно-неоднородные горные породы, возможно в рамках теории перколяции (основные принципы которой излагаются в главе 3), возможность применения которой при описании эффективных свойств горных пород Западной Сибири показана в работах А. В. Мальшакова и В. А. Ефимова (1984 1997 гг.).

Третья глава посвящена элементам теории перколяции и её применению при описании эффективных свойств горных пород, таких как проницаемость и электропроводность. Здесь же приведены результаты, полученные автором при компьютерном моделировании перколяционных систем, отражающих структурные, текстурные и масштабные характеристики терригенных горных пород.

При моделировании горных пород перколяционными системами необходимо учитывать особенности структурного и текстурного строения различных литотипов, присущих конкретному месторождению. В первую очередь это связано с различием текстурных особенностей. Примером могут служить различные типы слоистости отложений АВ|.

Очевидно, что соотношение размеров различных элементов неоднородности горной породы (зёрна, элементы текстуры) и размеров объектов исследования (образцы керна, пласты) может приводить к неадекватности отражения коллекторских свойств пластов с помощью керновых определений. Ввиду этого при моделировании необходимо показать, а по возможности количественно выразить

эффект, связанный с изменением коллекторских свойств при переходе от размеров образцов к мощностям пластов, выделяемых по ГИС.

Поскольку при построении моделей осуществляется формализация параметров моделируемых объектов, выделяются величины, определяющие структурные и текстурные особенности горных пород. Для структурных особенностей определяющими! параметрами считаются коэффициент скелегной пористости Кпск и относительное содержание цемента Г)ц в порах скелета породы. Для текстурных особенностей определяющими параметрами являются объёмная доля % и степень вытянутости с=е/с1 (с и <1 -размер прослоя соответственно вдоль и поперёк направления протекания) текстурных элементов. Структурные особенности моделируются бидисперсной системой, а текстурные свойства, связанные с наличием непроницаемых прослоев, - перколяционной системой, состоящей из вытянутых вдоль направления протекания элементов.

Бидисперсную систему, конструируют следующим образом (А. В. Неймарк, 1989, А. В. Мапьшаков, 1989). Сначала разыгрывают обычную перколяционную систему с микроскопическим размером а (например двухмерную мозаику или трехмерную укладку), каждый элемент которой с вероятностью р является проводником, а с вероятностью (1-р) - изолятором. Эту систему называют первичной перколяционной системой. Затем случайным образом в ней располагают проводящие (А. В. Неймарк, 1989) либо непроводящие (А. В. Мальшаков, 1989) включения размером Ь. Под порогом перколяции бидисперсной системы рс понимают критическую- долю проводников в первичной системе, при которой образуется их бесконечный кластер (БК).

Автором проведено изучение бидисперсных систем конечного размера для выяснения влияния соотношений размеров Ь/Ь, Ь/а на образование прогекаемого кластера (ПК). Принципиальное различие между протекаемым и бесконечным кластером заключается в том, что первый возникает в системах конечных размеров и стремиться стать бесконечным при Ь—к-о. Задача решалась численно путём моделирования методом Монте-Карло перколяционных систем, состоящих из непроводящих элементов характерных размеров Ь/а=5, 10, 15, 20. Размеры системы принимались 100а, 500а, 1000а и 2500а. Поиск путей протекания осуществлялся в заданном направлении. При этом определялась доля пространства, принадлежащая протекаемому кластеру. Для каждого фиксированного значения р, рь а, Ь, Ь с целью обеспечения статистической точности проводилось не менее 50 итераций, а при размере системы 100а не менее 1000. Величина Рях, представляющая собой вероятность того, что наугад взятый проводящий элемент принадлежит протекаемому кластеру, определялась как среднее значение от Р„к(0 всех итераций. При этом для систем до 470а проводилось наглядное отображение ПК и самой системы на дисплее компьютера. Для больших размеров моделирование систем и поиска путей протекания проводилось в памяти компьютера без наглядного отображения.

В результате моделирования бидисперсных систем получены зависимости Рпк=Р(р, рь а/Ь, Ь)

При конечных размерах бидиепереной системы возникает вопрос о погрешности, с которой можно определить Рпк при одной итерации. Установлено, что статистические характеристики распределений РП1(|) меняются в зависимости от р, р) и масштабных соотношений. В районе порога перколяции наблюдается максимум дисперсии и нулевые значения асимметричности, в областях р < рс асимметричность положительная, а при р > рс - отрицательная. Кроме того существует тенденция смещения эксцесса в область положительных значений при уменьшении рь т. е. при увеличении концентрации частиц размера Ь. Как и ожидалось, с увеличением отношения ЦЪ все рассматриваемые статистические характеристики стремятся к нулю.

Максимальная погрешность, с которой определяется Рпк (¡) при одной итерации, отражается дисперсией. Получено выражение, описывающее зависимость дисперсии от р, рь ЫЪ, Ь/а при р > рс.

При построении монодисперсной системы подразумевается, что элементы, слагающие данную систему, изометричны. При направленном протекании образование перколяционного кластера, очевидно, будет зависеть от степени вытянутости элементов и направления протекания. Для выяснения влияния данных обстоятельств на образование ПК с помощью компьютерного моделирования методом Монте-Карло разыгрывались системы, состоящие из вытянутых вдоль направления протекания элементов. При этом определялись пути протекания и доля протекаемого пространства Рпк. Моделирование производилось как на плоскости, так и в объёме. Результаты моделирования представляются в виде зависимостей величины РШ( от вероятности р, с которой элемент определяется как проводник и отношения размера элементов С вдоль направления протекания к размеру системы Ь при размерности пространства ¿=2 и с!=3. Изучено изменение проводящего сечения Б в объёме перколяционной системы вдоль направления протекания в зависимости от величины с/Ь. Получено, что сечение перколяционного кластера более интенсивно изменяется при приближении к порогу перколяции и с увеличением отношения с/Ь.

В ряде случаев реальные объекты не могут рассматриваться как контрастные системы. Поэтому встаёт вопрос о изучении перколяционных систем, представленных элементами с ненулевыми значениями проводимости. Г. Н. Дульневым и Ю. П. Заричняком (1974) получена математическая модель процесса переноса носителей через структуру бинарной смеси с учётом топологии бесконечного и изолированного кластеров. Модель получена с применением метода сечений Рэлея, при котором используется дробление элементарной ячейки непроницаемыми для потока бесконечно тонкими плоскостями (адиабатическое дробление). Использование данной модели совместно с результатами моделирования перколяционных систем, проведённого автором, позволило получить выражение для проводимости систем в зависимости от контрастности по проводимости слагающих их элементов.

Четвёртая глава диссертации посвящена построению петрофизических моделей текстурно неоднородных горных пород.

Модель открытой пористости. Решение задач определения емкостных свойств горных пород-коллекторов невозможно без информации об их пористости. В петрофизике выделяются общая, открытая, эффективная и динамическая

пористости. Если первые два вида характеризуют ёмкость коллектора, то два других вида косвенно характеризуют фильтрационные свойства. В работах В. П. Сонича (1984), В. Г. Мамяшева (1984), Л. Н. Орлова и др. (1987) показано, что для терригенных пород Западной Сибири различие между объёмами закрытых и открытых пор незначительно, обычно оно не превышает погрешности определения коэффициента пористости. В связи с этим при обосновании коэффициента пористости нет необходимости в разделении пор на закрытые и открытые.

Исторически в геофизике петрофизические модели пористости основываются на сведениях о содержании в породе глинистой, алевритовой и песчаной фракций В случае пород однородной текстуры их пористость зависит от соотношения содержания этих фракций, что отражается в большинстве существующих моделей. Сопоставление результатов по различным петрофизическим уравнениям и регионам показало (М. М. Элланский, Б. Н. Еникеев, 1991), что влияние карбонатное™ на пористость, как правило, значимо больше, чем влияние глинистости, поэтому необходим их раздельный учёт. Вместе с тем попытка ввести в уравнения параметры, характеризующие содержание алевритовой фракции, не приводит к значительному повышению точности зависимостей. В результате проведённого анализа петрофизических исследований на образцах месторождений Западной Сибири (А. В. Мальшаков, 1994), установлено существенное влияние содержания глинистого и алевритового материала на ФЕС и геофизические параметры песчано-алевролито-глинистых горных пород. Здесь же отмечено, что ФЕС иесчано-алевролито-глинистых горных пород при некотором КГ1=сопз1 не определяются полностью ни содержанием алевритового материала К^,, ни содержанием песчаного материала Кпесч, ни их отношением С-К„ссч/Ка:1. С другой стороны, в главе 1 показано, что ФЕС текстурно однородных слабо карбонатных горных пород достаточно хорошо контролируются величинами скелетной пористости Кпск и относительной глинистости Т)гл. В связи с этим для дальнейшего практического использования выбрана модель пористости предложенная Б. Ю. Вендельштейном (1966 г.), особенностью использования которой является то, что скелетная пористость Кпск определяется соотношением содержания гранулометрических фракций песчано-алевритовой размерности.

Аддитивное описание пористости текстурно неоднородной горной породы позволяет при определении петрофизической модели рассматривать песчано-алеврито-глинистую матрицу и прослои независимо друг от друга. Выделим определяющие для пористости породы в целом параметры. По данным В. А. Ефимова (1985) диапазон изменения коэффициента пористости Кщ, песчаной матрицы "рябчиковых" пород отложений АВ1 Самоглорского месторождения составляет от 22 до 30%, а диапазон изменения пористости глинистых прослоев Кга,5 от 14 до 20%. При замене величины К|1ГЛ, её средним значением Кпглср=17%, абсолютное изменение коэффициента пористости Кп породы в целом при %1Л=30% составит максимальное значение ± 0,9%, а при %гл=60% - ± 1,8. Из этого следует, что для пород-коллекторов отложений АВ1 изменение Кщ.,, на 6% несущественно сказывается на величину пористости породы в целом. Величина К„,„ может быть принятой равной 17% без значительного ущерба для достоверности петрофизической модели пористости породы в целом. Коэффициент пористости Кп песчаной матрицы моделируется бидисперсной системой. Вероятность поре

принадлежать протекаемому кластеру ПК песчаной матрицы определяется по формуле, полученной в результате компьютерного моделирования бидисперсных систем, в которой Р1=КПСК, рз1-г|гд, рс=1 -г)глс. Величина Рпк определяет фильтрационные параметры песчаной матрицы, которые, в свою очередь, зависят от её структурных особенностей. В связи с этим можно считать величину Рпк характеристикой структуры порового пространства песчаной матрицы, отражающей долю геометрически связанного пространства, считаемого потенциально протекаемым. Коэффициент пористости К„ тонкослоистой породы в целом определяется величинами Рпк и х™

Для горных пород, текстурные неоднородности которых представлены наличием агрегатов цеолитов, коэффициент пористости выражается следующим образом: Кп=Кпск-(1-т1); грК/КПск, где К и т) - объёмное и относительное содержание всего цемента соответственно. При этом содержание цеолита учитывается вместе с его порами.

Модель проницаемости. Согласно большинству публикаций, выражения для коэффициента абсолютной проницаемости горных пород можно разделить на три группы (М. М. Элланский, Б. Н. Еникеев, 1991): выражения, в которых проницаемость является функцией непосредственно структурных особенностей порового пространства; выражения, в которых проницаемость определяется через промежуточные величины, зависящие, в свою очередь, от структурных особенностей порового пространства и выражения, в которых комбинируются два первых типа.

Обзор моделей проницаемости показывает, что они включают в себя как чисто эмпирические выражения, так и выражения полученные аналитическим путём в рамках укладок частиц и решёток капилляров. Большинство выражений для проницаемости включают в себя характеристики (например, коэффициент остаточной водонасьпценности Кв0, эффективной пористости Ктф, параметры пористости Рп и насыщения Рн, и др.), которые сами требуют обоснования в рамках структурного строения порового пространства. Другие выражения связывают проницаемость с функциями распределения размеров зёрен, пор, капилляров породы, а также с величинами, физический смысл которых недостаточно ясен, или практическое определение которых не обосновано. Кроме того, многие выражения получены для ограниченной области изменения К^, и не учитывают равенство проницаемости нулю при блокировке всех проводящих путей. Существенным недостатком некоторых моделей можно считать упрощенное представление о структуре порового пространства и неучёт масштабных факторов структурных разностей и взаимодействия между совокупностью масштабных элементов.

Эмпирические связи проницаемости с другими характеристиками текстурно неоднородных терригенных горных пород нельзя считать достаточно достоверными, поскольку они построены по керновым определениям на образцах, размеры которых зачастую сопоставимы с размерами элементов текстурной неоднородности, а как показано в 3 главе, с одной стороны, при этом могут возникать существенные погрешности в определении К,,, (т. е. для различных образцов керна с одинаковыми структурно-текстурными характеристиками коэффициенты проницаемости могут существенно различаться из-за вероятностного характера распределения элементов неоднородности), с другой, - при переходе к размерам пластов коэффициенты

проницаемости должны иметь отличные от керновых определений значения в соответствии с изменением доли фильтрующегося пространства.

На основании выражений для эффективных свойств перколяционных систем конечных размеров, получена петрофизическая модель проницаемости тонкослоистых пород. Определяющими параметрами модели являются величины Рчк. Хгл и эффективный размер исследуемого объёма Ь.

Для горных пород-коллекторов, текстурные неоднородности которых связаны с наличием цеолитовых пятен установлена зависимость между объёмным содержанием цеолитов и структурными особенностями порового пространства. Эю связано с наличием связи между содержанием цеолитов и содержанием хлорита и гидрослюды, представляющих собой глинистый цемент песчано-алевритовой матрицы. Данный эффект можно отразить с помощью моделирования бидисперсной системы следующим образом.

Скелетные зёрна породы отражают частицы размером Ь, частицы размером а моделируют глинистый цемент, если а < Ь, или заполненные цеолитом поры, если а = Ь. При этом моделируется замещение некоторой доли 1 - рз частиц размером а на такую же долю частиц размером Ь. В этом случае первоначальная бидисперная система преобразуется в систему, в которой доля пространства не занятого большими частицами р!'= р!+ р3, а доля пространства не занятого малыми частицами - р2'= р2 - рз / рь Для реальных горных пород выражение проницаемости цеолитосодержащего коллектора осуществляется через величины Р1=КПСК, Р2=1-Г), Рз=1-Кц.

Таким образом, в полученных выражениях для проницаемости участвуют совокупности характеристик, каждой из которых соответствует свой масштабный уровень. Для тонкослоистых пород выделено четыре масштабных уровня: масштаб частиц цемента; масштаб зёрен скелета; масштаб текстурных элементов и масштаб пласта, выделяемого по ГИС. Для цеолитосодержащих пород значимое влияние оказывают только элементы двух масштабных уровней: масштабы зёрен скелета и частиц цемента. Эти уровни находятся в активном взаимодействии, путём взаимозависимости характерных для конкретного масштаба параметров.

При разработке месторождений более важной характеристикой является величина фазовой или относительной фазовой проницаемости. Согласно представлениям теории перколяции об образовании протекаемых кластеров, были получены простые формулы для расчёта фазовых и относительных фазовых проницаемостей. Определяющими величинами в формулах являются величины текущей и остаточной водонасыщенности, а также соотношения критических индексов проводимости I и вероятности связи принадлежать БК р.

Модель эффективной пористости и остаточной водонасыщенности. Эффективная пористость (Л. С. Лейбензон) характеризует долю пор, в которую при образовании залежи стало возможным проникновение углеводородов. Коэффициент эффективной пористости обычно связывают с коэффициентом остаточной водонасыщенности и коэффициентом пористости породы. Из чего следует, что коэффициент остаточной водонасыщенности определяет долю порового пространства, в которую невозможно проникновение углеводородов.

При построении моделей остаточная водонасыщенность связывается с эффективной пористостью, а эффективная пористость представляется в терминах теории перколяции как доля проводящих элементов, принадлежащих протекаемому кластеру Рпк.

Модели удельной электропроводности. При построении моделей электропроводности тонкослоистых пород (в частности пород "рябчиковой" текстуры) выделяются две системы - система проводящих глинистых прослоев, удельная электропроводность которых агл, и система проводящих песчано-алеврито-глинистых прослоев с удельной электропроводностью <з„. Тонкослоистая горная порода рассматривается как неконтрастная перколяционная система, состоящая из вытянутых вдоль направления протекания элементов. Выражение для проводимости такой системы получено в главе 3. Удельное электрическое сопротивление р„ (удельная электропроводность) тонкослоистой горной породы зависит от сопротивления песчаных р„ и глинистых ргя прослоев, а также от объёмной доли % непроницаемых включений и соотношения размеров прослоев вдоль направления измерения и размеров исследуемого объёма c/L.

Поскольку считается, что электропроводность заполненых цеолитом пор незначительна, их можно рассматривать как непроводящие элементы. В этом случае порода представляется как контрастная бидисперсная перколяционная система с нулевым порогом перколяции.

Полученные выражения для электропроводности учитывают насыщенность породы углеводородами и влияние слоя физически связанной воды как дополнительного проводника, либо дополнительного изолятора (в зависимости от минерализации пластовой воды согласно работ М. М. Элланского, Е. И. Леонтьева и др.), путём изменения соотношения критических индексов проводимости для масштаба скелетных зёрен и глинистых частиц при моделировании их бидисперсной системой.

Модели показаний геофизических методов. Моделирование показаний геофизических методов, таких как метод потенциалов собственной поляризации (СП), гамма-метод (ГМ), нейтронный метод по тепловым нейтронам (ННМ-Т), акустический метод (AM) и гамма плотностной метод, осуществляется в рамках представлений о распространении полей различной природы, подчиняющихся подобным законам распределения. Практическая значимость этого подхода в применении к показаниям геофизических методов показана А. В. Малыиаковым (1994) при моделировании геофизических величин на основе выражения для коэффициента диффузии бидисперсной системы. В данной работе геофизические характеристики рассматриваются как обобщённые коэффициенты проводимости для перколяционных систем, моделирование которых производилось в главе 3. Определяющими параметрами моделей для тонкослоистых пород являются величины Рщ и Хгл, а для цеолитосодержащих пород - Кпск Кц и т|.

В качестве примеров использования разработанных петрофизических моделей установлены количественные взаимосвязи определяющих параметров моделей тонкослоистых (Р„к, Хгл) и цеолитосодержащих (КПС1( Кц и г]) пород с коэффициентами открытой Кп и эффективной КГОф пористости, коэффициентами Кпр проницаемости и остаточной водонасыщенности Кво, удельным электрическим сопротивлением полностью р,,, и частично рп водонасыщенной породы, а также

показаниями геофизических методов для пород отложений АВ1 Самотлорского месторождения и пород отложений БТ Яро-Яхинского и Заполярного месторождений.

Пятая глава посвящена результатам использования разработанного петрофизического обеспечения для определения коллекторских свойств текстурно неоднородных горных пород.

, Интерпретация данных геофизических исследований скважин основывается на решении систем петрофизических уравнений. При этом можно выделить две группы алгоритмов и программ решения систем уравнений. К первой группе можно отнести алгоритмы, реализующие непосредственное решение систем уравнений с помощью палеток и различного рода зависимостей. Ко второй группе можно отнести способы оптимизационного решения систем уравнений, которые применительно к задачам обработки данных промысловой геофизики развивались в работах М. М. Элланского, Б. Н. Еникеева, Л. Е. Кнеллера и др. Способ заключается в многократном решении прямых задач и подборе параметров модели среды, удовлетворяющих критерию оптимальности. В общем случае набор петрофизических моделей можно представить с помощью вектора X искомых (коллекторских, литологических, структурных) свойств, которые определяют показания геофизических методов (вектор У). Критерием выбора параметров X является функция 8(Х), характеризующая отклонение теоретически рассчитанных параметров вектора У на каждом шаге итерации от измеренных значений с учетом погрешностей измерения каждого геофизического метода. В качестве оценок X выбирают такие, которые делают Б(Х) минимальными.

Определение коллекторских свойств пластов производилось на основании петрофизических моделей, полученных в главе 4 путём решения систем уравнений оптимизационными методами. При этом диапазон определяющих показания ГИС параметров устанавливался с помощью керновых определений. Минимизация критерия Э(Х) осуществлялась во всём диапазоне изменения параметров. Осуществлялся графический вывод функции Б(Х). Установлено, что при комплексировании различных уравнений, описывающих полученные петрофизнческие модели показаний методов ГИС, существует один глобальный минимум, соответствующий набору определяющих параметров X, которые считаются решением конкретной системы уравнений.

Интерпретация данных геофизических исследований проводилась по скважинам Самотлорского, Заполярного и Яро-Яхинского месторождений. Было обработано более 2500 пластопересечений. Для Самотлорского месторождения, элементами вектора X являлись: доля глинистых прослоев и включений % вероятность Р^ поре принадлежать протекающему кластеру песчано-алеврито-глинистой матрицы породы; коэффициент пористости Кп породы в целом; коэффициент проницаемости К,,,; коэффициент эффективной пористости КШф; коэффициент остаточной водонасыщенности К,«,. Элементами вектора У являются: показания нейтронного метода по тепловым нейтронам ¡а\ показания гамма-метода амплитуда метода СП - Дисп. Для Заполярного и Яро-Яхинского месторождений элементами вектора X являлись: коэффициент скелетной пористости Кпск породы; относительное содержание цемента т|; объёмное содержание цеолитового цемента Кц; коэффициенте пористости К„, проницаемости Кпр, эффективной пористости КГОф,

остаточной водонасьнценности Кво. Элементами вектора У являются: показания однозондового нейтронного метода по тепловым нейтронам 1„, или отношение показаний большего зонда к показаниям меньшего ^бз-^пм-з- двухзондовой модификации метода тепловых нейтронов; показания гамма-метода 1т; амплитуда метода СП - Лисп; интервальное время Л1; показания гамма-плотностного метода

•^пп-

Согласно вышеизложенному для тонкослоистых горных пород-коллекторов существует два определяющих параметра ФЕС и ГИС (вектор X) при трёх методах ГИС (вектор У), а для цеолитосодержащих пород-коллекторов вектор X содержит два параметра при пяти параметрах вектора У. Это позволяет варьировать различные комплексы методов ГИС для получения наиболее оптимальных результатов интерпретации.

Для параметров, определённых в результате интерпретации методов ГИС, критерием достоверности, как правило, являются керновые определения. При этом, для тонкослоистых коллекторов, производится переход от размеров образцов керна к мощностям пластов, выделяемых по ГИС. Автором проведена сравнительная оценка эффективности различных комплексов методов ГИС. В опорных скважинах, наиболее охарактеризованных керном, при минимизации функционала 8(Х) выбирались различные варианты комплексирования методов ГИС. Для каждого определённого по ГИС параметра производилось его сопоставление с керновыми определениями. В результате было получено, что для определения коллекторских свойств пластов отложений АВ( Самотлорского месторождения наиболее эффективным оказался комплекс метода СП и ГМ, а наименее эффективным -ННМ-Т и ГМ. Приемлемыми для определения ФЕС можно считать комплексы СП+ННМ-Т+ГМ и СП+ННМ-Т. Для цеолитосодержащих коллекторов Яро-Яхинского и Заполярного месторождений, петрофизические модели методов СП, ННМ-Т и ГМ схожи по виду и по соотношению показателей критических индексов в уравнениях, определяющих эти модели. В соответствии с этим комплексирование показаний этих методов для определения геологических параметров цеолитосодержащих горных пород не производилось. В результате анализа различных комплексов показаний геофизических методов установлено, что для нахождения определяющих параметров петрофизических моделей ФЕС цеолитосодержащих пород, необходимо использовать следующие комплексы методов ГИС: АМ+ГМ; АМ+СП; АМ+ННМ-Т; АМ+ГГП. Использование же комплексов методов СП+ГГП, ННМ-Т+ГГП и ГМ+ГГП при показаниях метода ГГП выше, чем 2,4 г/см3 неприемлемо, поскольку в этом диапазоне существует неопределённость решения систем петрофизических уравнений для данных комплексов. С одной стороны, увеличение доли твёрдой фазы, приводит к увеличению плотности породы, а, с другой, - влияние цеолитосодержания при этом заключается в уменьшении плотности твёрдой фазы и плотности породы в целом. Эта неоднозначность отражается при решении прямой задачи комплексирования показаний метода ГГП и методов, определяющими параметрами которых являются в основном структурные особенности. При комплексировании показаний метода ГГП и АМ неоднозначности решения не существует, так как на показания акустического метода, наряду со структурными особенностями, оказывает влияние и плотность твёрдой фазы.

При сравнении результатов, полученных по комплексам АМ+СП, АМ+ГМ, АМ+ННМ-Т, АМ+ГГП с керновыми данными наблюдаются примерно одинаковые сопоставления, что свидетельствует о возможности равноправного использования данных комплексов при интерпретации данных ГИС.

Определение коллекторских свойств пластов исследуемых отложений осуществлялось путём выбора наиболее вероятных для каждого пластопересечения значений ФЕС с учётом эффективности методик комплексирования методов. При этом показания всех методов нормированы по линейному закону относительно показаний опорной скважины. Результаты интерпретации данных ГИС приведены в виде планшетов и сопоставлений типа КЕРН - ГИС

Анализ сопоставлений показал, что для пород, текстурные неоднородности которых представлены глинистыми прослоями и включениями, расхождение между коэффициентами пористости К„, определёнными по ГИС и по керну, в среднем составляет ±1,5-2% абс. Расхождение между коэффициентами проницаемости, определёнными по ГИС, и величинами коэффициентов проницаемости К„р по керну, пересчитанными на мощности пластов, по разным скважинам не превышает половину - треть порядка величины. Для объёмного содержания глинистых прослоев и включений Хгл расхождение между величинами, определёнными по ГИС и по керну, составляет ±10% абс., а для коэффициентов эффективной пористости КГОф, в среднем составляет ±2-2,5% абс. Для коэффициентов остаточной водонасыщенностн расхождение составляет ±15-20% абс.

Для цеолитосодержащих пород-коллекторов расхождение между коэффициентами пористости по ГИС и по керну в среднем составляет ±1-1,5%. Между коэффициентами проницаемости К11р по керну и по ГИС расхождение составляет в среднем треть порядка величины, а между коэффициентами эффективной пористости КГОф, по керну и по ГИС - ±2% абс. Для коэффициентов остаточной водонасыщенностн Кв0 расхождение составляет ±10%, а для объёмного цеолитосодержания Кц - ±2% абс., при этом наблюдается тенденция уменьшения расхождения в области высоких значений К„.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведённых в работе исследований сводятся к следующему.

1. Проведено исследование структурных и текстурных особенностей террйгенных горных пород-коллекторов с позиций их влияния на ФЕС. Установлено, что наличие текстурной неоднородности может как ухудшать коллекторские свойства породы в целом (тонкослоистые горные породы), так и улучшать их (цеолитосодержащие породы).

2. Сделан сравнительный анализ основных методик определения коллекторских свойств тонкослоистых горных пород "рябчиковой" текстуры, указаны основные недостатки существующих методик с позиций современных методологических подходов.

3. Смоделированы структурные и текстурные особенности горных пород перколяционными системами, состоящими из разномасштабных элементов. Изучено поведение эффективных свойств систем, в зависимости от формы и контрастности

элементов по проводимости, соотношений их масштабов между собой и размерами систем. Получены выражения для эффективных свойств перколяционных систем.

4. Основываясь на выражениях для вероятности Р1:к связи принадлежать ПК и эффективной проводимости с перколяционных систем, построены петрофизические модели фильтрационно-емкостных и физических свойств текстурно-неоднородных горных пород-коллекторов.

5. На основании оптимизационных методик решения систем нелинейных уравнений, описывающих петрофизические модели, проведено определение коллекторскнх свойств текстурно-неоднородных горных пород-коллекторов Самотлорского, Яро-Яхинского и Заполярного месторождений. Сделана оценка сравнительной эффективности комплексирования различных методов ГИС. Проведено сопоставление полученных результатов с керновыми определениями. Получено, что применение разработанного петрофизического обеспечения повышает достоверность определения ФЕС текстурно неоднородных пород-коллекторов.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Анализ эффективности методик определения параметров пластов песчано-алевролито-глинистых пород неоднородной текстуры по результатам интерпретации гнофизических исследований скважин на примере пласта ABl Нижневартовского свода. В кн.: Научно-технические проблемы Западно-Сибирского нефтегазового комплекса. Межвузовский сборник научных трудов. Том 1. Тюмень, ТюмГНГУ, 1995. с. 92-96. (совместно с Ефимовым В. А., Мальшаковым А. В.).

2. Влияние неоднородности горных пород на показания геофизических методов в связи с оценкой фильтрационно-емкостных свойств. В кн.: Нефть и газ Западной Сибири. Тезисы докладов международной научно-технической конференции. 21-23 мая 1996 г. Тюмень, с. 113> (совместно с Гильмаиовым Я.И., Гильмановой Н. В.).

3. Компьютерное моделирование структурных и текстурных особенностей тонкослоистых песчано-алеврито-глинистых горных пород-коллекторов для построения петрофизических моделей проницаемости и электропроводности. Тезисы докладов. XIV Губкинские чтения. 15-17 октября 1996г. Москва, с. 115-116. (совместно с Ефимовым В. А., Мальшаковым А. В.).

4. Петрофизическое обоснование определения проницаемости цеолитовых коллекторов Яро-Яхинской площади по данным ГИС. Тезисы доклада семинара-совещания. "Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчёте запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири" 26-27 февраля 1997г. Тюмень, с. 25-26.

5. Петрофизические модели фильтрационно-емкостных свойств горных пород - коллекторов неоднородной текстуры. В кн.: Научно-технические проблемы Западно-Сибирского нефтегазового комплекса. Межвузовский сборник научных трудов. Том 1. Тюмень, ТюмГНГУ, 1997., с. 117-123.

6. Петрофизические модели терригенных пород-коллекторов Западной Сибири. Сборник тезисов Международной геофизической конференции и выставки. 15-18 сентября 1997 г. Москва, (совместно с Ефимовым В. А., Мальшаковым А. В.).

7. Компьютерное моделирование сгруктурных и текстурных характеристик неоднородных терригенных коллекторов нефти и газа в связи с оценкой параметров пластов по результатам измерений в скважине. Проспект международной специализированной выставки технологий и оборудования в области поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, транспортировки н переработки сырья "Нефть и газ-97. Конверсия и машиностроение для ТЭК". 11-14 ноября 1997 г. Тюмень. - 2 с. (совм£ ., Мальшаковым А. В.)