Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка методики и технологии обработки данных ГИС и керна для определения подсчетных параметров нефтегазовых месторождений Ирака

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

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики и технологии обработки данных ГИС и керна для определения подсчетных параметров нефтегазовых месторождений Ирака"

Р Г о О Д пРавах рукописи

* Г- / ■ ■ .

< ¡.Л .1

АЛЬ ОБЕЙДИ СУДАД ХАМИД

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ГИС И КЕРНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИРАКА (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВОСТОЧНЫЙ БАГДАД)

Специальность 04.00.12 - "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена на кафедре геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В.Плеханова (технического университета).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор МОЛЧАНОВ АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук ДОРТМАН НИНА БОРИСОВНА

кандидат технических наук

ЛЕБЕДКИН

ЛЕВ ВЕНИАМИНОВИЧ

Ведущее предприятие: Всероссийский нефтяной геолого-

разведочный научно-исследовательский институт (ВНИГРИ)

Защита диссертации состоится 21 июня 1996 г. в 15 часов 15 минут на заседании диссертационного совета Д.063.15.02. в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199026, Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д.2, ауд. №7320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 5 июня 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук, доцент

А.Г.МАРЧЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Эффективность раззедкк месторождений нефти и газа территории Ирака и значительной степени определяется уровнем и объемом сейа-юразведочных работ, состоянием техники и методики геофизических исследований скважин (ГИС), достоверно-стыо решения по материалам ГИС задач по зыделению коллекторов и определению их параметров, которые в дальнейшем используются для подсчета запасов нефти и газа.

Комплекс ГПС выполняемый з скзажинах Ирака в последние годы в достаточной степени стабилизировался п повсеместно включает независимо от типов разрезоЕ и коллекторов практически все известные и освоенные промышленностью виды каротажа (КС, БК, ИК, АК, ГК, СП, НК, ГГКП и др.).

Однако, с ростом глубин раззедуемых горизонтов, усложнением геолого-технических условий вскрываемых коллекторов месторождения Восточный Багдад эффективность геолого-геофизических работ по исследованию продуктивных пластов, оценки их параметров недостаточна.

Дальнейшие резервы повышения эффективности изучения сложных коллекторов и залежей углеводородов связаны с совершенствованием технологии проведения исследований, оптимальным комплексированпем методов ГИС с отбором керна, опробованием и испытанием пластов, обработкой на ПЭВМ и геологической интерпретацией полученных материалов.

Цель работы заключается в повышении эффективности изучения сложных коллекторов месторождения Восточный Багдад территории Ирака, разработке методики определения подсчетных параметров: эффективных толщин, коэффициентов пористости и нефтегазонасыщенноети, глинистостп, положений межфлюидных

контактов с достоверностью, удовлетворяющей требованиям подсчета запасов нефти и гаоа и подготовки залежей т: эксплуатации.

Основные задачи исследований:

- разработка принципов и критериев выбора оптимальных комплексов и технологий геофизических исследований продуктивных коллекторов и. залежей нефти и газа месторождения Восточный Багдад;

- разработка новых методических. приемов для выделения коллекторов и определения их параметров месторождения Восточный Багдад;

- совершенствование приемов петрофизических исследований на основе обрасцов керна, новых методик и аппаратуры;

- разработка технологической схемы и комплекса программ анализа и обработки материалов ГИС и петрофизпческой ннформа* ции с целью построения интерпретационных моделей.

Методы исследований основаны на:

- систематизации, обобщении и анализе эффективности отдельных методов и комплексов ГИС компьютерной оперативной и сродной интерпретации данных ГИС;

- математическом и физическом моделировании процессов 11 процедур определения физических параметров горных пород в лабораторных и пластовых условиях;

- статистических методов обработки данных измерений с целью оптимизации приемов интерпретации на ПЭВМ.

Основные защищаемые результаты:

Технология ГИС, включающая выбор оптимального комплекса проведения каротажа, петрофпзических исследований образцов керна, опробования и испытаний продуктивных пластов, определения подсчегных параметров нефтяного месторождения Восточный Багдад.

Основные защищаемые научные положения

В процессе создания технологии выделения пластов-коллекторов, оценки подсчетных параметров продуктивных пластов месторождения Восточный Багдад обоснованы и разработаны:

1. Оптимальная технология ГИС для выделения продуктивных пластов, определения эффективной мощности и водонасыщен-ности для нефтяного месторождения Восточный Багдад в комплексе с петрофизическнми исследованиями образцов керна и испытаниями пластов.

2. Новью методики точного определения глинистости пород, где исключается доля урана из суммарной гамма-активности, обусловленной наличием урана в скелете породы; эффективной пористости методом кроссплотов данных НК-ГГКП; остаточной водонасыщенности пластов-коллекторов; компьютерного подбора значений параметров цементации ш и параметра породы а в уравнении Арчи.

3. Новый алгоритм определения подсчетных параметров продуктивных пластов месторождения Восточный Багдад, обеспечивающий высокую точность компьютеризованной технологии расчета с применением разработанных методик по определению пористости, глинистости, нефтегазоводонасыгценности.

Практическая ценность работы заключается в повышении эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ месторождения Восточный Багдад за счет оптимизации и сокращения комплекса геофизических исследований скважин, отбора керна, опробования и испытания пластов, компьютерной интерпретации данных, обеспечивающих требуемую точность и достоверность определений подсчетных параметров - эффективных толщин, коэффициентов пористости, глинистости и вефтегазонасыщенности, положений межфлюидных контактов - и запасов нефти и газа, позволивших уточнить и повысить разведанные запасы нефти месторождения Восточный Багдад.

б

Апробзгшя и публикация работы.

Разработанная технология проведения н интерпретации 1'ИС в комплексе с данными исследовании керна, опробования и испытания продуктивных пластов, оценки их подсчетных параметров успешно используется.

По теме диссертации сделан доклад на научной конференции студентов и молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного института, трель 1996г.

Основные положения диссертационной работы изложены в трех печатных работах.

Объем паботы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 146 страниц текста, 12 таблиц, 60 рисунков и 8 приложений. Библиография включает 46 наименований.

Автор считает своим долгов выразить глубокую признательность и благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Молчанову A.A., который на протяжении всей работы над диссертацией оказывал автору постоянную помост., благодарности профессору О.Ф.Путшсову, доценту Д.Н.Дмитриеву за ряд ценных советов, способствующих улучшению изложения сути работы, а также другим: сотрудникам кафедры геофизических и геохимических методов поисков ж разведки месторождений полезных ископаемых за внимание к работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель исследований, основные задачи работы, защищаемые основные положения и научные' результаты, а также изложены научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассматриваются геологическое строение осадочного чехла территории Ирака, основные виды каротажа, методы и технология выделения продуктивных пластов и оценки

иодсчетных параметров при подсчете запасов месторождений нефти и газа территории Ирака, обосновано направление работ и сформулированы задачи исследований.

Изучаемый разрез откосится к средней части Зубайрской толщп, простирающейся с территории Кувейта на юг Ирака. Он является одним из продуктивных горизонтов нефтяного месторождения Восточный Багдад, расположенного в центральной части территории Ирака. На основании данных геологических, геофизических и проведенных автором петрофизическпх исследований Зубанрского разреза этот горизонт следует отпестп к типу слолатого терригеяпого разреза, поскольку он содержит сложные коллекторы с высокой глинистостью, а также имеет различную эффективную толщину по площади месторождения Восточный Багдад. Кроме этого следует отметить, что продуктивные нефтегазовые пласты в Зубгнрском разрезе расположены на глубине более о км.

Поэтому определение ресурсов месторождений нефти тесно связано со сложной проблемой детального изучения емкостных свойств и характеристик насыщения продуктивных пластов, вскрываемых скважиной. Эти данные необходимы для выделения в разрезе продуктивных пластон, изучения строения месторождений, подсчета запасов нефти и газа, проектирования научно обоснованной технологической системы разработки зале леей.

Эффективность оценки коллекторов п залежей определяется оснащенностью работ по проведению геофизических исследовании скважин ГИС по отбору и исследованиям керна, опробований и испытаний пластов.

Большой вклад в развитие методик и технологий применяемых при решении задач повышения эффективности количественной интерпретации данных ГИС для определения подсчетных параметров нефтегазовых пластов внесли В.Н. Дахнов, В.М Добрынин, A.A. Молчанов, А.В.Ручкпн, Г.Г.Яцеико, В.Ф.Козяр,

к

B.Петерсплье, Ю.Б.Виндельштейн, Я.Н.Васин, Л.Г.Пегросян,

C.С.Интенберг, Archie G.E., Pickett G.R., Hilchie D.W., Hartley, Tixier, Wyllie, Moese, Poupon, Truman, Ching, Alger, Quirien, Serra, Heslop, S-.vulius, Kokesh, Geertsma и другие.

Методы и технологии, разработанные в исследованиях вышеупомянутых авторов составляют основную часть комплекса ГИС, .позволяющую, в оснозном, решать задачи выделения е разрезе пластов-коллекторов и определенна эффективной толщины продуктивных пластов, оценку характера их насыщения и количественное определение коллекторских свойств (коэффициентов пористости, глинистости, нефтегазонасыщенности).

Поскольку различные методы для определения петрофизн-ческнх параметров дают величины этих параметров.в различной степени отличающиеся от реальных при оценке запасов месторождения нефтяных районов Ирака, то в каждом случае оценка запасов этих территорий является приближенной в зависимости от используемых методов. В этой работе о писана аппаратура, комплекс ГИС и технология обработки данные применяемые в настоящее время при исследовании скважин Зубайрскога разреза нефтяного месторождения Восточный Багдад Ирака, требующий решения основных проблем, связанных с необходимостью совершенствования комплекса ГНС и технологии обработки геолого-геофизическоы информации.

Технология обработки данных ГИС должна включать оценку информативности геофизических параметров, полученных рай-личными методами при измерениях в скважинах п на образцах керна.

Механизм оценки адекватности какой-либо модели классу объектов должен обеспечивать исследователю возможность выбора наилучшей модели из альтернативных на основе оценок ее статистической оптимальности.

Технология интерпретации должна обеспсчигать минимальные погрешности определения петрофнзичеекпх параметров.

Поэтому Выоор оптимального комплекса ГИС, разработка технология проьсдоЕпя работ в скважинах, интерпретация данных каротажа, их совместное с данными исследования керна, пластовых флюндоз геэлого-геофизнческсз истолкование являются задачами научных исследований, поставленных пэред автором.

Во второй глзу.э рассматриваются особЭЕностп петрофизпче-ских несчедопанпн коллекторов нефти и гага месторождений Ирака. В частности, рассматриваются различные методы лабораторных определений фпвпчеекпх свойств образцов керна, отобранных из стсгажгш нефтяного месторождения Восточный Багдад (коЕффкцпест пористости, глинистости и пефтстазонасыщен-нсстп).

Ошхс&ка современная аппаратура и мето,така лабораторных измерений физических параметров горных пород.

Приводятся данные измерений 00 образцов керна из 6 скважпн месторождения Восточный Багдад.

Для того, чтобы шгеть точную корреляцию между данными, полученными по керну, и результатами интерпретации данных каротажа, были проведены измерения всех значений пористости, которые можно установить но представительному керну и использовать для сравнения со значениями, установленными по данным каротажа скважины.

Автор использовал статистический подход для оценки достоверности методики определения коэффициента пористости по данным каротажа и данные измерений по керну. При этом вычислялись корреляционные параметры с использованием следующих уравнений.

.рас м ^п.нэм)

Корр

Т» _ 1=1

лк, ----

п^рас ^п.рас.

Г 1 = 1 1 = 1

где: (кп)1рас. - расчетный коэффициент пористости ьго слоя песчаника;

№п)1,изы. - измеренное значение пористости в скважине для 1-го слоя песчаника;

IV

^п рас = ~- - среднее значение вычисляемого козффицп-

п

ента пористости;

и

кп Е3 м = —-- - среднее значение пористости, измеренной по

п

керну.

Ккорр - коэффициент корреляции. В третьей главе описаны разработки по соззрпгегзгзотгихю методик выделения коллекторов п определения их иодсче.:.'.ь:х параметров по материалам ГИС. Эффективная толщина иродух-тивных пластов (ЬЭфф) Зубайрского разреза является одянм из важных петрофизических параметров в пзучззтгп ГИС, и рассматривается как по количественным, так и качественным признакам.

. Определение эффективной толщины 11Эфф продуктивных коллекторов выполнено для трех групп коллекторов по характеру их насыщенности и однородности пластов: . 1. Однородный коллектор с однородным насыщением. 2.Неоднородный коллектор с однородным насыщением.. 3.Однородный коллектор с неоднородным насыщением.

Автором рассмотрена информативность различных методов п комплексы ГИС (БК, ИК, МБК, НК, ГК, ГГКП и АК п др.) для определекыя коэффициента пористости кп.

Вычисление порпстости по данным акустического каротажа основано на использовании уравнения среднего времени. Это уравнение применяется для преобразования скоростей распространения волн пли интервальных времен в значения коэффициента пористости.

Радиоактивный каротахс НК и ГГКП в отдельности и в комплексе так:::с используются для опрэделешш порпстости. Комплексное псгголъюзопле данных этих двух видоз каротажа состоит в применении метода псстрозпия крсссплотоз. При таком способе опепкл поопстсстп она определяется графически - методом

ТрС;. ГОЛЬ'. srr.Hl.

Г/Гктодг.г ГГКП использовались раздольно п в комплек-

са для по :;л:.' чзть:рех значений пористости для

К'1г:";сго г.ч'?; отлого 'хг:тсрзал"., вычисленных по разным мотоди-

С тка^чо слгтлсчлческогэ анализа эти значения порис-101'-' I л колучошюо по данным акустического карота-

'-.чч су :сь со зкечетхякп пористости, полученными по

Г'.ос ;>.'';>.гл11:п.;'.' ъ'&ОтогЕзотгасьпцешюстп определялся на осно-г.:; ».ю.у: _;гд:трсг;;',:х:,"ого уравнения Арчи. В этом уравнении в качестле остз^улых втатаелй для степени цементации (ш) и пара-глйхрэ .чоро«! (а) используются т = 2,0 и а = 1,0. Эти величины пшусчсо ярт:. :-.;пяюг'С.т в различных исследованиях как наиболее у:гаса' 1:11,1;: параметров.

Одтако, бх^ло ст?.:еч?::о многими авторами, оптимальные 01-ачскпя этих параметров для разных типов отложении раз-личлы и от правильного их вагйора сильно зависит точность определения насыщенности коллекторог.

С целью вычисления наиболее точного значения водонасы-щенности для каждого интервала Зубайрс::ого разреза и для установления модифицированной спецпфичзскоп формы уравнения А'^чп, отвечающей этому разрезу, в графическом методе Пике был использован значительный объем данных по всем коллекторам скважин Восточного Багдада, з результате чего были получены след^тогцие значения:

га = 1,917 и а - 0,583.

Подстановка этих значений з уравнение Арчи приводит к следующему, модифицированному виду этого уравнения: 2 log 1св = log 0,583 + log рв - log- рц-- m log kn где: рв - электрическое удельное сопротивление пластовой воды, ом-м;

рп - электрическое удельное сопротивление породы, ом-м;

1;Е - коэффициент водонасыщскнсэтп породы; кпЛ - коэффициент пористости, полученный с использованием метода кроссшготов данных плогностяого ж нейтронного, каротажа (ГГКП, ННК).

Поскольку наличие глинистости влияет на результаты определения подсчетных параметров, необходимо вводить соответствующие поправки на глинистость. Предложен новый способ более точного определения коэффициента глинистости для пластов-коллекторов Зубайрского разреза, где исключается доля урана из суммарной гамма-активности, обусловленной наличием урана в скелете породы.

Приводятся примеры определения положений нефтеводяно-го (ВНК) и газоводяного (ГВК) контактов методами электрического и нейтронного каротажа.

Автором разработан новый интерпретационный алгоритм для исследований террпгенных отложений месторождения Восточный Багдад. Он включает в себя использование оптимального

комплекса методоз ГНС, состоящего из методов электрического каротажа (БК, ПК, СП, резкстпзиметр, МБ1-С), радиоактивного каротажа (ПС, ННК, ГГ1СП). Метод АК для Зубайрского разреза неэффективен и ого в комплекс ГИС включать нецелесообразно. В предложенном алгоритме на этапе компьютерной интерпретация учитываются особенности Зубайрского разреза, что обеспечивает высокую достоверность вьгаисленпл подсчетных параметров.

В четзеотоп глптзе приведены прпмеры расчета подсчетных параметров пласгоз-коллектороз по 6 скважинам месторождения Восточный Багдад в соответствии с построенным алгоритмом и разработанными методиками.

Разработанные диссертантом методики и программные средства были пепольоозаны для построения и обоснования оптимальной петрофнзнческой модели месторождения Восточный Багдад.

Предложенная и обоснованная в соответствии с результатами статистического анализа методика позволила определить и уточнить по данным ГНС подечетные параметры нефтяного месторождения Восточный Багдад.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Резервы повышения эффективности разведки залежей углеводородов Ирака связаны с совершенствованием технологии проведения комплекса геофизических исследований скважин (ГИС), обработки и геологической интерпретации данных ГИС.

С целью решения указанных задач автором проведены исследования, основными результатами которых являются следующие:

1. Обоснован оптимальный комплекс ГИС для выделения продуктивных нефтяных пластов в Зубайрском разрезе.

2.Разработан новый технологический интерпретационный алгоритм и программа по выделению коллекторов и определению петрофизнческнх параметров Зубаирского разреза Восточно-Багдадского месторождения, предусматривающие различные уровни формализации решения, от построения диаграммы распределения и графических процедур отображения данных до оптимизации статистических критериев.

3.На основе методов статистического анализа и оптимизации усовершенствованы приемы определения подсчетных параметров.

4.Разработана новая методика определения объемной глинистости для условий Зубаирского разреза Ирака по данным стандартного гамма-каротажа (ГК), где исключается доля урана из суммарной гамма-активности, обусловленной наличием урана в скелете породы.

5.Разработана новая компьютерная программа для оценки погрешности вычислительных параметров, которая производит расчет и оценку следующих статистических параметров: коэффициент корреляции, среднюю процентную погрешность, среднюю погрешность по абсолютному значению и стандартную ошибку отклонения.

Применение регрессионного анализа п предложенной про: граммы обеспечивает возможность выбора наилучшей модели на основе оценки ее статистической оптимальности.

6.Разработана модифицированная форма известного уравнения Аочи для определения водонасыгцеиности пластов-коллекторов Забанрского разреза путем компьютерного подбора конкретных значений коэффициента цементации ш и параметра породы а, позволяющей повысить также точность определения коэффициентов Еефте- и газонасыщенности Кн и Кг.

7.На основании анализа статистических корреляционных параметров приводится методика расчета эффективной пористости, повышающая достоверность результатов за счет применения комплекса методов, состоящего из нейтронногс и плотностого каротажа с использованием техннкп кроссплотов. Показано, *гго использование акустического каротажа для определения пористости по уравнению среднего времени в условиях Зубапр-ского разреза является неэффективным пэ-за его высокой погрешности, поэтому его в комплекс ГИС включать нецелесообразно.

Дальнейшее совершенствование методики выделения и оценки террпгенных коллекторов месторождения Восточный Багдад заключается в расширении использования программ комплексной интерпретации на ПЭВМ (СОГЛВЛХЧЭ, УОЬАК и др).

Следует сказать, что предложенный алгоритм для интерпретации и обработки данных ГИС, который включает в себя технику и методику выделения сложных террпгенных коллекторов, успешно используется для подсчета запасов ке<рги л газа не только месторождения нефти Восточный Багдад, но и длч других месторождений на территории Ирака.

Автор рекомендует использовать разработанный алгоритм на территориях других стран, со сходным геологическим строением этих территорий.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

■ 1. Методика н технология обработки данных ГИС и керна прн определении подсчетных параметров нефтегазовых месторождений Ирака / Тезисы доклада на научной конференции студентов и молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета). СПб, 1996, с. 5.

2.Определение глинистости продуктивных пластов месторождения нефти и газа Восточный Багдад. / Сборник трудов аспирантов п студентов Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) (в печати).

3.Модификация формулы Арчи для определения водонасыгцен-ностп месторождения нефти п газа месторождения Восточный Багдад. / Сборник трудов аспирантов и студентов Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) (в печати).