Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка методики компьютеризированной интерпретации данных геофизических исследований скважин с целью выделения и оценки сложнопостроенных коллекторов глубокозалегающих юрских отложений Тюменского Севера

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

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики компьютеризированной интерпретации данных геофизических исследований скважин с целью выделения и оценки сложнопостроенных коллекторов глубокозалегающих юрских отложений Тюменского Севера"

ТРУХИН Владимир Юрьевич

На правах рукописи

гГБ ОД

2 8 кюн т

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН С ЦЕЛЬЮ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЦЕНКИ СЛОЖНОПОСТРОЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ ЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ТЮМЕНСКОГО СЕВЕРА

Специальность: 04.00.12 — геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных, ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Тверь - 2000

Работа выполнена в ОАО "Научно-производственный центр по геофизическим работам "Тверьгеофизика" (ОАО НПЦ "Тверьгеофизика")

Научные руководители:

• доктор геолого-минералогических наук Яценко Г.Г.

• кандидат геолого-минералогических наук Драцов В.Г.

Официальные оппоненты:

• доктор технических наук, профессор Сохранов H.H.

• кандидат геолого-минералогических наук Извеков Б. И.

Ведущая организация — Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (ВНИИГеофизика)

Защита диссертации состоится 25 мая 2000 г. в 1302 на заседании диссертационного совета Д169.13.01 в акционерном обществе открытого типа "Научно-производственное предприятие по геофизическим работам, строительству и заканчиванию скважин" (АООТ НПП "ГЕРС") по адресу:

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ОАО НПЦ "Тверьгеофизика".

170034, г. Тверь, пр-т Чайковского, 28/2.

Автореферат разослан 22 апреля 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время на крупнейших газовых и нефтяных месторождениях Западной Сибири, эксплуатируются неглубокозалегающие залежи углеводородного сырья, которые вступили, либо в ближайшее время вступят в период падающей добычи. В связи с этим особую актуальность приобретает изучение и вовлечение в промышленную разработку глубо-козалегающих перспективных горизонтов, сложнопостроенных как по литологическому составу, так и структуре порового пространства. Особого внимания заслуживает освоение значительных ресурсов газа, газоконденсата и нефти юрских отложений Тюменского Севера, распространенных повсеместно на территории региона и занимающих значительную часть разреза осадочного чехла, содержащих коллекторы и флюидоупоры. В юрских отложениях сосредоточено 13.6% начальных суммарных ресурсов свободного газа и 28.6% начальных суммарных ресурсов нефти Ямало-Ненецкого АО. Изученность ресурсов весьма низкая: разведанные запасы газа по категориям С2+С2 составляют всего 12-17% от начальных суммарных ресурсов юрских комплексов, а нефти — не превышает 22.7-25% в верхнеюрском комплексе. Таким образом, юрские отложения севера Тюменской области являются существенным резервом прироста запасов углеводородного сырья, и в первую очередь в районах действующей газодобычи.

Характерное отличие юрских' отложений северных районов Западной Сибири от центральных и южных состоит в увеличении общей толщины и неоднородности разреза, глубины его залегания, существенной глинизации верхнеюрского комплекса на большей части территории, сравнительно низкой минерализации пластовых вод. Эти отличия требуют особого подхода для изучения юрских отложений геофизическими методами.

Учитывая повсеместное распространение перспективных на нефть и газ юрских отложений в недрах тюменского севера и крайне низкую степень изученности содержащихся в них ресурсов углеводородов, актуальность исследований, направленных на изучение этих отложений очевидна.

Цель работы состоит в повышении достоверности и эффективности выделения и определения фильтрационно-емкостных параметров коллекторов юрских отложений тюменского севера по

результатам ГИС путем разработки научно обоснованной компьютеризированной технологии интегрированной интерпретации

геолого-геофизических данных.

Основные задачи исследования:

• изучение геолого-геофизических характеристик, классификация объектов по специфическим особенностям конкретного месторождения;

• анализ существующей информационной базы интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов;

• построение базовых петрофизических моделей коллекторов продуктивной (перспективной) части разреза;

• совершенствование существующих и разработка новых методических приемов литологического расчленения разреза, выделения коллекторов, определения пористости и нефтегазонасыщен-ности, оценки характера насыщенности по данным ГИС;

• разработка компьютеризированной технологии интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов;

• апробация разработанной методики и технологии в различных геолого-технологических условиях.

Методы исследования:

♦ анализ и систематизация геолого-геофизической информации;

♦ экспериментальные петрофизические исследования по специальным про1раммам, разработанным автором, на репрезентативных коллекциях керна;

♦ интерпретация и анализ результатов испытания, ГИС и петрофизических исследований керна для установления геофизических критериев выделения коллекторов и оценки характера насыщенности;

♦ выявление петрофизических зависимостей типа "керн-керн" и "керн-ГИС" на основе оценки статистических гипотез о взаимосвязи между характеристиками, регрессионно-аплроксимаци-онного анализа и оптимизации параметров теоретических моделей;

♦ формализация процесса обработки и интерпретации материалов ГИС, создание объектноориентированных интерпретационных моделей;

♦ обработка и интерпретация материалов ГИС скважин, вскрывших юрские отложения в различных геолого-технологических условиях.

Научная новизна.

1. Применительно к условиям юрских отложений тюменского севера обоснованы состав и характеристика статистических методов анализа геолого-геофизических данных, в том числе разработаны процедуры использования топологического и кластерного анализа геофизических характеристик для литологического расчленения разреза, позволяющие выделять песчано-алевролитовые разности без привлечения количественных граничных критериев, использованы методы оценки статистических гипотез о взаимосвязи между петрофизическими характеристиками для доказательства существования значимых петрофизических зависимостей.

2. Впервые созданы комплексные формализованные объектно-ориентированные модели интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов изучаемых месторождений, обеспечивающие реализацию всего процесса обработки и интерпретации на ПЭВМ.

3. Экспериментально исследовано влияние температуры (противоположное влиянию давления) на скорость распространения упругих волн для глубокозалегающих (свыше 3 км) юрских отложений, что позволило сделать вывод о завышении пористости на 3-6% (абсолютных) в среднеюрских и 2-5% (абсолютных) в нижнеюрских отложениях при неучёте температурных условий на зависимость (ЩКп).

Практическая ценность работы. На основании выполненных автором исследований разработана методика и компьютеризированная технология выделения и оценки характера насыщенности коллекторов, определения их геологических параметров по данным ГИС в юрских отложениях тюменского севера. Использование результатов исследований позволит существенно повысить эффективность ГИС на этапах оперативной интерпретации, подсчёта запасов УВ и моделирования залежей при проектировании разработки.

Основные защищаемые научные положения и результаты.

1. Особенности изменения (закономерности и причины их обуславливающие) геологических характеристик горных пород, слагающих продуктивную часть разреза юрских отложений.

2. Возможность литологического расчленения терригенного разреза юрских отложений тюменского севера при отсутствии уста-

новленных количественных критериев выделения литотипов на основе топологического и кластерного анализа параметров, измеряемых при ГИС, реализованного по интерактивной, итерационной методике.

3. Петрофизические и интерпретационные модели и количественные граничные критерии выделения коллекторов и оценки характера их насыщенности.

4. Компьютеризированная технология интегрированной интерпретации геолого-геофизических данных в юрских отложениях с использованием интерпретационных моделей.

Реализация результатов работы. Результаты исследований автора нашли практическое применение при определении геологических параметров коллекторов глубокозалегающих юрских отложений на лицензионных площадях ОАО "Газпром" Западной Сибири при оперативной интерпретации материалов ГИС и обосновании подсчётных параметров Бованенковского, Новопортовского и Уренгойского месторождений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на

1. Научно-практическом семинаре "Проблемы качества ГИС", г.Тверь, 1997г.;

2. Международной Конференции и Выставке по геофизическим исследованиям скважин, г. Москва, 1998 г.;

3. Секции НТС ОАО "ГАЗПРОМ" по тематике "Об использовании компьютерных технологий для повышения эффективности разведки, строительства скважин, моделирования залежей, управления процессами разработки объектов УВС и ПХГ", г. Тверь, 1999 г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 5 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 120 страниц машинописного текста, в том числе 66 рисунков, 14 таблиц, библиографию из 29 наименований.

Диссертация базируется на результатах исследований, выполненных автором лично или при его непосредственном участии под научным руководством д.г.-м.н. Г.Г.Яценко и к.г.-м.н. В.Г.Драцова.

Исходным фактическим материалом для диссертации послужили данные ГИС, лабораторные определения и полевое описание керна, результаты испытаний в эксплуатационной колонне и опробований в открытом стволе, а также опубликованные и фондовые материалы. Петрофизические исследования выполнялись в НПЦ "Тверьгеофизика" и во ВНИГНИ.

Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н., проф. А.И.Фи-онову за консультации, ценные советы и замечания при обсуждении результатов исследований и написании диссертации, глубокую признательность д.г.-м.н. проф. В.Г.Фоменко, д.г.-м.н. В.Г.Топоркову, к.г.-м.н. А.Н.Бабушкиной, к.г.-м.н. С.Н.Красильникову, к.г.-м.н. М.Я.Фридману, к.г.-м.н.Я.Н.Абдухаликову, к.г.-м.н. А.В.Малини-ну, к.г.-м.н. Л.И.Моценко за критические советы и помощь. Автор выражает сердечную благодарность специалистам научных и производственных организаций к.г.-м.н. Г.В.Таужнянскму, к.г.-м.н. О.М. Нелепченко за помощь в сборе исходного фактического материала, д.г.-м.н., проф. В.И.Петерсилье, к.т.н. Э.Г.Рабицу за содействие при проведении петрофизических исследований. Автор признателен своим коллегам по работе Л.С.Колесниковой, Т.Д.Наказной, Н.А.Беловой, Л.А.Черенюк, C.B. Беляковой, Кобиной JI.B., И.В.Чуриковой, В.М.Кабанову, В.Н.Химченко и другим за практическую помощь и дружескую поддержку при подготовке работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе обоснован выбор месторождений для исследования, проведён обзор их стратиграфической принадлежности и нефтегазоносности, рассмотрены геолого-геофизические особенности продуктивной (перспективной) части разреза, проанализирована информационная база интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов.

Отложения юры в пределах изучаемого региона расположены в Ямало-Гыданской морской и северной части Обь-Тазовской переходной фациальных областях. Для исследований автором выб-

раны месторождения, приуроченные к различным фациальным областям и характеризующиеся относительно высокой степенью охвата бурением: 1) Бованенковское, расположенное в Ямало-Гыданской морской фациальной области, характеризующейся развитием морских и прибрежно-морских отложений; 2) Новопор-товское, приуроченное к Нижнеобской зоне в переходной Обь-Тазовской области, где сокращены толщины нижне-среднеюрских отложений преимущественно континентального генезиса; 3) Уренгойское, относящееся к одноименной зоне Обь-Тазовской переходной области, занимающей наиболее прогнутую часть ЗападноСибирской плиты, характеризующуюся разрезами максимальной толщины и стратиграфической полноты, сложенными породами континентального и морского генезиса.

Общая толщина юрских отложений наибольшая на Уренгойском месторождении - до 1500 м, на Бованенковском - до 850 м, на Новопортовском - 600 м. Продуктивные, либо перспективные песчано-алевролитовые породы развиты в отложениях средней и нижней юры.

Выполненные автором систематизация и анализ геолого-геофизической информации позволили охарактеризовать вещественный состав и структурно-текстурные особенности песчано-алевролито-вых пород продуктивной (перспективной) части разреза, условия залегания и вскрытия бурением юрских отложений рассматриваемых месторождений.

Текстура пород в зависимости от принадлежности к тому или иному продуктивному пласту имеет свои особенности. На Бованенковском месторождении отмечаются различные типы слоистости: горизонтальная (Ю2, Ю6_7, Ю10), волнистая (Ю3), линзо-видная (Ю12). В отдельных случаях встречается косая слоистость (Ю3, Ю6_7). На Новопортовском месторождении - преимущественно волнисто-прерывистая слоистость. На Уренгойском месторождении слоистость разноориентированная: от горизонтальной, волнистой до беспорядочной, хаотичной.

На основе анализа данных ГИС и испытаний автором установлено, что коллекторами являются породы однородные, слоистость которых при интерпретации может не учитываться.

Структура пород в основном мелкозернистая, вместе с тем в основании разреза юры на Уренгойском и Новопортовском месторождениях присутствуют гравелиты и гравелитовые песчаники.

Тип цемента разнообразен: от пленочного до порового и базаль-ного. Состав цемента на Бованенковском месторождении глинисто-карбонатный, на Новопортовском - глинисто-карбонатный и гидрослюдисто-каолинито-вый, на Уренгойском - преимущественно гидрослюдисто-каолинитовый.

Минеральный состав скелетной части преимущественно поле-вошпат-кварцевый либо полимиктовый. На Новопортовском месторождении песчаники чаще аркозовые (пласты Ю2-Ю4), в нижней юре Уренгоя - граувакковые.

Условия залегания и вскрытия бурением юрских отложений неодинаковы (табл. 1). Наиболее простые - на Новопортовском месторождении. На Бованенковском и Уренгойском месторождениях присутствуют пласты с АВПД. Уренгойское месторождение характеризуется: максимальными глубинами залегания и толщиной юрских отложений и, как следствие, повышенными пластовыми температурами, пластовыми водами различного типа.

Автором проведён анализ существующей информационной базы интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов, определена степень её представительности и достаточности.

Комплекс ГИС для юрских отложений идентичен применяемому для меловых отложений. Однако геологическое строение разреза юрских отложений значительно сложнее, прежде всего, за счет существенной вертикальной неоднородности вследствие глинизации, углефикации, карбонатизации горных пород, что приводит к ухудшению их фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС). В этих условиях отдельные методы ГИС, прежде всего ПС и БКЗ, снижают свою информативность.

Нередко комплекс ГИС в полном объеме не выполняется. Измерения методами ГГКП, АК, БМК выполняются в единичных скважинах. Практически не проводятся исследования по специальным программам, не используются современные методы ГИС: АКШ, СГК, ЯМК и др. Дефицит информации увеличивается также по причине спорадического отбора керна, бессистемных испытаний в колонне и опробований в открытом стволе.

Массовые петрофизические исследования керна из отложений юры выполнялись в различных организациях. Сопоставление их результатов, выполненное автором, показало хорошую сходимость.

С целью расширения информационной базы интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов по предложению

Таблица 1

Условия залегания и вскрытия бурением юрских отложений

Месторождение Глубина залегания, м Термобарические условия Пластовые воды Технические условия вскрытия

Тип Св, г/л Диаметр скважины, м Параметры промывочной жидкости

Бованен -ковское от 2485-3104 до 2960-3350 ТШ=89-110°С РпЛ=40-49 МПа Хлоркальциевый 12.6-23.2 0.161,0.19, 0.216 Плотность!.58-1.8г/см'> Вязкость 40-55 сек.

Ново-портовское от 1919-2242 до 2500-3220 ТГО1=65-84°С Рго1~Ргидр Гидрокарбонатно-натриевый 10-11 0.19 Плотность!. 15-1.27Г/СМ3 Вязкость 20-35 сек.

Уренгойское от 3700 до5500-5600 Тга=90-180°С рШ1=47-77 МПа Гидрокабонатно-на-триевын, хлоркальциевый, сульфатно-натриевый 10-11 0.161,0.19, 0.216 Плотность1.4-1,89г/см3 Вязкость 40-55 сек.

автора выполнены детальные петрофизические исследования керна. Они включали изучение литологического состава пород по шлифам; определение остаточной водонасыщенности капилляриметрией; определение проницаемости по газу при наличии остаточной воды в порах породы; измерение естественной радиоактивности; исследования при пластовых условиях пористости, удельного электрического сопротивления, скорости распространения упругой волны.

Во второй главе изложены результаты обработки и анализа лабораторных исследований керна, обоснована петрофизическая база интерпретации материалов ГИС, охарактеризованы геологические параметры горных пород, слагающих продуктивную часть разреза юрских отложений, установлены и проанализированы взаимосвязи ФЕС, насыщенности и геофизических параметров горных пород по результатам исследования керна и ГИС.

По результатам лабораторных измерений на керне автором установлены средние значения и диапазоны изменения основных геологических параметров отложений средней и нижней юры (табл. 2).

Анализ геологических параметров, позволил автору выявить особенности литолого-физических характеристик горных пород, слагающих продуктивную часть разреза юрских отложений:

• пористость и проницаемость уменьшается с ростом глубины залегания (от среднеюрских к нижнеюрским отложениям), соответственно отмечается рост объемной плотности;

• средняя минералогическая плотность на Бованенковском месторождении с глубиной практически не меняется и составляет около 2.69 г/см3, на Новопортовском месторождении наблюдается рост ам от 2.68 г/см3 в средней юре до 2.74 г/см3 в нижней юре, на Уренгое отмечено незначительное уменьшение сгм от 2.72 г/см3 в средней юре до 2.71 г/см3 в нижней юре;

• остаточная водонасыщенность самая кизкая на Бованенковском месторождении, наиболее высокая - на Уренгое. В целом, в нижнеюрских отложениях остаточная водонасыщенность выше, чем в средней юре.

Увеличенная минералогическая плотность средне-нижнеюрских отложений Уренгойского и нижнеюрских отложений Новопортов-ского месторождений объясняется ростом гидрослюдистой составляющей цемента.

Обобщение результатов лабораторных исследований керна показало, что наилучшими ФЕС обладают породы Новопортовского

о

Таблица 2

Геологические параметры продуктивных (перспективных) пластов юрских отложений

Месторождение Пласт Геологический параметр, среднее (кол-во определений) гтп-тах

Кп, д.ед. К„р, мД СТоб, г/смЗ Си, г/смЗ Кво, д.ед. Кно, д.ед. Ск, д.ед.

Бованен-ховское Ю2-Ю3 0.128(443) 2.37 (233) 2.48 (440) 2.69 (224) 0.35 (100) 0.083 (74) 0.0501 (215)

0.032-0.216 <0.01-29.7 2.27-2.72 2.43-3.2 0.175-0.967 0-0.216 0.006-0.374

ю6-ю7 0.113 (761) 1.038(281) 2.51 (742) 2.69 (150) 0.437 (106) 0.07 (87) 0.0584 (494)

0.032-0.198 0.01-29 2.33-2.78 2.43-3.2 0.18-0.801 0-0.229 0.006-62.1

ю10-ю12 0.111(100) 0.027-0.189 0.46 (62) <0.01-4.3 2.506 (87) 2.35-2.69 2.69 (77) 2.43-3.2 0.67 (6) 0.57-0.785 0.155 (25) 0.012-0.778

Новопор-товское Ю2-Ю4 0.125 (972) 7.716 (681) 2.47 (951) 2.68 (281) 0.53 (351) 0.074 (123) 0.0614 (704)

0.007-0.217 0.01-233.2 2.25-2.89 2.54-3.05 0.26-0.947 0,001-0.278 0.009-0.58

Ю12-Ю13 0.08 (225) 0.01-0.17 2.576(114) <0.01-44.2 2.57 (223) 2.39-2.85 2.736 (69) 2.59-2.9 0.575 (42) 0.42-0.753 0.009 (3) 0.007-0.011 0.06 (182) 0.002-0.913

Уренгойское Ю2.3 0.117(573) 0.01-0.199 0.134(409) <0.01-12.4) 2.52 (558) 2.35-5.1 2.72 (210) 2.62-2.94 0.76 (10) 0.56-0.961 0.099 (3) 0.087-0.112 0.085 (525) 0-0.652

Нижняя юра 0.072 (466) 0.01-0.142 0.088 (373) <0.01-5.65 2.58 (465) 1.5-3.4 2.71 (323) 2.63-2.87 0.836 (9) 0.69-0.974 0.052 (409) 0.002-0.521

месторождения, несколько хуже - на Бованенковском и наиболее низкие - на Уренгойском месторождении, особенно в отложениях нижней юры.

Ухудшение коллекторских свойств на Уренгойском месторождении помимо гравитационного уплотнения связано по данным Зонн М.С. и Дзюбло А.Д. (1990 г.) с развитием в цементе минерала поздней генерации - удлиненно-пластинчатой гидрослюды. Присутствие этого типа гидрослюды создает спутанно-волокнистую структуру порового пространства, приводит к уменьшению радиуса пор, увеличению удельной поверхности и количества остаточной воды, снижает проницаемость горной породы.

На основе оценок статистических гипотез о взаимосвязи пет-рофизических характеристик автором доказано существование значимых статистических зависимостей между ФЕС, насыщенностью и геофизическими параметрами пород из продуктивной части разреза юрских отложений.

При оценке статистических гипотез использован информационный анализ, позволяющий обнаруживать как линейные, так и нелинейные связи между исследуемыми характеристиками. В процессе проведения информационного анализа рассчитывается матрица информационных критериев. Информационный критерий (Ищ^) определяет, какая доля поведения одной характеристики описывается поведением другой характеристики и изменяется от 0 до 1. Чем выше значение критерия, тем теснее связь между характеристиками. Значение 1^шф0 от 0.3 до 0.6 указывает на существование приемлемой связи, величина ^„ф,, большее 0.6 свидетельствует о хорошей связи.

Аналитические выражения зависимостей получены автором путём регрессионно — аппроксимационного анализа и оптимизации параметров теоретических моделей (табл. 3). Приведённые зависимости справедливы в диапазонах изменения геологических параметров, соответствующих данным, приведённым в табл. 2. Статистическими оценками качества аппроксимации являются относительная погрешность и критерий тесноты связи (КТС).

КТС и Иинф0 имеют одинаковую интерпретацию с позиций теории информации. Отличие заключается в том, что К„Нф0 оценивает идеальную долю информации, которая может содержаться в зависимости, полученной при регрессионно — аппроксимацион-ном анализе. Близость КТС к КИНф0 свидетельствует о качественной аппроксимации.

Таблица 3

Петрофизические зависимости горных пород из продуктивной части разреза юрских отложений

Вид и тип Связи Новопортовское месторождение Бованенковское месторождение Уренгойское месторождение

«керн-керн» средняя-нижняя юна lgKnp = 26.04 Кц - 3.35 КТС-0.43, Отн.погр.=--0.43 средняя юра (пласты Юг-Ю^): lgKnp = 23.7 Кп - 3.12 КТС = 0.4, Отн.погр. = 0.38 нижняя юр я (пласты IO12.11V- 1^ = 34.0210,-4.28 КТС = 0.4, Отн.погр. = 0.45 lgK^ = 24.24 Кп - 3.754 КТС=0.3,Отнмогр. =0.53 пласты ГОг_? (средняя юра): lgKnp = 24.24 Кп - 3.754 КГС=0.3, Отн.погр. =0.53 нижняя юра: Связь отсутствует

Р=«КП) «керн-керн» (пластовые усл.) Р=1/(КП)Ш КТС = 0.43, Отн.погр. = 0.16 Р = 1 / (Кп)2 02 КТС = 0.76 Отнмогр. = 0.08 Р=1/(К„)184 КТС = 0.5, Отнмогр. = 0.16

К^Ооб) «керн-керн» Теоретическая модель: Кп = (2.68-аоб)/1.68 КТС = 0.43, Отнмогр. = 0.26 Эмпирическая модель: Кп= 1.28-0.47аоа КТС = 0.57, Отн.погр. = 0.14 Теоретическая модель: Кп = (2.71 -ао6)/1.71 КТС = 0.52, Отн.погр. = 0.11 Эмпирическая модель: Кп= 1.42 - 0.52аоб КТС = 0.58, Отнмогр. = 0.09 Теоретическая модель: Кп = (2.71 -сТоб)/ 1.71 КТС = 0.41, Отнмогр. = 0.17 Эмпирическая модель: 1^= 1,3 - 0.47006 КТС = 0.5, Отнмогр. = 0.14

мат) (барические условия) «керн-керн» К„ = 0.0018 dT- 0.306 КТС = 0.39, Отн.погр. = 0.2 Кп = 0.002 dT-0.335 КТС = 0.69, Отнмогр. = 0.04 пласты lOxi (средняя юра): К„ = 0.002 dT-0.332 КТС = 0.49, Отнмогр. = 0.11 нижняя юра: Кп-0.00136 dT-0.228 КТС = 0.3, Отнмогр. = 0.1

Продолжение табл. 3

Kn=f(dT) (термобарические условия) «керн-керн» пласты Ю?.з (средняя юра"): Кп = 0.0014 dT-0.233 КТС = 0.44, Отн-погр- =0.15 нижняя юра: Кп = 0.00083 dT- 0.141 КТС = 0.47, Отн-погр- = 0.08

Kn=f(dT,dJ„) Kn=f(dT>anc) «Кфн-ГИС» Knira=(dT-162)/(732.4-297ctI,c) КТС = 0.54. Отн.погр. = 0.13 Кп = 0.000003 ldf*--0.163dJre2-0.052 КТС=0.46, Отнмогр.=ОЛ1

Kn=f(W,dJ„) Kn=f(dJh,, dJ„) К^ДсИщ^е) «керн-ГИС» Кп = 0.22-0.057dJiK+0.117anc КТС = 0.57, Отн.погр. = 0.11 КП = 0.65 + 0. 45W -O.lBdJnt КТС = 0.52, Отнмогр. = 0.07 пласты Ю23 (средняя юра): Kn = 0.39-0.2dJ„K-0.16dJra КТС = 0.3, Отн-погр. = 0.19

PH=f(KB) «керн-керн» Рн = 1 / кв141 КТС = 0.94, Откпогр. = 0.03 Р„=1/КВ15У КТС = 0.84, Отнмогр. = 0.06 Рн = 1 /КЕ1Л1 КТС = 0.72, Отн.погр. = 0.035

KB0=f(Kn) «керн-керн» средняя юра ("пласты Ю1-Ю4): Кео = 0.00391КПгм КТС = 0.63, Отн.погр. = 0.15 пласты Ю2.1 (средняя юра):

Км= 1.08-3.41 Кп КТС = 0.3, Отнмогр. = 0.1 нижняя юна (пласты Юп п): Связь отсутствует К*,» 1.857-8.75 Кп КТС = 0.43, Отн.погр. = 0.18 нижняя юра: Связь отсутствует

Кво=ДКпр) «керн-керн» Кво = 0.708-0.223 lgKnp КТС = 0.42, Отнмогр. = 0.09 Кво= 2 / (5.565 + 2.781gKnp) КТС = 0.67, Отяпогр. = 0.1 пласты Ю; 1 (средняя юра):

К» = 0.455 - 0.311 IgKnp КТС = 0.48, Отнмогр. =0.19 нижняя юра: Связь отсутствует

Продолжение табл. 3

кЛ^/'ЧКд) «керн-керн» Кв* = 0.24/Кп°59-0.05 КТС=0.25 Отяпогр. =0.07 Квкр= 0.54/К/24 КТС = 0.1 Отн.погр. = 0.06 Кв" = 0.835/Кп007 Я7С = 0.14 Отн.погр. = 0.02 Кв* = 0.204* 1.1811/Кп КТС = 0.51 Отн.погр. = 0.07 К„.кр= (0.118/КП-0.1056)°5 Л7С = 0.53 Отяпогр. = 0.04 Кв" = 0.0076 ^ Кп +0.973 КТС = 0.02 Отяпогр. = 0.01 пласты Юн (средняя юра):

Кв" = ( 1.23 -23.64 Ки2)0 5 КТС=0.58 Отяпогр. = 0.04 (1.068-7.95 Кп2 )05 КТС = 0.55 Отяпогр. = 0.01 Кв** = 1.07-0.7 К„ КТС = 0.22 Отяпогр. = 0.01

КВ ^кр)/ ЧКпр) «керн-керн» Кв" = 0.853 - 0.173 ^Кпр КТС=0.3 Отн.погр.-0.11 Квкр = 0.942-0.083 ^Кпр КТС=0.23 0тн.погр.=0.05 К," = 0.984-0.028 ^ к, КТС = 0.0/ Отн.погр. = 0.02 Кв* = 0.4 / (1.73+0.941^) + 0.35 КТС=0.41 0тн.погр-0.07 Квкр=0.3/(1.73+0.94^(Кга,+0.05))+0.62 КГС=0. 17 Отн. погр. =0.05 К," = 0.0021§Кпр + 0.975 КТС = 0.02 Отяпогр. = 0.05 пласты Юг-? (средняя юра): Кв*= 1/(0.99 + 0.83 V1) КГС=0.15 0тн.погр.=0.09 К„р= 1/(1.01+0.156Кч>1'') КТС=0.24 0тн.погр.=0.02 Кв"=1/(1.006+0.07Кпр1Л) КТС = 0.15 Отн.погр. = 0.01

Для отложений средней и нижней юры Бованенковского и Новопортовского месторождений существенных различий взаимосвязей ФЕС не выявлено. На Уренгойском месторождении взаимосвязи ФЕС средне- и нижнеюрских отложений различны.

Влияние пластовых условий на ФЕС пород изучено путем измерения пористости при эффективном давлении. Результаты этих замеров позволили автору установить, что степень воздействия пластовых условий на сжимаемость пор закономерно возрастает с увеличением глубины залегания отложений: наибольшее влияние отмечается в нижней юре Уренгойского месторождения, наименьшее — на Новопортовском месторождении.

По результатам сопоставления эффективной пористости с пористостью и проницаемостью автором обоснованы граничные значения пористости (К^^) и проницаемости (Кпргр) для разделения пластов на коллекторы и неколлекторы. Величина КПЭф, используемая для определения граничных значений, уточнена по результатам замеров проницаемости по газу при наличии остаточной воды, выполненных на коллекции керна Бованенковского месторождения. Граничные значения пористости и проницаемости для юрских отложений севера Тюменской области колеблются в небольших пределах: К^ гр=0.106-0.12, К^ гр=0.075-0.5 мД. Исключением являются глубокозалегающие отложения нижней юры Уренгойского месторождения, где в первом приближении установлено Кп-1р=0.088.

Для зависимости типа "керн-керн" между пористостью и объемной плотностью Кп(стоб) автором получены уравнения, описывающие теоретическую модель Кп=(стм-аоб)/(ам-аж), путём оптимизации параметра стм на массиве фактических керновых данных, и эмпирические уравнения регрессии. Эмпирические уравнения несколько отклоняются от теоретических и имеют более высокие КТС. Это объясняется непостоянством минералогической плотности образцов горных пород в диапазоне изменения стоб. Рост ам при увеличении аоб в коллекторах, как отмечено выше, связан с ростом содержания гидрослюды, а в неколлекторах с ростом карбонатности.

Зависимости интервальным временем пробега упругой волны от пористости Кп(с1Т) исследовались при моделировании эффективного давления.

На примере Уренгойского месторождения автором изучено воздействие на интервальное время термических условий, смоде-

0.2

0.16"-

5 0.12

0.08

0.04

Барические условия

-----^.....}--■

ш.

-Но!

Термобаричесие условия

170

290

210 250

Интервальное время, мкс/м данные "Керн-Керн" (барические усл.) 0- данные "Керн-Керн" (термобарические усл.' X - данные "Керн-ГИС"

Рис. Зависимость ЬТ(КП) для среднеюрс-ких отложений Уренгойского месторождения

лированных на керне. Установлено существенное влияние температурного фактора, которое подтверждается данными "керн-ГИС": массив индикационных точек тяготеет к зависимости "керн-керн", полученной при термобарических условиях (рис.).

Температурные условия залегания юрских отложений Бованенковского месторождения близки к таковым средней юры Уренгоя. Этим можно объяснить влияние температурных условий примерно такого ж;е порядка на зависимость Кп(сГГ), что выявлено авто-

ром построением связи типа "керн-ГИС".

На Новопортовском месторождении пластовые температуры существенно ниже. Зависимость Кп(сГГ) при барических условиях (без моделирования пластовой температуры) согласуется с данными "керн-ГИС", что указывает на незначительное влияние температурного фактора.

Полученные результаты объясняются противоположным воздействием температуры и давления на скорость распространения упругих волн. На глубинах свыше 3 км влияние температуры становится преобладающим.

Характер зависимостей параметра насыщения от водонасыщен-ности РН=(КВ) свидетельствует о повышенной глинизации коллекторов Уренгойского месторождения, на Бованенковском месторождении коллекторы наиболее чистые.

Существенна разница в диапазонах изменения параметра насыщенности: максимальные Рн на Бованенковском месторождении (10), на Новопортовском Рн не превышают 5, на Уренгойском -до 2.2-2.3 для средней юры и до 1.8 для нижней юры. Расчёты показали, что такие различия не могут быть обусловлены измене-

ниями глинистости. Анализируя полученные результаты, автор пришёл к выводу о повышенной потенциальной насыщенности углеводородами коллекторов Бованенковского месторождения. На Уренгойском месторождении следует ожидать наиболее низкие величины Киг.

По результатам капилляриметрических исследований автором установлены критические значения водонасыщенности К*, Кпкр и К** позволяющие прогнозировать притоки безводных углеводородов (газа или нефти), смеси двух флюидов и чистой воды.

Таким образом, на основе обработки и анализа петрофизичес-кой информации и данных ГИС автором разработаны петрофи-зические модели продуктивных юрских отложений изучаемых месторождений, которые представляют собой комплекс количественных граничных критериев коллекторов, взаимосвязей их ФЕС, насыщенности и геофизических параметров. Полученные петро-физические модели положены в основу алгоритмов интегрированной интерпретации ГИС с целью определения подсчётных параметров.

Третья глава посвящена вопросам разработки методики и ком-пьютизированной технологии комплексной интерпретации геолого-геофизических материалов юрских отложений, базирущейся на установленных петрофизических зависимостях типа "керн-керн" и "керн-ГИС", результатах испытания скважин и других геолого-геофизических исследованиях.

Петрофизическое обеспечение интерпретации ГИС разработано для относительно "чистых" (песчано-алевролитовых) ли-тологических разностей. С целью объектноориентированного его применения необходимо знание литологии разреза. В условиях юрских отложений Бованенковского и Новопортовского месторождений получение такой информации затруднений не вызывает. На Уренгойском месторождении при отсутствии прямых качественных признаков коллектора необходимы специальные приемы и технологические процедуры для литологическое расчленение разреза.

Автором разработан способ детального литологического расчленения разреза, который базируется на статистической обработке данных ГИС (НК, ГК, АК, ГГК) в многомерном пространстве с использованием методов классификации: топологического и кластерного анализа. Способ позволяет выделять литологически одно-

родные группы горных пород при отсутствии установленных количественных критериев выделения литотипов и без использования обучающей выборки. Алгоритмы классификации реализованы в программном комплексе ОеоОШсе 8о1уег'99.

Интерпретация результатов классификации заключается в выявлении соответствия выделенных групп определённым литоти-пам горных пород и проводится с учетом априорной информации о литологии разреза, получаемой из литологического макроописания керна и шлама. По керну выделяется больше литот типов, чем идентифицируется по ГИС. В то же время с помощью классификации возможно более представительное расчленение разреза.

Литологическое расчленение разреза по ГИС реализуется по интерактивной, итерационной методике. Процесс интерпретации требует знания основных литолого-физических особенностей разреза, поэтому полностью не формализован. Программные опции обеспечивают анализ вариантов на основе одно-, двух- и трехмерных изображений на экране монитора.

Достоверность способа литологического расчленения подтверждена хорошей сходимостью с результатами литологического описания керна.

При выделении коллекторов в юрских отложениях Новопортов-ского и Бованенковского месторождений автор рекомендует использовать общеизвестные "качественные" признаки ГИС.

Выделять коллекторы в юрских отложениях Уренгойского месторождения по данным ГИС на основе качественных признаков крайне сложно. Причиной этого, по мнению автора, являются:

• слабая дифференциация кривой ПС вследствие близости общих минерализаций промывочной жидкости и пластовых вод и низких ФЕС пород;

• возникновение фильтрационных потенциалов при движении флюидов из пласта в скважину вследствие АВПД, в результате чего в ряде случаев отмечается положительная аномалия ПС против песчано-глинистых пластов (В.П. Шалагин, 1989 г.);

• плохое техническое состояние ствола скважин, где имеют место макрошероховатости, желоба и кольматация стенок, в этих условиях показания методов с прижимными устройствами (БК, БМК, МК) искажены и не отражают реальных геофизических характеристик разреза.

Для юрских отложений Уренгойского месторождения на основе результатов испытания автором обоснован способ выделения коллекторов на основе парных сопоставлений геофизических параметров АК-ГК и НК-ГК.

Анализ диаграмм методов пористости ГИС показал, что наиболее информативными являются ГГКП и АК. Определение пористости автор рекомендует проводить по установленным связям типа "керн-керн" и "керн-ГИС".

Методика определения коэффициента нефтегазонасыщенности основана на использовании зависимостей Р(Кп) и Рн(Кв).

Для решения задач определения характера насыщенности коллекторов юрских отложений автором предлагаются установленные по керну критические значения водонасыщенности Кв*, Квкр, Кв**. Для Бованенковского и Уренгойского месторождений также обоснованы критические значения рп по результатам испытаний.

Анализ материалов показал, что выделение газонасыщенных интервалов возможно проводить по известным методикам (повторным замерам НК, динамическим параметрам АК и результатам испытаний).

Разработанная методика формализована автором в виде интерпретационных моделей, представляющих собой программу на языке программного комплекса веоОГИсе 5о1уег'99. Выполнена оценка их устойчивости путём моделирования погрешностей искомых геологических параметров. На основе анализа погрешностей отобраны оптимальные петрофизические связи для использования при интерпретации.

В четвёртой главе приведены результаты применения разработанных методик.

Работоспособность и эффективность методики показана апробацией на большом количестве фактического материала по юрским отложениям севера Тюменской области. Сопоставление с данными керна и результатами испытания скважин свидетельствуют о достоверности получаемых результатов.

Наименьшая погрешность определения геологических параметров достигается при интерпретации ГИС Бованенковского месторождения (15% для параметра У=Н3ф*Кп*Кн), наибольшая — для Новопортовского (20%), для Уренгойского месторождения — 17.5%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге проведенных исследований разработана методика и компьютерная технология выделения коллекторов и определения их геологических параметров в юрских отложениях Тюменского Севера по данным ГИС с целью подсчета запасов нефти и газа и моделирования залежей при проектировании разработки.

Основные результаты выполненных исследований, изложенных в данной диссертационной работе сводятся к следующему.

1. На основе научного обобщения ранее выполненных работ и собственных исследований автора проанализированы геолого-геофизические особенности и информационная база интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов юрских отложений тюменского севера. Установлено, что основные трудности в оценке параметров терригенных коллекторов юры связаны, прежде всего, с существенной вертикальной неоднородностью разреза вследствие глинизации, углефикации, карбонатиза-ции горных пород, что наряду с гравитационным уплотнением приводит к ухудшению их ФЕС. Установлено, что разрез юрских отложений Уренгойского месторождения в сравнении с Бованенков-ским и Новопортовским более сложен по геолого-геофизическим характеристикам, условиям залегания и вскрытия бурением. В этих условиях отдельные методы ГИС, прежде всего ПС и БКЗ снижают свою информативность. Отсутствие современных методов в комплексе ГИС (АКШ, СГК, ЯМК и др.) приводит к снижению уровня информационного обеспечения. Дефицит информации увеличивается также по причине спорадического отбора керна, бессистемных испытаний в колонне и опробований в открытом стволе.

2. В результате проведённых дополнительных петрофизических исследований керна по составленным автором программам и выполненного анализа петрофизической информации установлены пределы вариации фильтрационно-емкостных характеристик изучаемых месторождений. Выявлено существенное влияние температуры на зависимости с!Т(Кп) для глубокозалегающих отложений средней и нижней юры Бованенковского и Уренгойского месторождений. Установлены граничные значения пористости и проницаемости для разделения пород на коллекторы и неколлекторы, в этих целях кроме стандартных приёмов привлечена информация о проницаемости по газу в присутствии остаточной воды,

замеренной на керне. Выявлено отклонение эмпирических зависимостей Кп(стоб) от теоретических из-за непостоянства минералогической плотности в диапазоне изменения объёмной плотности.

3. На основе проведённых исследований автором получены базовые петрофизические модели продуктивных пластов Бованен-ковского, Новопортовского и Уренгойского месторождений. Сравнительный их анализ показал различие в характере взаимосвязей геологических и геофизических параметров указанных месторождений за исключением некоторых петрофизических зависимостей для среднеюрских отложений Бованенковского и Уренгойского месторождений, идентичность которых позволяет в ряде случаев использовать общие алгоритмы при интегрированной интерпретации геоданных.

4. Установлено, что на Уренгойском месторождении выделение коллекторов по "качественным" признакам ГИС затруднено. Обоснованы критерии для выделения коллекторов на основе парных сопоставлений методов ГК-АК и ГК-НК. Разработан методический приём литологического расчленения разреза базирующийся на статистическом анализе результатов ГИС (НК, ГК, АК, ГГК) с использованием методов классификации: топологического и кластерного анализов. В результате становится возможным выделение в разрезе песчано-алевролитовых разностей, для которых разработанное петрофизическое обеспечение позволяет достоверно выделять коллекторы и определять их параметры.

5. На базе полученных петрофизических зависимостей созданы формализованные интерпретационные модели коллекторов продуктивных отложений юрского возраста, положенные в основу компьютерной технологии обработки и интерпретации данных ГИС. Работоспособность и эффективность технологии показана апробацией на большом количестве скважин, вскрывших типичные разрезы юрских отложений севера Тюменской области.

Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованных работах:

1. Оценка эффективности определения электрических параметров пластов-коллекторов по данным ГИС при применении различных программ автоматизированной интепретации. - Сборник научных трудов: Новые разработки в технологии геофизических исследований нефтегазо-

разведочных скважин. НПГП "ГЕРС", ВНИГИК. Тверь, 1992 г., с. 79-84 (соавторы Фоменко В.Г., Бабушкина А.Н.и др.)

2. Проблемы полноты и качества информационного обеспечения при геолого-геофизических исследованиях юрских отложений севера Западной Сибири// НТВ "Каротажник", Тверь: ГЕРС, 1997 г. Вып. 37, с. 5864 (соавторы Драцов В.Г., Бабушкина А.Н.).

3. Разработка методики выделения и оценки сложнопостроенных коллекторов юрских отложений северных районов Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. — Сборник тезисов Международной Конференции и Выставки по геофизическим исследованиям скважин "Москва'98", М,: ЕАГО, РГУ НГ, 1998 г., с. Б1.3т (соавтор Драцов В.Г.).

4. Компьютеризированная интерпретация данных геофизических исследований скважин глубокозалегающих юрских отложений тюменского севера// "Геология, бурение, геофизика", Москва, 2000 г. № 9-11, с. (соавторы Драцов В.Г., Яценко Г.Г.)

5. Компьютеризированная интерпретация данных ГИС с целью выделения и оценки юрских коллекторов в разрезах тюменского севера// НТВ "Каротажник", Тверь: ГЕРС, 2000 г. Вып. 71, с. 78-96 (соавтор Драцов В.Г)

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Трухин, Владимир Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ВЫБОР ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНЙ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СПЕЦИФИЧЕСКИМ ОСОБЕННОСТЯМ В ПРЕДЕЛАХ ПЛОЩАДИ КОНКРЕТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 18 1.1 Выбор объектов исследований

1.2.Стратиграфическая принадлежность и нефтегазоносность юрских отложений

1.2.1. Бованенковское месторождение

1.2.2. Новопортовское месторождение

1.2.3. Уренгойское месторождение

1.3. Геолого-геофизические особенност^р^й^^^нрй (перспективной) части разреза

1.3.1. Строение разреза

1.3.2. Вещественный состав,текстурные и структурные особенности

1.3.3. Условия залегания и вскрытия бурением

1.4. Информационная база интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов 33 1.4.1 . Геофизические исследования скважин

1.4.2. Лабораторные исследования керна

1.4.3. Испытания скважин

1.5. Выводы к главе

2. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ПЕТРОФИЗИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ. ПОСТРОЕНИЕ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КОЛЛЕКТОРОВ ПРОДУКТИВНЫХ (ПЕРСПЕКТИВНЫХ) ГОРИЗОНТОВ ЮРСКОГО ВОЗРАСТА 37 2.1. Характеристика геологических параметров горных пород по результатам исследования керна

2.2. Установление и анализ взаимосвязей между геологическими и геофизическими параметрами горных пород по результатам исследований керна и ГИС

2.2.1. Взаимосвязи фильтрационно-емкостных свойств пород

2.2.2. Завйсимости геофизических параметров горных пород от ФЕС

2.2.3. Зависимости геофизических параметров горных пород от насыщенности

2.3. Выводы к главе

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

3.1. Определение исходных геофизических параметров

3.2. Литологическое расчленение разреза

3.2.1. Принципы классификации

3.2.2. Технология литологического расчленения с использованием методов классификации

3.3. Выделение коллекторов

3.3.1. Выделение коллекторов по прямым признакам

3.3.2. Выделение коллекторов по качественным признакам ГИС

3.3.3. Выделение коллекторов по количественным критериям геолого-геофизических параметров

3.4. Определение пористости

3.5. Определение коэффициента нефтегазонасыщенности

3.6. Оценка характера насыщения и прогнозирование состава притока пластовых флюидов

3.7. Компьютерная технология определения фильтрационно-емкостных параметров коллекторов юрских отложений с использованием интерпретационных моделей

3.8. Выводы к главе

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК

4.1. Результаты интерпретации данных ГИС Бованенковского месторождения

4.2. Результаты интерпретации данных ГИС Новопортовского месторождения

4.3. Результаты интерпретации данных ГИС Уренгойского месторождения

4.4. Выводы к главе 111 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК РИСУНКОВ

Рис. 2.1. Зависимость абсолютной проницаемости от пористости, юрские отложения Новопортовского месторождения

Рис. 2.2. Зависимость абсолютной проницаемости от пористости, юрские отложения Бованенковского месторождения

Рис. 2.3. Зависимость абсолютной проницаемости от пористости, юрские отложения Уренгойского месторождения

Рис. 2.4. Зависимость остаточной водонасыщенности от пористости, юрские отложения Новопортовского месторождения

Рис. 2.5. Зависимость остаточной водонасыщенности от пористости, юрские отложения Бахиловского месторождения

Рис. 2.6. Зависимость остаточной водонасыщенности от пористости,

Юрские отложения Уренгойского месторождения

Рис. 2.7. Зависимость остаточной водонасыщенности от абсолютной проницаемости, юрские отложения Новопортовского месторождения

Рис. 2.8. Зависимость остаточной водонасыщенности от абсолютной проницаемости, юрские отложения Бованенковского месторождения

Рис. 2.9. Зависимость остаточной водонасыщенности от абсолютной проницаемости,юрские отложения Уренгойского месторождения 45 Рис.2.10. Сопоставление пористости, измеренной в пластовых и атмосферных условиях на образцах керна Новопортовского месторождения 46 Рис.2.11. Сопоставление пористости, измеренной в пластовых и атмосферных условиях на образцах керна Бованенковского месторождения 47 Рис.2.12. Сопоставление пористости, измеренной в пластовых и атмосферных условиях на образцах керна Уренгойского месторождения

Рис. 2.13. Сопоставление относительной эффективной проницаемости (Кпрэф/Кпр) с эффективной пористостью, юрские отложения Бованенковского месторождения Рис. 2.14. Зависимость эффективной пористости от пористости и проницаемости, юрские отложения Бованенковского месторождения Рис. 2.15. Зависимость относительной эффективной проницаемости (Кпрэф/Кпр) от пористости и проницаемости, юрские отложения Бованенковского месторождения Рис. 2.16. Зависимость эффективной пористости от пористости и проницаемости, юрские отложения Новопортовского месторождения Рис. 2.17. Зависимость эффективной пористости от пористости и проницаемости, юрские отложения Уренгойского месторождения Рис. 2.18. Зависимость параметра пористости от пористости, юрские отложения Новопортовского месторождения Рис. 2.19. Зависимость параметра пористости от пористости, юрские отложения Бованенковскго месторождения Рис. 2.20. Зависимость параметра пористости от пористости, юрские отложения Уренойского месторождения Рис. 2.21. Зависимость пористости от объёмной плотности, юрские отложения Новопортовского месторождения Рис 2.22. Зависимость пористости от объёмной плотности, юрские отложения Бованенковского месторождения Рис. 2.23. Зависимость пористости от объёмной плотности, юрские отложения Уренгойского месторождения Рис. 2.24. Сопоставление объёмной и минералогической плотности, юрские отложения севера Тюменской области Рис. 2.25. Сопоставление карбонатности и объёмной плотности, юрские отложения севера Тюменской области

Рис. 2.26. Зависимость пористости от интервального времени пробега упругой волны, юрские отложения Новопортовского месторождения 55 Рис. 2.27. Зависимость пористости от интервального времени пробега упругой волны, юрские отложения Бованенковского месторождения 55 Рис. 2.28. Зависимость пористости от интервального времени пробега упругой волны, юрские отложения Уренгойского месторождения 56 Рис. 2.29. Зависимость Кп=1?(с1Т,а11С) по данным исследования керна и

ГИС, юрские отложения Новопортовского месторождения

Рис. 2.30. Зависимость Кп=^с1Т,<игк) по данным исследования керна и

ГИС, юрские отложения Бованенковского месторождения

Рис. 2.31. Зависимость Кп=^<инк,апс) по данным исследований керна и

ГИС, юрские отложения Новопортовского месторождения 58 Рис. 2.32. Зависимость Кп=^\¥,сигк) по данным исследований керна и

ГИС, юрские отложения Бованенковского месторождения

Рис. 2.33. Зависимость Кп=^сЦге<,сигк) по данным исследований керна и

ГИС, юрские отложения Уренгойского месторождения

Рис. 2.34. Зависимость параметра насыщения от водонасыщенности, юрские отложения Новопортовского месторождения

Рис. 2.35. Зависимость параметра насыщения от водонасыщенности, юрские отложения Бованенковского месторождения

Рис. 2.36. Зависимость параметра насыщения от водонасыщенности, юрские отложения Уренгойского месторождения

Рис. 2.37. Зависимость критических значений водонасыщенности (КД Квкр, кв , Кво) от пористости и проницаемости, юрские отложения Новопортовского месторождения

Рис. 2.38. Зависимость критических значений водонасыщенности (Кв , **

КВКр, Кв , Кво) от пористости и проницаемости, юрские отложения Бованенковского месторождения

Рис. 2.39. Зависимость критических значений водонасыщенности (Кв , Квкр, Кв**, Кво) от пористости и проницаемости, юрские отложения Уренгойского месторождения

Рис. 2.40. Зависимость УЭС пласта при критических значениях водонасыщенности (Кв*, Квкр, Кв**, Кво, Кв=1) от пористости (а) и проницаемости (б), юрские отложения Новопортовского месторождения

Рис. 2.41. Зависимость УЭС пласта при критических значениях водонасыщенности (Кв , Квкр, Кв , Кво, Кв=1) от пористости (а) и проницаемости (б), юрские отложения Бованенковского месторождения 63 Рис. 2.42. Зависимость УЭС пласта при критических значениях водонасыщенности (Кв*, Квкр, Кв**, Кво, Кв=1) от пористости (а) и проницаемости (б), юрские отложения Уренгйского месторождения 63 Рис. 3.1. Упрощённая технологическая схема литологического расчленения разреза с использованием методов топологического и кластерного анализов

Рис. 3.2. Процедуры литологического расчленения разреза тюменской свиты Уренгойского месторождения средствами программного комплекса ОеоО£йсе 8о1уег'

Рис. 3.3. Литологическое расчленение разреза способом классификации данных ГИС и выделение коллекторов по ГИС, тюменская свита скв. 411 Уренгойского месторождение

Рис. 3.4. Литологическое расчленение разреза способом классификации данных ГИС и выделение коллекторов по ГИС, малыщевская свита скв. 133 Бованенковского месторождения

Рис. 3.5. Выделение коллекторов нормализацией БК-МБК и сопоставлением временных замеров БК и МБК, тюменская свиты, скв. 674, Уренгойское месторождение

Рис. 3.6. Статистические распределения пористости и проницаемости по керну в испытанных («сухих» и приточных) пластах тюменской свиты Уренгойского месторождения

Рис. 3.7. Статистические распределения двойного разностного параметра <ИГК и интервального времени пробега продольной волны с1Т по испытанным («сухие» и приточные) пластам тюменской свиты Уренгойского месторождения

Рис. 3.8. Сопоставления показаний нейтронного и гамма-каротажа, акустического и гамма-каротажа в испытанных пластах тюменской свиты Уренгойского месторождения

Рис. 3.9. Сопоставление УЭС и пористости испытанных пластов, юрские отложения Бованенковского месторождения

Рис. 3.10. Статистические распределения УЭС испытанных пластов, средняя юра, Уренгойское месторождение

Рис. 3.11. Технологическая схема обработки и интегрированной интерпретации геоданных

Рис. 3.12. Блок-схема интерпретационной модели юрских отложений

Новопортовского месторождения

Рис. 3.13. Блок-схема интерпретационной модели юрских отложений

Бованенковского месторождения

Рис. 3.14. Блок-схема интерпретационной модели среднеюрских отложений Уренгойского месторождения

Рис. 3.15. Интерпретационная модель интегрированной интепретации геоданных юрских отложений Новопортовского месторождения 95 Рис.3.16. Моделирование погрешности определения У=НЭф*Кп*Кнг и Кв для юрских отложений Новопортовского месторождения

Рис.3.17. Моделирование погрешности определения У=Н)ф*Кп*Кнг и Кв для юрских отложений Бованенковского месторождения

Рис.3.18. Моделирование погрешности определения У=НЭф*Кп*Киг и Кв для среднеюрских отложений Уренгойского месторождения 99 Рис. 4.1. Результаты интегрированной интерпретации геоданных, малышевская свита, скв. 133, Бованенковское месторождение

Рис. 4.2. Результаты интегрированной интерпретации геоданных, джангодская свита, скв. 144, Бованенковское месторождение 103 Рис. 4.3. Результаты интегрированной интерпретации геоданных, тюменская свита, скв. 146, Новопортовское месторождение 105 Рис. 4.4. Результаты интегрированной интерпретации геоданных, нижняя юра, скв. 146, Новопортовское месторождение

Рис. 4.5. Результаты интегрированной интерпретации геоданных, тюменская свита, скв. 677, Уренгойское месторождение

Рис. 4.6. Результаты интегрированной интерпретации геоданных, нижнеюрские отложения, скв. 266, Уренгойское месторождение

СПИСОК ТАБЛИЦ

Таблица 1.1. Стратиграфическая принадлежность юрских отложений севера Западной Сибири

Таблица 1.2. Стратиграфическая принадлежность и строение продуктивных пластов юрских отложений севера Тюменской области 30 Таблица 1.3. Вещественный состав, текстурные и структурные особенности коллекторов из продуктивной (перспективной) части . разреза юрских отложений

Таблица 1.4.Условия залегания и вскрытия бурением юрских отложений 32 Таблица 1.5. Фактический комплекс ГИС, выполняемый в разрезе юрских отложений севера Тюменской области

Таблица 1.6.Исследования керна из юрских отложений севера Тюменской области

Таблица 1.7. Освещённость испытаниями юрских отложений севера

Тюменской области

Таблица 2.1. Характеристика геологических параметров продуктивных (перспективных) пластов юрских отложений по результатам измерений на керне

Таблица 2.2. Взаимосвязи ФЕС пород из продуктивной (перспективной) части разреза юрских отложений

Таблица 2.3. Взаимосвязи геофизических параметров и ФЕС горных пород из продуктивной (перспективной) части разреза юрских отложений

Таблица 2.4. Взаимосвязи геофизических параметров и насыщенности горных пород из продуктивной (перспективной) части разреза юрских отложений

Таблица 3.1 Литологическая характеристика разреза тюменской свиты

Уренгойского месторождения по данным керна и ГИС

Введение Диссертация по геологии, на тему "Разработка методики компьютеризированной интерпретации данных геофизических исследований скважин с целью выделения и оценки сложнопостроенных коллекторов глубокозалегающих юрских отложений Тюменского Севера"

Актуальность проблемы. В настоящее время на крупнейших газовых и нефтяных месторождениях Западной Сибири, эксплуатируются неглубокоза-легающие залежи углеводородного сырья, которые вступили, либо в ближайшее время вступят в период падающей добычи. В связи с этим особую актуальность приобретают изучение и вовлечение в промышленную разработку глубокозалегающих перспективных горизонтов, сложнопостроенных как по литологическому составу, так и структуре порового пространства. Особого внимания заслуживает освоение значительных ресурсов газа, газоконденсата и нефти юрских отложений Тюменского Севера, распространенных повсеместно на территории региона и занимающих значительную часть разреза осадочного чехла, содержащих коллекторы и флюидоупоры. По данным А.Э.Конторовича, И.И.Нестерова, В.Р.Лившица и др. [18] в них сосредоточено 13.6% начальных суммарных ресурсов свободного газа и 28.6% начальных суммарных ресурсов нефти Ямало-Ненецкого АО. В то же время изученность ресурсов весьма низкая: разведанные запасы газа по категориям С1+С2 составляют всего 12-17% от начальных суммарных ресурсов юрских комплексов, а нефти - не превышает 22.7-25% в верхнеюрском комплексе. Таким образом, юрские отложения севера Тюменской области являются существенным резервом прироста запасов углеводородного сырья и впервую очередь в районах действующей газодобычи.

Характерное отличие юрских отложений северных районов Западной Сибири от центральных и южных состоит в увеличении общей толщины и неоднородности разреза, глубины его залегания, существенной глинизации верхнеюрского комплекса на большей части территории, сравнительно низкой минерализации пластовых вод. Эти отличия требуют особого подхода для изучения юрских отложений геофизическими методами.

Оценка коллекторского потенциала юрских отложений сопряжена со значительными объективными трудностями: низкой степенью изученности разреза бурением глубже 4 км; относительно слабой информативностью реализуемого комплекса ГИС; недостаточной охарактеризованностью разреза керновым материалом и, как следствие, отсутствием необходимого объема петрофизических исследований; малопредставительными испытаниями в открытом стволе и в колонне.

Учитывая повсеместное распространение перспективных на нефть и газ юрских отложений в недрах тюменского севера и крайне низкую степень изученности содержащихся в них ресурсов углеводородов, актуальность исследований, направленных на изучение этих отложений очевидна.

Цель работы состоит в повышении достоверности и эффективности выделения и определения фильтрационно-емкостных параметров коллекторов юрских отложений тюменского севера по результатам ГИС путем разработки научно обоснованной компьютеризированной технологии интегрированной интерпретации геолого-геофизических данных.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели при изучении юрских отложений в работе решались следующие задачи:

- изучение геолого-геофизических характеристик, классификация объектов по специфическим особенностям конкретного месторождения;

- анализ существующей информационной базы интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов, определение степени её представительности и достаточности;

- построение базовых петрофизических моделей коллекторов продуктивной (перспективной) части разреза;

- совершенствование существующих и разработка новых методических приемов литологического расчленения разреза, выделения коллекторов, определения пористости и нефтегазонасыщенности, оценки характера насыщенности по данным ГИС;

- разработка компьютеризированной технологии интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов;

- апробация разработанной методики и технологии в различных геолого-технологических условиях, характерных для продуктивной (перспективной) части разреза юрских отложений Тюменского Севера.

Методы исследования:

- анализ и систематизация геолого-геофизической информации;

- экспериментальные петрофизические исследования по специальным программам, разработанным автором, на репрезентативных коллекциях керна;

- интерпретация и анализ результатов испытания, ГИС и петрофизи-ческих исследований керна для установления геофизических критериев выделения коллекторов и оценки характера насыщенности;

- выявление петрофизических зависимостей типа "керн-керн" и "керн-ГИС" на основе оценки статистических гипотез о взаимосвязи между характеристиками, регрессионно-аппроксимационного анализа и оптимизации параметров теоретических моделей;

- формализация процесса обработки и интерпретации материалов ГИС, создание объектноориентированных интерпретационных моделей;

- обработка и интерпретация материалов ГИС большинства скважин, вскрывших юрские отложения на севере Тюменской области в различных геолого-технологических условиях.

Научная новизна.

1. Применительно к условиям юрских отложений тюменского севера обоснованы состав и характеристика статистических методов анализа геолого-геофизических данных, в том числе разработаны процедуры использования топологического и кластерного анализа геофизических характеристик для литологического расчленения разреза, позволяющие выделять песчано-алевролитовые разности без привлечения количественных граничных критериев, использованы методы оценки статистических гипотез о взаимосвязи между петрофизическими характеристиками для доказательства существования значимых петрофизических зависимостей.

2. Впервые созданы комплексные формализованные объектноориентирован-ные модели интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов изучаемых месторождений, обеспечивающие реализацию всего процесса обработки и интерпретации на ПЭВМ.

3. Экспериментально исследовано влияние температуры (противоположное влиянию давления) на скорость распространения упругих волн для глубоко-залегающих (свыше 3 км) юрских отложений, что позволило сделать вывод о завышении пористости на 3-6% (абсолютных) в среднеюрских и 2-5% (абсолютных) в нижнеюрских отложениях при неучёте температурных условий на зависимость сГГ(Кп).

Практическая ценность работы. На основании выполненных автором исследований разработана методика и компьютеризированная технология выделения и оценки характера насыщенности коллекторов, определения их геологических параметров по данным ГИС в юрских отложениях тюменского севера. Использование результатов исследований позволит существенно повысить эффективность ГИС на этапах оперативной интерпретации, подсчёта запасов УВ и моделирования залежей при проектировании разработки.

Основные защищаемые научные положения и результаты.

1. Особенности изменения (закономерности и причины их обуславливающие) геологических характеристик горных пород, слагающих продуктивную часть разреза юрских отложений.

2. Возможность литологического расчленения терригенного разреза юрских отложений тюменского севера при отсутствии установленных количественных критериев выделения литотипов на основе топологического и кластерного анализа параметров, измеряемых при ГИС, реализованного по интерактивной, итерационной методике.

3. Петрофизические и интерпретационные модели и количественные граничные критерии выделения коллекторов и оценки характера их насыщенности.

4. Компьютеризированная технология интегрированной интерпретации геолого-геофизических данных в юрских отложениях с использованием интерпретационных моделей.

Реализация результатов работы. Результаты исследований автора нашли практическое применение при определении геологических параметров коллекторов глубокозалегающих юрских отложений на лицензионных площадях ОАО "ГАЗПРОМ" Западной Сибири при оперативной интерпретации материалов ГИС и обосновании подсчётных параметров Бованенковского, Новопортовского и Уренгойского месторождений.

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Трухин, Владимир Юрьевич

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему.

1. На основе научного обобщения ранее выполненных работ и собственных исследований автора проанализированы геолого-геофизические особенности и информационная база интегрированной интерпретации геолого-геофизических материалов юрских отложений тюменского севера. Установлено, что основные трудности в оценке параметров терригенных коллекторов! юры связаны, прежде всего, с существенной вертикальной неоднородности) разреза вследствие глинизации, углефикации, карбонатиза-ции горных пород, что наряду с гравитационным уплотнением приводит к ухудшению их ФЕС. Установлено, что разрез юрских отложений Уренгойского месторождения в сравнении с Бованенковским и Новопортов-ским месторождениями более сложен по геолого-геофизическим характеристикам, условиям залегания и вскрытия бурением. В этих условиях отдельные методы ГИС, прежде всего ПС и БКЗ, входящие в основной комплекс ГИС, теряют свою информативность. Отсутствие современных методов в комплексе ГИС (АКШ, СГК, ЯМК и др.) приводит к снижению уровня информационного обеспечения. Дефицит информации увеличивается также по причине спорадического отбора керна, бессистемных испытаний в колонне и опробований в открытом стволе.

2. В результате проведённых дополнительных петрофизических исследований керна изучаемых месторождений по специально составленным программам и выполненной систематизации и анализа петрофизической информации по изучаемым объектам установлены пределы вариации фильт-рационно-емкостных характеристик. Выявлено существенное влияние температурного фактора на зависимости интервального времени от пористости для глубокозалегающих отложений средней и нижней юры Бова-ненковского и Уренгойского месторождений. Установлены граничные значения коэффициентов пористости и проницаемости для разделения пород на коллекторы и неколлекторы, в этих целях кроме стандартных приёмов привлечена информация об эффективной проницаемости, замеренной на керне. Выявлено отклонение эмпирических зависимостей Кп(сТоб) от теоретических вследствие непостоянства минералогической плотности в диапазоне изменения объёмной плотности.

3. На основе проведённых исследований получены базовые петрофизические модели продуктивных пластов Бованенковского, Новопортовского и Уренгойского месторождений. Сравнительный их анализ показал различие в характере взаимосвязей геологических и геофизических параметров указанных месторождений за исключением некоторых петрофизических зависимостей для юрских отложений Бованенковского и среднеюрских Уренгойского месторождений, идентичность которых позволяет в ряде случаев использовать общие алгоритмы при интегрированной интерпретации геоданных.

4. Установлено, что на Уренгойском месторождении выделение коллекторов по «качественным» признакам ГИС затруднено. Обоснованы критерии для выделения коллекторов на основе парных сопоставлений методов ГК-АК и ГК-НК. Разработан методический приём литологического расчленения разреза базирующийся на статистическом анализе результатов ГИС (НК, ГК, АК, ГГК) в многомерном пространстве с использованием методов классификации: топологического и кластерного анализов. В результа те становится возможным выделение в разрезе песчано-алевролитовых разностей, для которых разработанное петрофизическое обеспечение позволяет достоверно определять пористость и выделять коллекторы.

5. На базе полученных петрофизических зависимостей созданы формализованные интерпретационные модели коллекторов продуктивных отложений юрского возраста, положенные в основу компьютерной технологии обработки и интерпретации данных ГИС. Работоспособность и эффективность технологии показана апробацией на большом количестве скважин, вскрывших типичные разрезы юрских отложений севера Тюменской области.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге проведенных исследований разработана методика и компьютерная технология выделения коллекторов и определения их геологических параметров в юрских отложениях Тюменского Севера по данным ГИС с целью подсчета запасов нефти и газа и моделирования залежей при проектировании разработки.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Трухин, Владимир Юрьевич, Тверь

1. Авчян Г.М. Физические свойства осадочных пород при высоких давлениях и температурах. М.: Недра, 1972 г. С. 263.

2. Амикс Л., Басс А., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта. М., Гос-топтехиздат, 1962 г.

3. Вендельштейн Б.Ю. Геофизические критерии продуктивного нефтяного коллектора, основанные на законах фазовой проницаемости. Тр. МИНХ и ГП. М„ 1979.

4. Вендельштейн Б.Ю., Золоева Г.М., Царёва Н.В. и др. Геофизические методы изучения подсчётных параметров при определении запасов нефти и газа. М.: Недра, 1985 г. - С. 248.

5. Вэн Райзин Дж. Классификация и кластер, М., Мир, 1980

6. Горбачев В.И., Карасева Т.В., Карасев Д.В., Келлер М.Б., Сиротенко Л.В., Ехлаков Ю.А., Фирк М.Г. Тюменская сверхглубокая скважина, основные результаты исследований. -"Разведка и охрана недр", 1996, №7, с. 9-11.

7. Губина А.И, Гинятов Г.З., Жуланов И.Н. Влияние желобообразных образований на показания ГИС. Геология нефти и газа, 1997, №11, с. 38-42.

8. Драцов В.Г. Обоснование подсчётных параметров методами ГИС и по керну: Заполярное, Бованенковское месторождения, Харвутинская площадь, ачимовская толща, Новый Порт, Прикаспий. Заключительный отчет по договору № 01-Ц/95-99, г. Тверь, 1999 г.

9. Драцов В.Г., Сидельников В.И. Статистический контроль качества показаний методов ГИС на этапе подсчета запасов нефти и газа.// НТВ «Ка-ротажник», Тверь: ГЕРС, 1999 г. Вып., с.

10. Драцов В.Г., Трухин В.Ю., Яценко Г.Г. Компьютеризированная интерпретация данных геофизических исследований скважин глубокозалегаю-щих юрских отложений тюменского севера// «Геология, бурение, геофизика», Москва, 2000 г. №9-11, с.

11. Драцов В.Г., Трухин В.Ю. Компьютеризированная интерпретация данных ГИС с целью выделения и оценки юрских коллекторов в разрезах тюменского севера//НТВ «Каротажник»,Тверь:ГЕРС,2000 г.Вып. 71, с.78-96.

12. Евстигнеев В. А. Применение теории графов в программировании, М., Наука, 1985

13. Ехлаков Ю.А., Угрюмов А.Н. Триасовые и юрские отложения в разрезе тюменской сверхглубокой скважины. -В кн. Результаты бурения и исследования тюменской сверхглубокой скважины. Тез. докл. совещания. Пермь, 1995, с. 29-31.

14. Зонн М.С., Дзюбло А.Д. Коллекторы юрского нефтегазоносного комплекса Севера Западной Сибири. М., Наука, 1990, 88 с.

15. Конторович А.Э., Нестеров И.И., Лившиц В.Р. и др. Ресурсы газа и нефти Ямало-Ненецкого автономного округа и стратегия их освоения. Геология нефти и газа, 1998, №9, с.2-9.

16. Кропотов О.Н., Ручкин A.B., Яценко Г.Г., Козяр В.Ф. Методика оценки характера насыщенности пластов и прогнозирование состава притока по данным каротажа. Геология нефти и газа, 1983, N2, с. 33-38.

17. Матула Д.В. Методы теории графов в алгоритмах кластер анализа, М., Мир, 1980

18. Методические указания по комплексной интерпретации данных БКЗ, БК, ИК. Калинин: НПО «Союзпромгеофизика», 1990 г.

19. Петерсилье В.И. Петрофизическое обеспечение оценки параметров подсчета запасов месторождений нефти и газа. в кн. Определение параметров коллекторов и залежей нефти и газа по материалам ГИС. Тез. докл. семинара по геофиз. исслед. Тверь, 1992, с. 9-13.

20. Примм Р.К. Кратчайшие связывающие сети и некоторые обобщения, М., Иностранная литература, 1961

21. Сурков B.C., Казаков A.M., Девятое В.П. и др. Перспективы нижне-среднеюрских отложений Ямало-Ненецкого автономного округа. Геология нефти и газа, 1998, №11, с.8-20.

22. Шалагин В.П. Особенности выделения коллекторов в отложениях с АВПД. в кн. Перспективы нефтегазоносности отложений Западной Сибири. Тюмень, ЗапСпибНИГНИ, 1989, с. 107-115.110

23. Фоменко В.Г. Критерии для разделения коллекторов по насыщенности и прогнозирования состава ожидаемых из них притоков при испытаниях. Геология нефти и газа, 1993, N5, с. 20-25.