Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Способы оценки и прогноза геофлюидальных давлений на основе данных ГИС в нефтегазовых районах Западной Сибири

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

Автореферат диссертации по теме "Способы оценки и прогноза геофлюидальных давлений на основе данных ГИС в нефтегазовых районах Западной Сибири"

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИ! СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ, ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТМ /ВНИИГЕОИН'£ОРМСИСТЕ1А/

На правах рукописи Гальченко Анатолий Иванович

УДК 550.832:622.248.381/571.1/

СПОСОШ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗА ГЕОШЩАЛЬШХ ДАВЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ГИС В НЕФТЕГАЗОВЫХ РАЙОНАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-миноралогических . >ук

Работа выполнена в ЗапСибНИИГеофизике и во Всесоюзном научно-исследовательском проектно-конструкторском и технологическом институте геологических, геофизических и геохимических информационных систем

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор О.Л.Кузнецов

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогичесю

наук, профессор Б.Ю.Вендельшт!

кандидат геолого-минералогиче^ наук В.А.Новгородов

Ведущее предприятие: Тюменьпромгеофизика, г.Тюмень

Защита диссертации состоится Р.Я ноября 1990

в 44 часов на заседании специализированного совета Д 07.I1 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора п Всесоюзном научно-исследовательском проектно-конструкторско технологическом институте геологических, геофизических и ге химических информационных систем по адресу: 113105, Москва, Варшавское шоссе,8, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в геологическом фонде ВНИИгеоинформсистем.

Автореферат диссертации разослан М, ег-^А ^ 199

Ученый секретарь специализированного совета

B.C.Лeбe^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. С расширением территории и увеличением глубин поисково-разведочного бурения в разрезах Западной Сибири возрастает число аварийных ситуаций. Осложнения обусловлены вскрытием пластов с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД). Основная причина - обычная технология бурения скважин оказалась неэффективной. Такое положение привело к существенному сдерживанию поисково-разведочных работ на ряде перспективных геологических объектах. Возникла проблема АВПД. Это вопросы предотвращения выбросов нефтяных и газовых фонтанов, поглощения промывочной жидкости, повышение скорости проходки в разрезах с АВЦЦ.

За рубежом и у нас в стране проблема решается путем управления пластовыми давлениями на основе прогнозирования характеристик разрезов с АВПД. В практике бурения наиболее широко применяются методики прогнозирования АВПД на основе данных ГИС. Методики не универсальны, необходимы исходные данные геологических характеристик разрезов, технология расчета давлений несовершенна. Прогнозирование пластовых давлений основано на представлениях о соответствии их поровым, что не всегда под -тверждается практикой бурения. Возникла необходимость в методике обеспечивающей экспрессную технологию обработки данных ГИС и достоверный пргноз свойств разрезов с АВПД применительно к геологическим условиям Западной Сибири.

Цель работы. Повысить эффективность использования данных ГИС при прогнозировании АВПД в геологических условиях Западной Сибири для обеспечения оптимальной технологии бурения.

Основные задачи исследований:

1. Проанализировать вопросы расчета и прогноза АВПД по данным ГИС, геологические характеристики разрезов Западной Сибири.

2. Установить взаимосвязь поровых и пластовых давлений, их природу формирования.

3. Определить геофизические методы, их петрофизические модели и рациональный комплекс ШС для решения вопросов прогнозирования АЕПД.

4. Исследовать погрешности расчета поровых давлений и возможные способы их снижения.

5. Разработать способы оценки, прогноза поровых и пластовых давлений для геологических условий Западной Сибири.

6. Опробовать и внедрить способы прогноза АВПД в практику бурения глубоких скважин, оценить их эффективность.

Научная новизна. Выполненные автором теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие новые результаты:

1. Предложена деформационная модель формирования геофлю-идальных давлений в терригенных породах, основанная на представлениях о механизме передачи горного давления флюиду посредством деформации твердой части породы. Показана роль температурного фактора в формировании поровых и пластовых давлений, обуславливающего изменения деформационных характеристик горных пород.

2. Разработана модель электропроводности глин, учитывающая функциональную связь минерализации поровых вод (С) и структуры порового пространства (пг) с уплотнением (Кп).

3. Разработан системный подход в изучении разрезов с АВПД на основе данных П1С, а также керна с учетом геологических условий района, обеспечивающий повышение достоверности и оперативность прогноза геофлюидальных давлений.

4. Проведено районирование территории Западной Сибири по характеру нормального уплотнения глин. Определена зональность АВПоД, их региональность, литологостратиграфическая приуроченность к разрезу, показана локальность пластов-коллекторов с АВПД в зонах АВПоД.

Практическая ценность. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили на научной основе с применением ЭВМ разработать эффективный палеточный способ выделения зон АВПоД и расчета поровых давлений.

Практическое значение исследований. Разработанные способы упрощают обработку исходных данных, сокращают время выдачи заключений. По данным предварительного прогноза до бурения определяется оптимальная конструкция скважин и плотность бурового раствора. При оперативном прогнозе рассчитываются поровые и прогнозируются пластовые давления на невскрытую часть разреза, обеспечивается безаварийность бурения.

Разработанная система изучения и прогнозирования АВВД может быть применена с учетом конкретных геологических условий и в других районах проявления аномально высоких давлений.

Основные положения исследований включены в методические руководства.

Реализация результатов работы. Разработанные методики по обработке данных каротажа, расчету величин поровых и прогнозу пластовых давлений приняты, опробованы и внедрены в подразделениях Главтюменьгеологии, используются при поисково-разведочных работах на двух этапах: составление проектов бурения глубоких скважин - предварительный прогноз, в процессе бурения -оперативный прогноз. Методика прогнозирования АВЦЦ освоена во всех геофизических экспедициях, в группах АВЦЦ при ПГО. Объемы бурения с ее использованием ежегодно увеличиваются. Если в 1980 г. объем составил 4 скв., то в последующие: 1985 г. -26 скв., 1986 г. - 34 скв., 1987 г. - 40 скв.

Практикой бурения на большом фактическом материале показана высокая геологическая эффективность используемых разработок, подтвержденная актами внедрения. Экономический эффект от использования методики в системе Главтюменьгеологии составил более 3 млн.рублей.

Методическое руководство дополнительно передано в следующие организации: Архангельскгеология, Волгокамскгеология, Удмуртгеология, Красноярскнефтегазгеология, ВостСибНИИГГ и МС, СибНШНП, ТИИ.

Апробация работы. Вопросы, составляющие основные положения содержания диссертационной работы, докладывались на семинаре секции глубокого бурения МИНГео СССР (Москва, июль 1978г.), семинаре Главтюменьгеологии по АВЦЦ (п.Уренгой, ноябрь 1978г.), зональной научно-практической конференции (Тюмень, июнь 1979г.), семинаре Управления Тюменьнефтегеофизики (Тюмень, март 1980г.), семинаре лаборатории № 2 ВНИИЯГГ (Москва, ноябрь 1980г.), семинаре Тюменского геофизического треста (Салехард, апрель 1У81г.), П научно-технической конференции молодых специалистов ТГГ (Тюмень, апрель 1982г.), секции глубокого разведочного бурения МинГео РСФСР (Тюмень, сентябрь 1982г.), П научно-практической конференции (Тюмень, октябрь 1982г.), Ш научно-технической конференции молодых специалистов ТГГ (Тюмень,апрель 1983г.), школе-семинареВдаХ (Москва, май 1983г.), семинаре ИГиРГМ (Моснва, март 1984г.), областной научно-практической конференции (Тюмень, май 1985г.,март 1987г.), отраслевом семинаре Главтюменьнефтегаза (Тюмень.сентябрь 1988г.).научно-практическом совещании (Мурманск, декабрь 1988г.).

Личный вклад. Основу диссертации составили экспериментальные и теоретические исследования автора, которые были получены в период 1976-1990гг.при проведении тематических,опытно-методических и научно-исследовательских работ по вопросу прогнозирования АВПД в Западной Сибири и в процессе обучения в заочной аспирантуре ВНИИЯГГ (1977-1980гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 13 статьях, одном авторском свидетельстве.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литераторы 88 наименований. Общий объем работы составляет 216 страниц, включает 46 рисунков, б таблиц.

При выполнении исследований автор имел возможность советоваться и консультироваться с В.М.Добрыниным, В.А.Серебряковым, Я.Н.Васиным, Л.Г.Петросяном, Б.Л.Александровым, С.В.Ан-пеновым, В.Х.Ахияровым, И.И.Литвиным, И.Б.Червяковым, А.Д.Вят-киным, О.М.Нелепченко, В.С.Кудрявцевым, В.А.Стариковым, H.A. Ирбэ, большую помощь в опробовании и внедрении результатов исследований оказали: И.Я.Гиря, Ю.Д.Логанов, А.М.Брехунцов, В.К.Березовский, Т.А.Ольховская, Е.Д.Герасимова, которым автор выражает глубокую признательность.

Особенно признателен автор и хочет поблагодарить научного руководителя, доктора технических наук, профессора О.Л.Кузнецова.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении показана актуальность темы диссертации, сформулирована цель и определены задачи исследований.

Первая глава посвящена анализу состояния изученности рассматриваемых вопросов, определены основные направления исследований, рассмотрены геологические характеристики разрезов.

Аналитический обзор состояния проблемы, применительно к району работ базировался на исследованиях следующих авторов: К.А.Аникиев, Б.Л.Александров, Н.Б.Вассоевич, А.Е.Гуревич, В.М.Добрынин, А.Г.Дурмишьян, М.К.Калинко, А.А.Карцев, П.Н.Кропоткин, О.Л.Кузнецов, Е.В.Кучерук, А.С.Мешик-Пашаев, А.А.Орлов, Б.А.Серебряков, Б.А.Тхостов, В.Д.Шевцов, Л.П.Шендерей

и ряда зарубежных: В.Иллинг, У.Фертль, К.Marapa, М.Хабберт, К.Хоттман, Р.Чепмен и другие.

Основной проблемой как в научном плане,так и Для практики прогнозирования является вопрос генезиса поровых и пластовых давлений. Деление на "поровые" в глинах и "пластовые" в коллекторах условное. Для характеристики высоких и низких давлений использована аббравиатура, предложенная К.А.Аникиевым и А.Г. Дурмишьяном: АВДЦ, АНДЦ, АВПоД и АНПоД.

Центральным в проблеме прогнозирования АВПД является вопрос взаимосвязи поровых и пластовых давлений. По их генезису известны работы В.Иллинга, К.А.Аникиева, В.С.Мелик-Пашаева, А.Г.Дуршшьяна, Е.В.Кучерука и других. В вертикально-миграционных гипотезах поровые давления вторичны, в гипотезах с не-доуплотнениеы осадков они первичны. Автор считает, что без определения генезиса не может решаться вопрос прогноза АВДЦ.

В работе исследованы способы количественной оценки и прогноза АВДЦ, определены два направления: устанавливается косвенная связь непосредственно пластового давления через геофизический параметр глин (графини, номограммы) ; оценивается по-ровое давление через связь с пористостью глин и их геофизические параметры, по поровым давлениям прогнозируются пластовые. Оба направления имеют положительные и отрицательные стороны.

Широко известны по этому вопросу работы: В.М.Добрынина, Б.Л.Александрова, К.Магара, У.Фертля и других. Основой всех методик является опосредованная связь поровых давлений и пористости глин. Пластовые же давления оцениваются формально по условию их равенства с поровыми. Расчет поровых давлений ведется поточечно, отсутствует системный подход по использованию априорной информации, методики трудоемки и недостаточно оперативны.

Объектом исследования в диссертации является осадочная толща пород Зап.Сибири. Геологическая характеристика территории широко освещена в многочисленных работах А.З.Конторовича, А.А.Трофимука, Н.Н.Ростовцева,И.И.Нестерова,Ф.К.Салманова, С.В.Крылова,В.С.Бочкарева,Н.А.Туезовой,Ю.Н.Карогодина,В.Г.

Смирнова, В.И.Шпильмана,И.Н.Ушатинского,Ф.З.Хафизова и многих других исследователей. Автором рассмотрены особенности геологии Зап.Сибири,которые имеют отношение к проблеме АВПД: тектоника, литостратиграфия,более подробно характеризуются глинистые отложения. Проведен анализ скорости осадконакопления,показаны благоприятные условия как для нормального уплотнения, так и для

значительного роста градиента геофлюидальных давлений.

По характеру нормального уплотнения глин установлено 9 типовых районов: Ямальский, Приуральский, Надымский, Уренгойский, Южно-Русский, Пуровский, Сургутский,Нижневартовский, Александровский. Полученные закономерности изменения пористости глин с глубиной являются петрофизической основой использования геофизических методов при прогнозировании АВЦЦ в Западной Сибири.

Автором дается общий обзор характера проявления АВЦЦ и его особенностей. АВЦЦ распространены не по всей территории и не во всех интервалах разрезов, территориально группируются в два рай она - Северный и Южный. Стратиграфически АВЦЦ приурочены,в основном, к верхнеюрским и нижнемеловыы отложениям. Коэффициент аномальности давлений приближается к 2.0-м. Характер насыщения пластов коллекторов различный:нефть, газ, газоконденсат и вода.

На основании выполненного анализа установлены характерные геологические особенности района, определяющие решение вопросов прогноза АВЦЦ; выбрано направление исследований для решения поставленной цели.

Проблемой АВЦЦ в Западной Сибири занимались многие исследователи, в диссертации приводится краткая характеристика рассмот ренных ими вопросов, характерен их широкий спектр.

Вторая глава посвящена исследованиям основных вопросов.опре деляющих оценку, прогноз поровых и пластовых давлений.

Одним из основных в данной проблеме является вопрос формиро вания геофлюидальных давлений.

Автором предложена модель формирования геофлюидальных давлений - деформационная в отличии от существующих, где рассматри вается только сжатие твердой части. Физическая суть ее заключается в том,что горное давление передается на поровый флюид в пс ристых осадках через деформацию скелета. Деформация определяется двумя условиями: первое - давление нагрузки должно превышать давление начала деформации (ДНД), второе - деформацию сде{ живает давление сопротивления оттоку флюида. При условии, когдг давление нагрузки и давление сопротивления оттоку флюида Оольпн ДНД,в системе "твердая часть - флюид" формируется деформационный потенциал, который передается флюиду, формируя поровое давление.

В предложенной моделе сохраняется значимость закрытости геофлюидальной системы. Для нормально уплотненных осадков эту

роль выполняет гидростатическое давление. Нормальное уплотнение предлагается характеризовать как "гидростатическое". В закрытых системах независимо от литологии, при деформации твердой части осадков, поровые и пластовые давления формируются единообразно. В глинах автором выделяется та особенность, что проницаемость в них сильно дифференцирована. Глины наиболее проницаемы по напластованию и значительно меньше по вертикали. Это определяет то, что в региональных глинистых отложениях создаются благоприятные условия закрытости по латерали и формированию АВПоД. Глинистые линзы в открытых песчаных разрезах характеризуются нормальным уплотнением.

В осадочных пористых породах деформация твердой части происходит преикгущественно за счет уменьшения объема порового пространства и сдерживается поровым флюидомь Исходя из этого показано, что в изолированных системах коэффициент Пуассона определяет степень ее закрытости и передачу1горного давления флюиду. Снижение горного давления за счет сноса части осадков либо его уменьшение по другой причине не приведет к увеличению пористости, но при этом уменьшится поровое давление. Автором утверждается, что пористость глин в оценке давлений не всегда однозначна, связь определяется конкретными геологическими условиями.

На основе анализа влияния температуры на уплотнение глин в реальных геологических средеос и данных по искусственному уплотнению глин установлена функциональная связь пористости от термобарических характеристик:

Кп = КпоЧр"0) , (I)

где К по , К п - начальная и конечная пористость ;

Ро , Р - начальное й конечное действующие давления ;

К X - температурный коэффициент уплотнения ;

Ъо, t - начальная и конечная температура.

По результатам исследований сделаны следующие основные выводы: температура определяет уплотнение и деформационную характеристику твердой части осадка, тем самым степень передачи горного давления поровому флюиду. Впервые показана роль температуры через деформацию скелета,а не только через тепловое расширение флюида. На основе данных представлений устанавливается доминирующая роль температуры в формировании давлений.Определяющее значение имеет относительное изменение температуры,а не ее

абсолютная величина.

Таким образом, деформационная модель определяет то, что при решении вопросов оценки и прогноза геофлюидальных давлений необходимо учитывать независимость формирования поровых и пластовых давлений, необязательность однозначной связи пористости глин и поровых давлений, учет изменения горного давления в геологическом времени.

При оценке пластовых давлений через поровые очень важен вопрос определения их соответствия. Практика бурения и испытания скважин, обработка материалов ГИС убедительно показывают, что они могут находиться в различном соотношении: пластовые ниже, равны и выше поровых. Для количественной характеристики соответствия пластовых давлений поровым вводится понятие коэффициента соответствия давлений (Кс) - отношение величин пластовых давлений к поровым.

В практике прогноза АВВД рекомендуют применять все существующие методы ШС. В основу заложен общий способ линеализации графика изменения логарифма используемого параметра с глубиной. Исследования автора позволяют утверждать, что для каждого метода необходимо учитывать свои особенности связи геофизического параметра с пористостью и тем самым определять переход к величинам поровых давлений.

Рассмотрены особенности основных методов ГИС. Анализ показывает, что в терригенных отдожениях наибольшее разрешение, нормированное по пористости, достигается для УЭС. В оценке поровых давлений для геологических условий Западной Сибири оптимальным определен комплекс стандартного каротажа. Предложена модель электропроводности глин на основе уравнения Арчи. Новым в модели является: зависимость минерализации поровых вод (Св) и структурного коэффициента ( пт ) от уплотнения.

Модель УЭС глин имеет следующую функциональную связь с пористостью:

где а , § , сС - коэффициенты,определяемые Св.Кп и т.

Исследовался вопрос изменения УЭС глин от температуры, определялся температурный коэффициент ( Ль ) глин Западной Сибири. Полученные результаты находятся в соответствии с приведенными в литературе (В.М.Добрынин, Б.Л.Александров). В то же время показано, что температурный коэффициент УЭС глин можно и

нужна рассчитывать теоретически через УЭС поровых вод:

/ , 2aP8tt-BrtP8t2

t2-tt ' О)

где dtz - температурный коэффициент УЭС приведения к t^ ; ti,tz~ температура приведения и фактическая;

PBti, P8t2 - УЭС поровых вод при температурах ti nta

Для расчета поровых давлений дополнительно предлагается использовать метод АК, при атом усовершенствовано ..уравнение среднего времени: введена граничная пористость (Кпгр) (К.Магара),определяющая пределы физического смысла уравнения; установлено изменение тв глин от пористости, AtcK = £(Кп).

Рассмотренные модели являются основой для расчета поровых давлений по УЭС и л1гл, в которых связи с пористостью определяются через термобарические характеристики (I).

Анализ схемы использования данных IMC позволил ввделить основные факторы, определяющие погрешность расчета поровых давлений. Исследованы пределы возможных погрешностей.

Температурный фактор. Показано, что погрешность температуры +10"С приведет к оценке Рпор на глубине Н=2000 м на вели-чину&Р-+ 1.5 МПа ( 6"= +5.5^). С глубиной погрешность уменьшается, что допускается установленными требованиями точности расчета Рпор.

Минерализация поровых вод. Учет изменения минерализации поровых вод производится путем непосредственного расчета УЭС глин с изменяющейся минералмацией в зависимости от уплотнения.

Линия нормального уплотнения (ДНУ). В диссертации показано, что любое неточное положение ДНУ можно охарактеризовать двумя параметрами: параллельное (2п) и угловое (£у) смещения и их сочетанием. Наиболбшая погрешность соответствует параллельному смещению ЛНУ и может достигать, например, на глубинах 2000 и 3500м: аР = Т5.0 и +5.5 МПа, ( б = +22$ и + 17%),. Это ставит важность вопроса определения положения ЛНУ в методиках расчета на первое место.

Горное давление. Известно, что поровое давление определяется через разность горного и аффективного. В практике прогноза вынуждены пользоваться расчетным геостатическим давлением. Анализ показал, что неучет песчанистости разреза приведет к оценке средневзвешенной плотности с погрешностыо($пс = +0,1 г/см3.

Максимальная ошибка оценки поровых давлений при этом составит на глубинах 2000 и 3500 м соответственно:дР = +2,0 МПа и+3,5 МПа (б = +4,2% и + 4,0/6), что позволяет использовать результаты оценки геостатического давления по характеру изменения Кп глин с глубиной.

Литологические изменения глин. Опесчанивание и карбонати-зация глин выявляются на графиках зависимости изменения Р гл с глубиной и из рассмотрения исключаются.

В Западной Сибири воделены своеобразные глинистые отложения: кровля пласта БУ8 "шоколадные глины" (окись железа) и баженов-ские глины (битуминозные). Первые низкоомные, вторые, как правило, высокоомные, поровые давления в них по УЭС не оцениваются.

Анализ возможных погрешностей позволяет установить требования к точности определения исходных данных, неблагоприятным является определение положения линии нормального уплотнения глин.

В третьей главе подробно рассмотрена технология обработки исходных данных, исключения влияния искажающих факторов на геофизические параметры, решаются вопросы оценки, прогноза поровых и пластовых давлений. Пластовые давления в данном случае не рассчитываются, а прогнозируются через поровые.

Автором предложен методологический подход, позволяющий решать вопросы оценки поровых давлений в регионе на палеточной основе. Элементом методологии является установление характера изменения с глубиной средних значений исходных данных по разрезу. Для уменьшения погрешностей территория районируется, исходя из критериев, которые определены во второй главе. Для вьвделенных районов по их исходньы данным рассчитываются палетки.

Эффективность палёточного способа обеспечивается широким использованием ЭВМ. Разработан комплекс алгоритмов и программ на языке Фортран-4, расчет исходных данных и палеток ведется на ЭВМ типа EC-I055, EC-I022. Вывод палеток производится в автоматизированном режиме на графопостроителе EC-705IM BENSON .

В работе подробно рассмотрены предлагаемые способы расчета и прогноза поровых и пластовых давлений, как до, так и в процессе бурения скважин.

и

СПОСОБЫ РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЙ

Палеточный способ по УЭС глин. Комплект палеток содержит номограмму по исключению влияния скважины на УЭС глин, палетку приведения УЭС к постоянной температуре с одновременным построением графика иэмененияЯ"л с глубиной, палетку выделения зон АВПоД и количественной оценке Рпор и Ка.

Палетки выделения зон АВПоД и расчета поровых давлений представлены двумя вариантами.

Первый вариант - палетки дифференцированы по районам. Палеточный способ позволяет исключить субъективизм в установлении ЛНУ, контролировать качество используемого материала и обработку его в целом.

Второй вариант - палетки дифференцированы по термоградиенту. Выделение и расчет поровых давлений основан на установлении ЛНУ по комплекту палеток, дополнительно оценивается величина уменьшения горного давления за счет геологических факторов. Методические и технологические основы палеточного варианта предложены впервые.

Палеточный способ под£ глин» Комплект содержит палетку приведения к параметру пористости, палетку выделения и оценки поровых давлений. Его достоинство - линеализация функции 6ддЛ= |!(Н).

В алгоритме палетки приведения^ к параметру пористости используется усовершенствованное уравнение среднего времени.

Комплексное применение геофизических характеристик по УЭС иа! глин позволяет повысить достоверность оценки АВПоД.

Способ акустического прозвучивания керна. .

Известны способы оценки пластовых давлений на образцах горных пород (М.Ф.Ситников, Г.М.Авчан, Б.Л.Александров и др.).Автор придает данному способу внимание как отличающемуся физической основой от способов,основанных на функциональной связи: Рпор = {(Кп). Автором разработана технология оценки давления флюида на основе прозвучивания образца керна продольными и поперечными волнами, дана физическая суть способа, приведены результаты исследований, высказано мнение, что "память" в керне формируется в процессе его выбуривания в скважине за счет изменения барических характеристик. Показано, что температура образца оказывает определяющее влияние на количественную оценку давлений. Способ позволяет оценивать поровые давления и на образцах глин.

Способ гидростатического взвешивания керна глин. Разработан и опробован экспрессный способ оценки Рпор на керне глин непосредственно на скважине. Пористость рассчитывается путем взвешивания керна в воздухе и воде.

Поровое давление рассчитывается через функциональные зависимости Кп= f(Рэф) и Prop = f(H), установленные для каждого района. Исследования на образцах предшествуют проведению каротажа, позволяют комплексно оценивать поровые давления.

СПОСОБЫ ПРОГНОЗА ДАВЛЕНИЙ

Способы делятся на два вида: предварительный прогноз до бурения скважин, оперативный прогноз в процессе бурения на невскрытую часть разреза.

Предварительный прогноз.

Региональный прогноз пластовых давлений. Региональный прогноз дает возможность оценить принадлежность площади рассматриваемой скважины к территории проявления АВПД: Северный либо Южный. Далее прогнозируются АВЦЦ на основе региональное™ зон АВПоД и локальности в них АВПД. Прогноз величин АВПД проводится по картам-схемам аномальности пластовых давлений в зонах АВПоД.

Способ литолого-геофизического прогноза характеристик разреза. В зависимости от местоположения проектируемой скважины путем корреляции разрезов прогнозируются глубины стратиграфических горизонтов, характер изменения литологии и их геофизических характеристик (УЭС глин). По их величинам поровые давления рассчитываются палеточным способом.

Оперативный прогноз.

Способ экстраполяции геофизических характеристик. В выделенной зоне АВПоД проводится экстраполяция геофизического параметра (УЭС) глин на большую глубину. Экстраполяция проводится с учетом установленных особенностей изменёния УЭС в зонах АВПоД. По вьщеленным зонам и особенностям их конфигурации возможна корреляция вновь вскрываемых разрезов.

Способ линий предельных значений геофизических параметров. Суть способа заключается в том , что во вскрытой части разреза устанавливается закономерность изменения минимальных значений УЭС глин в зонах АВПоД, которая экстраполируется на невскрытую часть разреза. Определяется прогнозная максимально возможная величина поровых давлений.

Прогноз пластовых давлений. В процессе бурения скважины оперативно прогнозируются поровые давления по данным ГНС.Оценка пластовых давлений осуществляется по поровым с учетом коэффициентов соответствия, которые определяются по накопленным фактическим данным.

Автором впервые обращается внимание на сам факт и природу изменения кривой ПС в участках разреза кровли АВЦЦ, где градиент изменения уровня линии глин значительно возрастает. Объясняется это влиянием увеличения температуры в разрезах с АВЦЦ. Эффект кривой ПС является качественным признаком наличия АВЦЦ в зоне АВПоД, опосредованный увеличением температуры.

Значительный рост температуры в разрезе перед вскрытием АВЦЦ подтвержден увеличением градиента изменения температуры бурового раствора, выходящего из скважины. Измерение на скважине организованы и проведены автором.

В четвертой главе приведены геологические результаты исследований, показаны масштабы использования методических разработок и рекомендаций в практике бурения глубоких скважин, их результативность.

На основе обобщения и анализа большого объема фактического материала по обработке данных ГМС в скважинах Западной Сибири установлена характерная зональность АВПоД. Выделено шесть региональных зон, которые привязаны к литолого-стратиграфическим комплексам. В верхней части разреза первые две зоны приурочены к глинам туронских и нижне-альбских отложений. Ниже по разрезу ввделены четыре зоны АВПоД (1-1У). Ввделение зон упорядочивает представление о поровых давлениях всего региона, позволяет их классифицировать.

Проанализирован и обобщен характер проявления пластовых давлений в каждой из зон АВПоД. В верхнем комплексе отложений зон АВПоД (1о, По) коллектора с аномальными давлениями отсутствуют. Нижний комплекс отложений зон АВПоД (1-1У) характеризуется проявлениями высоких пластовых давлений.

В I и П зонах АВЦЦ распространены ограниченно в определенных районах, эпицентр - Ямальский район. Это газовые залежи, глубины 1800-2700 м, Рпл до 35-50 МПа, Ка до 1.65-2.0, отмечены водонасыщенные коллектора с Рпл 23-44 МПа. Во П зоне интенсивность проявления АВПД выше и территориальный охват шире.

В Ш и 1У зонах АВЦЦ встречены во всех девяти районах, они распространены на значительной территории. Эпицентр сохраняется в Ямальском районе. Из других районов резко выделяются Уренгойский и Южно-Русский. Максимальный коэффициент аномальности прибли жается к двум.

Одним из важных геологических результатов по АВЦЦ является объяснение ложности "литологического барьера", выделяемого в разрезах скважин Западной Сибири. Фактической причиной его выделения является неправильное определение формы и положения ЛНУ, ее спрямление. При обоснованном проведении ЛНУ, рассчитанной на основе моделей уплотнения и УЭС глин, "литологический барьер" вписывается в положение ЛНУ.

Анализ геологических особенностей разрезов с АВЦЦ показывает, что песчаники в них характеризуются: во-первых, высокой пористостью при значительном снижении проницаемости; во-вторых, снижается минерализация пластовых вод, кривая ПС "переворачивается" ; в-третьих, просматривается характерное снижение насыщенности коллекторов УВ при высоких коэффициентах аномальности давлений.

Установленные особенности указывают на условия формирования пластовых давлений и вытекающих из этого следующих характерных признаков: во-первых, застойность системы, которая способствует слабой фильтрации флюидов и "зарастанию" фильтрационных каналов; во-вторых, малый флюидообмен, определяющий ограниченный подток углеводородов. Высокий коэффициент аномальности пластовых давлений и "переворот" кривой ПС можно использовать как признак низкой перспективности части разреза по промышленной нефтегазонасьпценности.

Установлены особенности глин с АВПоД как индикатора покрышки залежей УВ. Просматривается цепочка взаимоувязанных геологических признаков: АВПоД - региональные глины-покрышка - залежь УВ. Из рассмотренных представлений получено несколько важных практических выводов: при буршии уже первой скважины на структуре можно вццелить глины - покрышки; глины-покрышки с АВПоД могут быть и маломощными; качество глин как покрышки оценивается по величине поровых давлений; определение нефтегазоносности коллекторов по данным ГИС предлагается рассматривать в едином комплексе интерпретации с оценкой поровых давлений в перекрывающих их глинах.

I 7

В диссертации показана направленность исследований на решение производственных вопросов при бурении глубоких скважин. Обеспечено широкое использование данных ГИС при прогнозе характеристик разрезов с АВЦЦ за счет аффективного их использования в решении вопросов обеспечения безаварийного бурения в сложных геологических условиях.

В период исследований разрабатывались практические руководства, которые рассматривались на НТС Главтюменьгеологии: "Выделение, оценка и прогноз зон АВЦЦ по комплексу геолого-геофизических данных для терригенных разрезов" (1986г.), "Программно-методический комплекс обеспечения прогноза и оценки зон АВЦЦ на основе данных ГИС для заданных геологических характеристик терригенного разреза, с комплектом палеток АВЦЦ" (1989г.), "Рекомендация по расширению комплекса ГИС (ИК,ГК) в зонах АВПД (Тюменская свита)" (1983г.), "Рекомендация по определению глубин ачимовских коллекторов Уренгойского месторождения" (Г981г.), "Рекомендация на Красноленинский свод по устойчивости стенок скважин" (1982г.), "Методика оценки поровых давлений на кернах глин непосредственно на скважине" (1983г.).

Предложенные методики широко и повсеместно используются в практике поисково-разведочного бурения Западной Сибири. За период 1980-1987 гг. проводился прогноз АВЦЦ в 176 скважинах, объем бурения составил 597 тыс.м.

Методика выделения зон АВПоД и расчета поровых давлений

нашла практическое использование при бурении скважины с отсутствием АВЦЦ для предотвращения и ликвидации обвалообразрваний.

Большой вклад в решение производственных вопросов при бурении глубоких скважин сделан автором. По запросам геологических и технологических отделов экспедиций, объединений и Главка за период 1977-1989 гг. было выдано 61 заключение по предварительному прогнозу (51 площадь), 65 заключений по оперативному прогнозу (25 площадей). Геологическая эффективность прогнозов в целом высокая. В диссертации дается подробная характеристика проведенных работ, анализируются наиболее значимые геологические случаи.

В диссертации анализируется погрешность предварительного и оперативного прогноза. В 80^ случаях определений фактическая погрешность находится в пределах допустимой (+7,7/6 и Т4,3).

Методика прошла промышленное опробование при бурении глубоких скважин в Красноярском крае (Пеляткинская 15). В настоящее время ведется бурение сверхглубокой скважины СГ-б Уренгойской с использованием методики автора.

ЗАКЛШЕНИЕ

В итоге проведенных автором исследований изучено влияние основных факторов, определяющих достоверность прогноза АВПД с использованием данных ШС, найдены возможности сведения их к минимуму ; значительная часть исследований была направлена на разработку эффективной технологии обработки исходных данных и экспрессных способов оценки давлений.

Значимость исследований определяется как научными, так и практическими результатами. Основные из них:

1. Показана возможность повышения точности и оперативной оценки поровых давлений по данным ГИС. Определена необходимость обоснованного подхода к прогнозу пластовых давлений через поро-вые.

2. Установлены геологические особенности региона, выделено 9 районов со своими закономерностями нормального уплотнения и изменением температуры с глубиной. Это положено в основу разработанных способов.

3. Предложена деформационная модель формирования геофлюидаль-ных давлений, в которой определяющая роль отводится температурному фактору. Показано, что природа формирования поровых и пластовых давлений едина, различная степень их соответствия объясняется геологическими условиями.

4. Показана необходимость учета особенностей методов ГИС при оценке поровых давлений, высоко информативными являются методы УЭС и АК, усовершенствованы их петрофизические модели, стандартный каротаж определен как основной комплекс ШС при прогнозе АВЦЦ.

5. Разработаны методология и технология палеточного способа расчета поровых давлений, использование ЭВМ в расчете и отрисов-ке палеток обеспечивает его эффективность использования.

6. Разработан комплексный подход прогноза пластовых давлений:

- по поровым через коэффициент их соответствия;

- на кернах горных пород способом акустического прозвучи-вания;

- использование геолого-геофизической информации, данных бурени! и испытания скважин.

7.Получены новые геологические результаты:

- обособлены два района проявления АВПД, показана их приуроченность к тектоническим зонам;

- выделены региональные зоны АВПоД по разрезу;

- показана определяющая роль АВПоД как индикатора в оценке глин-покрышек в формировании залежей УВ, установлена значимость учета характеристик разрезов с АВПД по данным ГИС при оценке промышленной нефтегазоносности.

8. Производственным опробованием методических разработок и рекомендаций автора в подразделениях Главтюменьгеологии подтверждена их высокая эффективность. Разработки позволили дополнительно широко использовать материалы ГИС для целей обеспечения безаварийного бурения глубоких поисково-разведочных скважин. Высокая э-фективность подтверждена соответствующими документами.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Гальченко А.И., Громонщикова Н.И., Нелепченко О.М. Опробование методики прогнозирования аномально высоких пластовых давлений (АВЦЦ) по данным каротажа в районах работ Главтюменьгеологии. Тезисы докладов зональной научно-практической конференции "О деятельности НИИ, проектных институтов и вузов по разработке новых прогрессивных технических решений и их внедрения в производство•, Тюмень,1979.

2. Рассомагина Ф.А., Гальченко А.И. О возможности использования стандартного каротажа при прогнозировани АВГЩ. Тезисы до. -кладов П научно-технической конференции молодых специалистов Тюменского геофизического треста,Тюмень,1982.

3. Гальченко А.И., Средневзвешенная плотность горных пород и погрешность прогноза АВЦЦ. Тезисы докладов областной научно-практической конференции "Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири, Тюмень, 1982.

4. Шалавина Л.В., Гальченко А.И. Сравнительный анализ методик прогнозирования АВПД с использованием данных каротажа. Тезисы докладов П научно-технической конференции молодых специалистов Тюменского геофизического треста, Тюмень, 1982.

5. Гальченко А.И. Прогнозирование глубины вскрытия плас-

тов-коллекторов с АВВД в ачимовских отложениях Уренгойского месторождения. Научно-технический сборник ЗапСибНИГНИ "Проблемы нефти и газа Тюмени", вып.59, Тюмень, 1983.

6. Гальченко А.И. Способ определения минерализации поровых вод. Ав.св. » 1210109,6 01 9/00,1985.

7. Гальченко А.И., Гиря И.Я., Лебедев И.Н. Прогнозирование в залежах АВДЦ в нефтегазоносных районах Западной Сибири.Проспект ВДНХ СССР, Ленинград, 1985.

8. Гальченко А.И., Тычинкина И.В. Закономерности распределения порового и пластового давления в Ямальском районе Западной Сибири по данным IHC. Тезисы докладов областной научно-прак тической конференции "Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири", 1985.

9. Гальченко А.И., Лебедев И.Н. Способ расчета поровых давлений по данным удельного электрического сопротивления глин для геологических условий Западной Сибири. Сборник научных трудов ИГиРГМ "Роль аномальных давлений в распределении залежей нефти и газа", Москва,1986.

10. Анпенов C.B., Бодрягин Г.П., Гальченко А.И. Зависимость скоростей поперечных волн от термобарических условий.Сборник научных трудов "Развитие методики геофизических исследований на нефть и газ в условиях Западной Сибири", Москва, 1986.

11. Гальченко А.И., Лебедев И.Н., Громонщикова Н.И. Характер взаимосвязи поровых и пластовых давлений в разрезах Западной Сибири. Областная научно-практическая конференция "Проблемы локального прогноза ц разведки нефти и газа Западной Сибири", Тюмень, 1987.

12. Гальченко А.И..Лебедев И.Н. Прогнозирование АВПД в нефтегазовых районах Западной Сибири на основе данных ГМС. Научно-практическое совещание "Методы прогнозирования АВПД при поисках и разведке месторождений нефти и газа", Мурманск, 1983.

13. Гальченко А.И. Деформационная модель формирования давлени! в порах осадочных пород. Сборник научных трудов ЗапСибНИИГеофизикг изд.ЗапСибНИГНИ, Тюмень,1988.

14. Гальченко А.И., Громонщикова Н.И., Лебедев И.Н. Характеристика поровых и пластовых давлений в разрезах Западной Сибири. Сборник научных трудов ЗапСибНИИГеофизика, изд.ЗапСибНИГНИ, Тюмень,1988.