Решение задач определения структурного наклона и азимута падения пластов, оценки трещиноватости коллекторов с помощью электрического микросканирования скважин
А. И. ГУБИНА – профессор ПГНИУ, доктор геолого-минералогических наук, главный геолог ООО «Пермский инженерно-технический центр «Геофизика»
П. Н. ГУЛЯЕВ – начальник отдела новых технологий ООО «Пермский инженерно-технический центр «Геофизика»
Е. В. СОСНИНА – инженер-геофизик отдела новых технологий ООО «Пермский инженерно-технический центр «Геофизика»
Стандартный комплекс методов ГИС не всегда позволяет полноценно изучить скважинное пространство. Развитие имиджинговых технологий при исследовании скважин дает возможность по-новому взглянуть на характеристики горных пород, особенности геологического строения месторождений.
Емкостные свойства низкопористых коллекторов обусловлены, главным образом, наличием вертикальной и наклонной трещиноватости кавернозных структур. И именно трещины являются основными путями миграции флюидов. Поэтому для успешной разработки низкопористых залежей необходимо знание их строения, распространенности и протяженности по площади, присутствия трещиноватости, параметров трещин (углы наклона, направление падение, раскрытость, проницаемость и т. д.).
В настоящее время более 60% мировой добычи нефти и значительная часть нефти Пермского Прикамья приходится на карбонатные и терригенно- карбонатные трещинно-кавернозно-поровые коллекторы. Для карбонатных коллекторов интервал изменения проектного коэффициента извлечения нефти (КИН) необычайно широк и колеблется от 0,15 до 0,50 [6]. Это обосновывает необходимость уточнения геологических моделей сложнопостроенных коллекторов с помощью дополнительных исследований.
С 2010 года в ООО «ПИТЦ «Геофизика» проводятся исследования дополнительными методами ГИС для решения задач оценки трещиноватости карбонатных коллекторов. Одним из ведущих методов с 2012 года является электрическое микросканирование скважин (ЭМС).
Скважинный электрический микросканер предназначен для получения изображения (развертки) стенки скважины методом электрических сопротивлений с целью определения наклона пластов, структуры осадочных пород, наличия и расположения трещин, исследования тонкослоистых структур [5]. При изменении литологического состава и структуры пластов, при наличии трещин и полостей на развертке электрического микросканера наглядно отображается изменение различных характеристик пластов. Данные ЭМС могут быть использованы для определения обстановки осадконакопления, тектонических условий формирования горных пород, их структурных и текстурных особенностей, для стратиграфической корреляции.
Применяемый скважинный микросканер КарСар МС-110 является первым российским прибором ЭМС.
Рис. 1. Прибор КарСар МС-110
КарСар МС-110 имеет 160 электродов диаметром 5 мм, расположенных в шахматном порядке в два ряда, что обеспечивает разрешающую способность по вертикали и горизонтали 5 мм, радиальная глубинность исследования 25 мм. Диапазон измерения сопротивлений 0.2–5000 Омм.
Электроды расположены на 8 независимых прижимных устройствах, обеспечивающих хорошее покрытие стенки скважины. Для скважин диаметром 216 мм площадь исследования покрывающей поверхности стенки скважины составляет ~ 60%. [5]. В состав прибора входят: модуль памяти, модуль инклинометра, позволяющего правильно ориентировать в пространстве полученную информацию и модуль сканера.
На планшетах, после обработки данных ЭМС, изображены статический имидж, отображающий истинное удельное электрическое сопротивление пород от 0 до 5000 Омм (более светлый цвет изображения соответствует более высокому УЭС, темный – низкому УЭС породы) и динамический имидж, позволяющий улучшать локальный контраст изображения, т. е. более детальные изменения электрических свойств горных пород. Также прилагаются диаграммы Шмидта (распределение углов и азимутов паления пластов) и гистограммы углов падения пластов (распределение частоты углов падения от их величины).
Рис. 2. Результаты обработки данных ЭМС
На рис. 3 представлен пример выделения субвертикальной трещиноватости на имиджах ЭМС. Наблюдаем субвертикальную открытую трещину с углом наклона 85,87° и азимутом падения 48,44°, направление северо-восточное.
На рис. 4 представлен интервал хаотично направленных наклонных микротрещин на фоне переслаивающихся пропластков (выделены синусоидами).
Рис. 3. Выделение субвертикальной трещины на имиджах ЭМС
Рис. 4. Наблюдение на имиджах ЭМС хаотично ориентированных наклонных микротрещин
Метод ЭМС показал себя достаточно эффективным для оценки трещиноватости карбонатных коллекторов, что подтверждается результатами других методов.
В комплексе с ЭМС могут применяться методы:
- волновой акустический каротаж дипольный (ВАК-Д);
- скважинное акустическое сканирование (САС);
- боковой каротаж сканирующий (БК-С);
- индукционная пластово-трещинная наклонометрия (ИПТН);
- гидродинамический каротаж–опробование пластов (ГДК-ОПК).
Метод ЭМС позволяет не только выявлять особенности структуры порового пространства коллекторов, а также определять азимуты падения и углы наклона пластов, что является важной задачей при изучении месторождения.
В связи с имеющимися возможностями, с 2013 года предприятием ООО «ПИТЦ «Геофизика» проводятся опытно-промышленные работы, направленные на решение следующих задач:
- определение структурного наклона пластов (угол наклона и азимут);
- по данным пластовой наклонометрии изучение текстурных особенностей терригенных коллекторов; преобладающее направление пластов в карбонатном разрезе.
Под структурным наклоном понимается преимущественный угол и азимут падения комплекса осадочных горных пород значительной мощности в пределах их сечения данной скважиной [4].
Определение в скважине азимута и угла структурного падения пластов имеет важное значение для изучения формы геологических залежей. Особенно необходимы эти данные при бурении поисковых скважин и на площадях со сложным геологическим строением [4].
В платформенных областях самые пологие падения характеризуют структурный наклон. Довольно часто величина угла падения по разрезу скважины колеблется в небольших пределах относительно среднего значения, тогда как азимут остается почти постоянным. Структурный наклон может быть определен непосредственно из наклонограммы путем проведения условной линии корреляции элементов залегания с близкими значениями углов и азимутов падения [3].
В условиях Пермского Прикамья [2], где в геологическом разрезе преобладают малоамплитудные структуры, сложенные в основном карбонатными породами, определение структурного наклона пород с целью уточнения формы структур и положения на них скважин следует проводить в интервалах глинистых пород, характеризующихся номинальным диаметром скважины и малыми углами падения в отложениях Р1к, С2vr, C1tl, C1t.
На рис. 5 приведен интервал определения структурного наклона пластов на скважине одного из месторождений Пермского Прикамья: данные стандартного комплекса ГИС, данные инклинометрии, динамический и статический имиджи ЭМС, наклонограмма. На рис. 6 представлена структурная карта данного месторождения. Стрелкой указано направление падения пластов по скважине 303, структурный наклон пластов: угол наклона 2-10°, азимут 270-290°, направление преимущественно западное.
Рис. 5. Интервал определения структурного наклона пластов
Рис. 6. Фрагмент структурной карты месторождения по кровле пласта Тл2-б
По данным пластовой наклонометрии изучение текстурных особенностей терригенных коллекторов (тип слоистости в песчаниках, направление слоистости в русловых песчаниках (если такие есть)), определение направления русел в терригенных отложениях. Полученные результаты необходимы для дальнейшей разработки месторождения, в частности, для заложения новых скважин.
Таким образом, исследования методом ЭМС позволяют полноценно изучить разрез скважины:
- определить особенности структуры порового пространства карбонатных коллекторов;
- выделить и визуально наблюдать интервалы трещиноватости и кавернозности;
- рассчитать коэффициент трещиноватости и по полученным данным построить карты трещиноватости для отдельных месторождений;
- определить структурный наклон пластов;
- изучить текстурные особенности терригенных коллекторов;
- определить типы слоистости песчаников и направление русел в терригенных отложениях;
- уточнить геологическое строение, полученные данные использовать для дополнения модели месторождения.
Уже проведенные опытно-промышленные работы методом ЭМС с использованием аппаратуры КарСар МС-110 показали высокую результативность.
ЛИТЕРАТУРА:
- Балдин А. В., Губина А. И., Уточкин Ю. В. Диагностика нефтяных скважин сканирующими и спектральными методами/ ж. «Геофизика» № 5, 2011. – с.65–69.
- Губина А. И. Основы фациальной цикличности осадочных толщ по результатам геолого-геофизических исследований скважин. – Пермь: Престайм, 2007. – с. 271.
- Губина А. И., Гуляев П. Н., Бабуров В. Н., Механошина Е.М. Опыт применения пластовых наклономеров и микросканеров в разрезах Пермского Прикамья/ж. «Геофизика» №5, 2013.
- Кривоносов Р. И. Пластовая наклонометрия скважин – М.: Недра, 1988. – с. 169.
- Микросканер скважинный КарСар МС-110: паспорт прибора. - Саратов, 2012. – с. 5.
- Некрасов А. С. Геолого-геофизические исследования карбонатных коллекторов нефтяных месторождений. – Пермь: Перм. ун-т, 2006. – с. 422.
