§ 2. Выделение межзерновых коллекторов в терригенном разрезе

Пласты-коллекторы выделяют при литологическом расчлене­нии разреза. Признаки, по которым выделяют коллекторы, оп­ределяются характером разреза, типом коллектора, условиями бурения скважины. Рассмотрим наиболее типичные для практи­ки выделения коллекторов случаи.

Терригенный разрез может содержать коллекторы межзерновые трещинные и смешанные — трещинно-межзертновые. Большая часть открытых залежей нефти и газа связана с межзерновыми коллекторами. Основной опыт выделения и изучения коллекторов геофизическими методами накоплен для межзер­новых коллекторов, пройденных скважиной с использованием пресного глинистого раствора при изучении разреза в необса­женном стволе. Коллекторы отличаются от вмещающих пород проницаемостью, пористостью, глинистостью, что и является предпосылкой для выделения их геофизическими методами.

Признаки выделения межзернового коллектора по геофизическим материалам можно разделить на две группы. Превая группа объединяет прямые качественные признаки основанные на более высокой проницаемости коллектора по сравнению с вмещающими породами и на проникновении в коллектор фильтрата бурового раствора. Вторая группа объединяет косвенные признаки, основанные на отличии коллектора от вмещающих пород по пористости и глинистости, что позволяет выделить пласты-коллекторы в интервалах с повышенной пористостью и пониженной глинистостью по диаграммам соответствующих геофизических методов.

Рассмотрим следующие основные признаки коллектора меж­зернового типа, вскрываемого при бурении на пресном глини­стом растворе (фильтрат глинистого раствора менее минерализо­ван, чем пластовая вода) с репрессией на пласт (гидростатиче­ское давление столба бурового раствора выше пластового давле­ния): 1) сужение диаметра скважины d_c по сравнению с номи­нальным d_н (диаметр долота), фиксируемое на кавернограмме, микрокавернограмме, профилограмме; наличие глинистой корки на коркограмме; 2) наличие положительных приращений на диа­грамме микрозондов (показания потенциал-микрозонда ρ_кМПЗ выше показаний градиент-микрозонда ρ_кМГЗ, при этом значе­ния ρ_кМПЗ и ρ_кМГЗ невысокие, см. рис. 75); 3) наличие ради­ального градиента удельного сопротивления, устанавливаемого при сравнении удельного сопротивления породы, определенного по диаграммам электрических методов с различным радиусом исследования; 4) изменение во времени показаний различных геофизических методов, отражающее формирование во времени зоны проникновения фильтрата бурового раствора в коллектор.

Выделение коллектора по наличию глинистой корки

Сужение диаметра на диаграммах методов, исследующих про­филь скважины, указывает на присутствие глинистой корки на стенке скважины против исследуемого пласта, что является од­ним из признаков коллектора. Поскольку исследования каверно­мером входят в стандартный комплекс изучения терригенного разреза, этот признак коллектора широко используют при мас­совой обработке геофизических материалов. Наличие корки не является признаком коллектора в следующих случаях: а) про­тив тонких плотных прослоев, расположенных в мощном пласте-коллекторе; глинизация стенки скважины происходит в них бла­годаря «размазыванию» корки, образовавшейся в коллекторе выше и ниже; б) в призабойной зоне ствола скважины, вскрыв­шей неколлекторы, где сужение диаметра скважины может быть вызвано осаждением частиц шлама; в) в любых участках разре­за, не являющихся коллектором, где образуются сальники, обу­словленные низким качеством глинистого раствора или неудов­летворительной подготовкой скважины к промыслово-геофизическим исследованиям.

Нередко полагают, что толщина глинистой корки является характеристикой проницаемости коллектора. В действительно­сти, толщина корки зависит, в первую очередь, от качества гли­нистого раствора — чем хуже качество раствора (т. е. чем выше его водоотдача и ниже коллоидальность), тем при прочих рав­ных условиях толще корка. Поэтому наличие корки большой толщины является прежде всего признаком неудовлетворитель­ного качества раствора. Только на ограниченном участке от­дельной скважины, пройденном при постоянном режиме буре­ния, толщина корки может являться качественной характеристи­кой проницаемости.

Выделение коллектора по диаграмме микрозондов

Положительные приращения на диаграмме микрозондов — на­дежный признак межзернового коллектора в той мере, в какой надежен признак наличия глинистой корки. Следовательно, в рассмотренных выше случаях, когда присутствие корки не явля­ется признаком коллектора, нельзя считать признаком коллекто­ра и положительные приращения.

Положительные приращения в коллекторе на диаграммах микрфондов могут отсутствовать при следующих условиях: а) глинистая корка имеет большую толщину (более 2 см); пока­зания микрозондов одинаковы, поскольку при этом потенциал-микрозонд, как и градиент-микрозонд, исследует глинистую кор­ку; б) водоносный коллектор имеет очень высокую проницае­мость как по напластованию, так и по нормали к напластова­нию; в результате расформирования промытой зоны удельное сопротивление среды, исследуемой потенциал-микрозондом, близко к удельному сопротивлению глинистой корки ρ_к.

При бурении скважин на технической воде кавернограммы и диаграммы микрозондов обычно не используют для выделения в разрезе межзерновых коллекторов, поскольку заметных глини­стых корок при фильтрации в коллекторы не образуется. Если в разрезе скважины, пробуренной на воде, имеются мощные пла­сты глин и глинистых пород, содержание глинистого материала в промывочной жидкости в процессе бурения становится значи­тельным; в этом случае отдельные пласты-коллекторы могут отмечаться сужением диаметра и соответственно положительны­ми приращениями на диаграмме микрозондов.

Выделение коллектора по наличию радиального

градиента удельного сопротивления, установленного

по диаграммам электрометрии

Наличие проникновения фильтрата бурового раствора в пласт устанавливают, сравнивая значения удельного сопротивления по­роды, полученные при интерпретации диаграмм электрических методов с различным радиусом исследования R, т. е. изучая ха­рактер изменения удельного сопротивления породы в радиаль­ном направлении по нормали к оси скважины (рис. 76). При этом по данным интерпретации устанавливают либо наличие радиального градиента сопротивления, либо его отсутствие. Наиболее распространенный способ установления радиального градиента сопротивления — интерпретация кривых бокового электрического зондирования. При интерпретации кривых БЭЗ в пластах-коллекторах большой мощности получают кривые зон­дирования, характеризующие проникновение, повышающее (ρ_зп>ρ_п) или понижающее (ρ_зп<ρ_п) удельное сопротивление пласта, и двухслойные кривые ρ_зп=ρ_п.

Кривые БЭЗ типа ρ_р<ρ_зп>ρп характерны: 1) для водонос­ных коллекторов, насыщенных минерализованной пластовой во­дой (С_в>20 г/л); в этом случае величина ρ_зп существенно пре­вышает ρ_п; 2) для продуктивных коллекторов с высоким со­держанием остаточной воды, обусловленным либо значительной глинистостью коллектора, либо незначительным расстоянием по высоте по отношению к ВНК; 3) для слоистых продуктивных коллекторов, представленных чередованием тонких прослоев коллекторов и глин.

Проникновение, понижающее удельное сопротивление поро­ды, реже встречается в практике интерпретации; оно характер­но для хороших коллекторов с высоким коэффициентом нефтегазонасыщения (k_нг≥85%) при бурении скважин на растворе удельное сопротивление фильтрата которого ρ_ф несущественно отличается от удельного сопротивления пластовых вод.

Рис. 76. Радиальный градиент удельного сопротивления поро­ды-коллектора.

Графики ρ=f(R) для коллекторов: 1 - продуктивного; 2 - водоносного; 3 - скважина; 4 - глинистая корка; 5 - промытая зона продуктивного (ρ_{пп пр}) и водоносного (ρ_{пп вп}) коллекторов; 6 - зона проникновения продуктивного (ρ_{зп пр}) и водоносного (ρ_{зп вп}) коллекторов; 7 - неизме­ненная часть коллектора

В практике интерпретации используют также другие приемы обнаружения радиального градиента сопротивления; они основа­ны на сопоставлении истинных или кажущихся значений удель­ного сопротивления, получаемых по диаграммам обычных или фокусированных зондов с различным радиусом исследования. Для решения рассматриваемой задачи чаще всего сопоставляют значения ρ_п или ρ_к следующих пар зондов: стандартных потен­циал-зонда (АМ = 0,2÷0,5 м) и градиент-зонда (АО = 2÷2,5 м); малого (АО = 0,2÷0,5 м) и большого (АО 4 м) градиент-зон­дов, микроэкранировэнного (МБК) и экранированного (БК) зон­дов; экранированного и индукционного зондов; двух экраниро­ванных зондов с различной глубиной исследования.

Другой способ сравнения показаний фокусированных зондов электрометрии с разной глубинностью — совмещение кривых, на­пример МБК и БК, в одинаковом логарифмическом масштабе сопротивлений в пределах исследуемого участка разреза. Совме­щение осуществляют таким образом, чтобы показания зондов совпали в плотных породах; тогда в коллекторах с повышаю­щим или понижающим проникновением будет отмечено рас­хождение показаний с соответствующим знаком (рис. 77).

Рис. 77. Выделение продуктивных коллекторов в терригенном разрезе по данным ГИС.

1 - продуктивный коллектор; 2 - неколлектор: I - микросферический зонд; экрани­рованный зонд: II - короткий; III – длинный

Выделение коллектора

по данным временных исследований

В необсаженном стволе происходит формирование во времени зоны проникновения в коллекторах, поэтому показания методов электрометрии, кавернометрии (,в первую очередь) в интервалах залегания коллекторов во времени изменяются, что позволяет, сравнивая диаграммы одного и того же метода, зарегистриро­ванные в различное время в одинаковом масштабе, выделять коллекторы по расхождению показаний (при совпадении пока­заний в интервалах плотных пород). В обсаженной скважине происходит расформирование зоны проникновения в коллекто­рах, что также создает предпосылки для выделения коллекторов по диаграммам повторных измерений геофизическими методами, в первую очередь радиометрии (рис. 78).

В необсаженных скважинах при оптимальных условиях про­ведения первого и повторных замеров коллекторы отмечаются во времени увеличением толщины глинистой корки, изменением показаний на диаграммах микрозондов, в первую очередь потенциал-микрозонда, изменением показаний на диаграммах раз­личных зондов, а также фокусированных зондов электрометрии. Наиболее отчетливое изменение показаний методов электромет­рии во времени происходит в условиях ярко выраженного про­никновения, повышающего или понижающего удельное сопро­тивление пласта в зоне проникновения; при незначительном от­личии удельных сопротивлений зоны в неизмененной части коллектора не следует ожидать существенного изменения во вре­мени показаний методов электрометрии.

Специальные повторные замеры по определенной программе выполняют в отдельных параметрических или оценочных сква­жинах, как правило, в продуктивных участках разреза. В этом случае стремятся обеспечить оптимальное время первого и по­следующего измерений, а также создать дополнительные усло­вия, позволяющие усилить роль фактора времени с помощью из­менения гидростатического давления в скважине или физиче­ских свойств бурового раствора пород повторными измере­ниями.

Рис. 78. Выделение газоносных коллекторов по диаграммам повторных за­меров НГМ в обсаженной скважине с учетом стандартного комплекса ГИС.

1 - газоносный коллектор; 2 - неколлектор; I, II - диаграммы НГМ первого и за­ключительного замеров; заштрихованные участки диаграмм соответствуют коллек­торам

Рассмотренные геофизические методы выделения межзерно­вых коллекторов неприменимы в скважинах, бурящихся с раствором на нефильтрующейся основе (РНО) вследствие самой природы такого раствора, исключающей возможность фильтра­ции в породы-коллекторы промывочной жидкости и появления признаков коллектора, связанных с образованием зоны проник­новения. Поэтому в скважинах, бурящихся с этим раствором, коллекторы выделяют по количественным признакам, используя граничные значения параметров, соответствующие границе кол­лектор— неколлектор.