Актуальность работы.
Крупные месторождения нефти песчано-глинистых разрезов Тюменского, Волго-Уральского и Тимано-Печорского регионов при большой толщине нефтяных пластов и небольшом их наклоне (менее 1 — 1,5°) имеют большие переходные зоны (ПЗ), объем которых достигает 50% и более от всего объема нефтяной залежи. Водонефтяные контакты (ВНК) в этом случае находятся и определяются в интервале переходной зоны. Следовательно, оценка эффективных толщин переходных зон и коэффициентов нефтенасыщенности зависит от надежности и точности определения параметров ПЗ (глубины границ ПЗ, положения водонефтяных контактов и удельное электрическое сопротивление (УЭС) внутри нее и др.). Указанные задачи можно решить главным образом по данным электрического (ЭК) и индукционного (ИК) каротажа.
В настоящее время известны методики выделения ПЗ, приближенной оценки УЭС в ее интервале, а также оценки положений ВНК с использованием графика УЭС и граничных значений параметров нефтенасыщенности Р* и Р определяемых по результатам петрофизических исследований образцов песчаника из пласта. Однако уровень интерпретации при этом не удовлетворяет современным требованиям. Из-за недостаточной интерпретационной теоретической базы определение УЭС в разных по глубине точках ПЗ производится приближенно без учета типа модели УЭС в конкретном пересечении переходной зоны скважиной. Не установлены наиболее эффективные зонды БКЗ и индукционного каротажа для выполнения этой задачи. Из-за отсутствия математического обеспечения обработка материалов ЭК и ИК в ПЗ производится вручную, что существенно снижает ее эффективность как на стадии оперативной интерпретации, так и при подсчете запасов.
Таким образом, необходимо существенное развитие методики и технологии обработки и интерпретации (в том числе на ЭВМ) данных зондов БКЗ и ИК в переходной зоне нефтяных скважин.
Цель работы: повышение эффективности геолого-геофизической интерпретации данных электрического и индукционного каротажа в интервале пересечения скважиной переходных зон нефтяных пластов.
Основные задачи работы:
1. Обобщение геолого-геофизических параметров ПЗ нефтяных залежей основных нефтегазовых регионов страны и определение их средних характерных значений для расширения теоретической базы, достаточной для решения геолого-геофизических задач по данным зондов ЭК и ИК.
2. Разработка методики поточечного определения УЭС в переходной зоне однородных нефтяных песчано-глинистых коллекторов по данным ЭК и ИК на основе расширенной теоретической базы.
3. Определение наиболее эффективных (основных) зондов ЭК и ИК для определения УЭС в переходной зоне нефтяных песчаных пластов.
4. Составление алгоритмов и разработка программного обеспечения геолого-геофизической интерпретации данных ЭК и ИК в пересечении переходной зоны, куда входит определение УЭС, оценка положений ВНК, разделение ПЗ на части (подзоны) по степени подвижности нефти и воды.
5. Оценка эффективности разработанной методики и алгоритмов геолого-геофизической интерпретации данных ЭК и ИК на теоретических материалах и фактических скважинных данных Тюменского и Волго-Уральского регионов.
Методы исследования:
• Анализ и систематизация геолого-геофизической информации.
• Теоретические расчеты кажущихся сопротивлений рК) ПЗ в переходной зоне для различных моделей УЭС в пересечениях нефтяных пластов скважиной и анализ их результатов.
• Разработка алгоритмов обработки и геолого-геофизической интерпретации данных электрического и индукционного каротажа и опробование их на теоретических и фактических скважинных материалах.
Научная новизна.
1. Для однородных нефтяных пластов с большими переходными зонами неокомских отложений Тюменского нефтегазоносного региона и девонских песчаноглинистых отложений Волго-Уральского региона составлен набор моделей УЭС переходной зоны (УЭС.ПЗ) в различных по горизонтам пересечениях нефтяной залежи. С их учетом расширена существующая теоретическая база интерпретации данных электрического и индукционного каротажа в ПЗ нефтяных пластов путем расчета на ЭВМ кажущихся сопротивлений рК-ПЗ для зондов БКЗ и зондов АИК-5, 6Ф1 РЖ. Расчеты проводились Ю. JI. Шейным в НПЦ «Тверьгеофизика.
2. Проведена разработка методики поточечного определения УЭС pn3, i разных точках переходной зоны, основанная на исправлении значений кажущихся сопротивлений рк, Пз, 1 в этих точках с помощью уравнения рп3-, = PK, ri3, i • Кт, 1 • K3n, i • KC-j • К п3—. Коэффициенты учитывают влияние на результаты измерения Рк, ПЗ (1 ограниченной толщины переходной зоны (Кт О, зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости (Кзп, 0, УЭС промывочной жидкости (Ксд) и изменения pn3-j в ее интервале (Kn3-i). Поправочные коэффициенты рассчитаны по материалам упомянутой выше расширенной теоретической базы.
3. Сделана оценка эффективности зондов БКЗ, ИК и ВИКИЗ для определения УЭС в ПЗ нефтяных пластов, по результатам которой предложен ряд оптимальных комплексов зондов для решения этой задачи:
• зонд индукционного каротажа (ИК) как основной и градиент-зонд.
A0,4M0,1N для оценки влияния зоны проникновения;
• зонд Г1,4И или Г2И ВИКИЗ (основной) и градиент-зонд A0,4M0,1N;
• градиент-зонд A4M0,5N (основной) и градиент-зонд A0,4M0,1N;
• градиент-зонд A4M0,5N (основной) и потенциал-зонд N6M0,5 А.
В качестве основного можно применить потенциал-зонд N6M0,5 А или градиент-зонд A2M0,5N при небольшой зоне проникновения.
4. Впервые разработаны алгоритмы и программы для геолого-геофизической интерпретации указанных комплексов зондов в больших переходных зонах, обеспечивающие выделение ПЗ, вычисление внутри нее УЭС, нахождение положений водонефтяных контактов ВНК1 и ВНК2, разделение переходной зоны на подзоны и определение средневзвешенных значений УЭС раздельно для подзон и для всей зоны, которые необходимы для оценки коэффициентов нефтенасыщенности при подсчете запасов.
Практическая ценность работы.
1. Разработано математическое и программное обеспечение геолого-геофизической обработки и интерпретации материалов ЭК и ИК в переходной зоне однородных песчаных нефтяных пластов толщиною более 5 метров, которое может быть применено в условиях Западно-Сибирского и Волго-Уральского нефтегазовых регионов, в том числе для переходной зоны газовых месторождений в окрестности газоводяных контактов (ГВК).
2. Данное обеспечение позволяет установить фактическое положение ВНК в разрезе скважины вместо определения его положения путем интерполяции между пластами, лежащими выше (нефтенасыщенные) и ниже (водонасыщенные) его фактического положения, как это делается в известных методиках. Возможно определять оба положения водонефтяных контактов ВНК1 и ВНК2 согласно регламентирующему документу «Методические рекомендации по определению подсчетных параметров залежей нефти и газа по материалам геофизических исследований скважин с привлечением результатов анализов керна, опробований и испытаний продуктивных пластов», утвержденного ГКЗ СССР, Мингео СССР, Министерством нефтяной и газовой промышленности.
3. Программное обеспечение было встроено в комплексную систему интерпретации «Пласт-Скважина-Месторождение», разрабатываемую и используемую в ООО «Геофизическое партнерство», и было применено при обработке данных ряда скважин Западной Сибири и Волго-Урала.
Защищаемые научные положения и результаты.
1. Более точное определение положений ВНК в переходной зоне нефтяных пластов может быть достигнуто при поточечном определении УЭС в ее интервале.
Для реализации этого положения разработаны методика, алгоритмы и программное обеспечение поточечного определения УЭС в переходной зоне по данным зондов БКЗ и индукционного каротажа.
2. При поточечном определении УЭС в интервале переходной зоны необходимо учитывать влияние на КС ограниченной толщины переходной зоны, зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, УЭС промывочной жидкости и градиента сопротивления в интервале переходной зоны. Для решения этой задачи использованы материалы разработанной теоретической базы интерпретации данных КС индукционного каротажа и зондов БКЗ в переходных зонах, содержащие таблицы соответствующих поправочных коэффициентов.
3. Для выделения переходной зоны нефтяного пласта в разрезах скважин и определения УЭС в ее интервале наиболее эффективен зонд индукционного каротажа при толщине переходной зоны более 5 м в комплексе с градиент-зондом A0,4M0,1N или потенциал-зондом N6M0,5A БКЗ. Вместо зонда индукционного каротажа можно брать градиент-зонд I.
A4M0,5N при толщине переходной зоны более 7 м. В случае неглубокой зоны проникновения целесообразно применять потенциал-зонд N6M0,5A.
Апробация работы, публикации.
Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены:
1) на НТС ООО «Геофизическое партнерство», Москва, 2005 г.;
2) на НТС лаборатории геолого-геофизического прогнозирования нефтегазоносности ГФУП ВНИИГеофизика, 2005 г.
3) на НТС ЗАО концерн «Надра» и ЗАО «Укрнефтегеофизика», Киев, 2005 г.
Результаты НИР по темам изучения переходных зон залежей нефти по данным электрического и индукционного каротажа прошли экспертизы ЕАГО.
Основное содержание опубликовано в трех печатных работах.
Структура и объем диссертации
.
Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 160 страниц машинописного текста, в том числе 37 рисунков, 31 таблицу, библиографию из 34 наименований.
Диссертация базируется на результатах, выполненных автором лично или при его непосредственном участии под научным руководством д.т.н. Сохранова Н. Н., которому автор выражает свою глубокую благодарность. Исходным материалом послужили фактические данные ЭК и ИК и результаты расчетов на ЭВМ, выполненные сотрудником НПЦ «Тверьгеофизика» Шейным Ю. JL по нашим заданиям, которому автор признателен, а также опубликованные фондовые материалы.
Автор благодарен за научные консультации, помощь в исследовании и обсуждении результатов к. т. н. Миколаевскому Э. Ю., к. т. н. Котову П. Т., к. г.-м. н. Каменеву С. П., Шестакову В. И., Грачевой Т. Г., Тимашевой Е. К., Мухаремовой Т. А. и др., а также всем разработчикам комплекса программного обеспечения, в который встраивались программы автора, в том числе к.ф.-м.н. Ананьеву И. В., к.ф.-м.н. Архиповой Е. Ю., Беляевой А. Б., Борисоник О. В., Боброву А. В., Десятову Р. Е., Рябенко И. В.
Выводы.
1. Проведено опробование алгоритмов и программ геолого-геофизической интерпретации данных индукционного и электрического каротажей в переходных зонах нефтяных песчаных коллекторов толщиною hm более 6 м. Опробование выполнено на материалах теоретических тестов и каротажа 7 скважин Волго-Уральского и Западно-Сибирского регионов.
2. Результаты опробования положительны.
• Вероятные ошибки обработки тестов переходных зон типа Mill 13 и МНПЗ комплексами зондов, составленных на основе как зонда индукционного каротажа, так и градиент-зонда A4M0,5N, не превышают допустимых значений 10−15%.
• Результаты обработки скважинных материалов укладываются в рамки поставленных перед опробованием условий (38), (39) и (40).
3. Оба варианта отбивки водо-нефтяных контактов в переходной зоне (программы ВОПЗ и JIPC с матрицей МЛТ. ПЗ) одинаково эффективны, если D/d<4).
Заключение
.
В результате выполненных в диссертации научно-исследовательских работ разработана методика, алгоритмы и программное обеспечение геолого-геофизической интерпретации данных электрического и индукционного каротажа в переходных зонах нефтяных песчаных пластов, встречаемых в терригенных разрезах Западно-Сибирского (отложения нижнего мела и верхней юры) и Волго-Уральского (отложения нижнего девона) нефтегазовых регионов.
При разработке методики геолого-геофизической интерпретации решены следующие задачи.
1. Систематизированы модели УЭС переходных зон однородных нефтяных пластов и разработан комплекс типовых моделей УЭС переходных зон для месторождений указанных нефтегазовых регионов России.
2. Разработана теоретическая база кажущихся сопротивлений рк пз против переходных зон нефтяных песчаных пластов указанных нефтегазовых регионов. Эта работа выполнена с учетом разработанных моделей УЭС переходной зоны, наличия зоны проникновения в них (D/d=2, 4 и 8 при рзп/рс=10 и 20) и охватывает реальные диапазоны изменения их градиентов сопротивления С (от 1 до 5 Ом), толщин hro = 6, 8, 12 и 15 м, а также величины УЭС водоносной части переходной зоны ро от 1 до 4 Омм.
3. На основе разработанных моделей УЭС переходной зоны нефтяных однородных пластов разработана методика поточечного определения удельных электрических сопротивлений pn3j, составляющих график УЭС переходной зоны. Данный график необходим для определения водонефтяных контактов, разделяющих ПЗ на подзоны НВ (подвижны нефть и вода), ОН (подвижна только нефть) и средних значений УЭС этих подзон (рпз, нв> Рпз, он) для оценки значений коэффициентов нефтенасыщенности (Кцв и Кон) при подсчете запасов.
4. Установлены эффективные комплексы зондов для изучения переходных зон нефтяных песчаных пластов:
• на основе градиент-зонда A4M0,5N или зонда индукционного каротажа (типа АИК-5, 6Ф1 и др.) для разных, в том числе больших (до D/d=8) зон проникновения;
• на основе зондов стандартного каротажа (градиент-зонд A2M0,5N или потенциал-зонд N6M0,5A) для переходных зон с неглубокой (D/d<2) зоной проникновения.
Наиболее эффективным является комплекс на основе индукционного каротажа (основной зонд ИК, вспомогательный A0,4M0,1N или потенциал-зонд N 6М0,5А).
5. Составлено программное обеспечение геолого-геофизической интерпретации данных электрического и индукционного каротажа в переходных зонах нефтяных пластов, реализующее следующие алгоритмы (задачи).
• Выделение песчаных коллекторов в терригенном разрезе программой JIPC на основе усовершенствованного автором алгоритма литологического расчленения разреза с помощью литологических матриц.
• Выделение переходной зоны (оценка ее наличия) в песчанике и определение ее границ.
• Поточечное определение УЭС переходной зоны pn3i.
• Отбивка водонефтяных контактов ВНК1 и ВНК2, являющихся границами подзон переходной зоны и оценка существенных значений удельного сопротивления рНв и рон этих подзон для подсчета запасов. Для выделения пластов песчаника в разрезе скважины использован усовершенствованный автором алгоритм литологического расчленения на основе литологических матриц. Для решения других задач использованы алгоритмы и программы автора.
Для отбивки ВНК1 и ВНК2 применены два алгоритма:
• традиционный, с использованием графика УЭС переходной зоны;
• авторский, основанный на базе программы ЛРС с использованием специальных литологических матриц МЛТ.ПЗ. (глава IV, раздел 3.3.2). 6. Проведено опробование программного обеспечения геологогеофизической интерпретации переходных зон нефтяных пластов представленными материалами двух видов:
• тестовые, составленные по кривым КС из теоретической базы КС для переходных зон (глава V, раздел 1);
• фактические данные КС, полученные в скважинах месторождений Западно-Сибирского и Вол го-Уральского регионов (Лянторское месторожд., скв.№ 1697- Туймазинское, скв.№№ 246, 486, 638, 738- Самотлорское, скв.№ 95, Лугинецкое, скв.№ 761);
Результаты обработки на ЭВМ тестовых данных положительные:
• погрешность определения глубин ВНК1 по зондам ИК и A4M0,5N не превышает 0,5 м при среднем значении 0,25 м и глубин ВНК2 -соответственно 0,6 м и 0,2 м для программы ВОПЗ;
• аналогично погрешность определения глубин ВНК1 не превышает 0,8 м при среднем значении 0,25 м и глубин ВНК2 — соответственно 0,8 м и 0,2 м для программы ЛРС с применением матрицы МЛТ. ПЗ;
• средняя погрешность определения величин УЭС на тестах равна 7% для подзоны ОН (находится в пределах от 1 до 19%) и 10% для подзоны НВ (находится в пределах от 0 до 23%) соответственно.
Результаты обработки фактических данных также можно считать положительными.
