К оглавлению	УДК 001.6 550.83 552.54 (471.4 + 471.5)
	В.Г. Дворецкий, Н.Г. Нестеренко, А.В. Ручкин

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ И КОМПЛЕКСА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОЛГО-УРАЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

За последние годы в карбонатных отложениях Волго-Уральской области открыты крупные месторождения нефти и газа, поэтому надежное выделение коллекторов и оценка характера их насыщенности представляют практический интерес.

Выявление и оценка коллекторов в разрезе бурящихся скважин осуществляется в основном по данным комплекса геофизических методов исследования.

Обязательный комплекс геофизических исследований карбонатных отложений в большинстве районов Волго-Уральской области включает стандартный электрический каротаж (КС, ПС), радиоактивный каротаж (ГК, НГК), кавернометрию (КВ), газовый и механический каротаж (в разведочных скважинах). В интервалах продуктивных отложений для более детальных исследований дополнительно проводится боковое электрическое зондирование (БКЗ) и микрокаротаж (МЗ).

Практика работ показывает, что применяемый комплекс малоэффективен для этих целей, трудоемкий по выполнению и сложный для геологического объяснения получаемых результатов. Кроме того, для проведения этого комплекса требуется замена воды, на которой обычно вскрываются карбонатные отложения, на глинистый раствор или опреснение глинистого раствора, что значительно повышает стоимость бурения и снижает скорость бурения скважины.

Большинство методов, входящих в обязательный комплекс (КС, БКЗ, НГК и ГК), обладают низкой разрешающей способностью и чувствительностью к изменению петрофизических свойств карбонатных отложений. Опреснение или замена промывочной жидкости в скважине перед каротажем и проведение исследований значительно позже вскрытия пород создают глубокое проникновение фильтрата промывочной жидкости в проницаемые пласты, что изменяет электрические параметры коллекторов и еще больше снижает эффективность электрических методов. Особенно неблагоприятные условия для исследования скважин методами КС, ПС, БКЗ и отчасти НГК создаются при осолонении бурового раствора, которое связано с поступлением в скважину во время бурения агрессивных вод, либо с размывом пластов соли. В таких скважинах опреснение раствора для геофизических исследований затруднено, а в некоторых случаях и невозможно (Предуральская депрессия, Оренбургская область). Вследствие этих факторов детальное расчленение разрезов по стандартному каротажу, определение электрических свойств по БКЗ, выделение и оценка коллекторов по данным всего комплекса производятся недостаточно уверенно.

Повышение геологической эффективности геофизических методов при изучении карбонатных отложений связано с изменением комплекса исследований и методики проведения каротажа.

В последние годы во ВНИИгеофизика разработаны и опробованы на месторождениях Волго-Уральской области новые и усовершенствованные геофизические методы: боковой каротаж (БК-3); гамма-каротаж повышенной чувствительности, нейтрон-нейтронный каротаж (ННК), метод измерения толщины глинистой корки, фотокаротаж [1, 2, 3, 4].

На основании широкого опробования перечисленных выше методов можно рекомендовать следующий новый комплекс и методику исследований карбонатных отложений во всех районах Волго-Уральской области.

1. Карбонатные отложения вскрывать на минерализованном растворе (где это возможно) или на технической воде. Наиболее правильным необходимо считать вскрытие карбонатных отложений на промывочной жидкости, близкой по минерализации к пластовым водам. В этих условиях электрическая характеристика водоносных пластов, в которые проникнет фильтрат, существенно не изменится.

2. Геофизические исследования (особенно методы электрического каротажа) проводить в условиях заполнения скважины той жидкостью, на которой осуществлялось бурение, т.е. без опреснения бурового раствора или до перехода на глинистый раствор.

3. В карбонатных отложениях применять следующий комплекс геофизических исследований:

а) электрометрические исследования - методом бокового каротажа с использованием серийной аппаратуры АБК-3;

б) радиометрические исследования - методом гамма-каротажа и нейтрон-нейтронного каротажа с использованием трехканальной аппаратуры повышенной чувствительности;

в) измерение диаметра скважины - каверномерами с укороченными измерительными рычагами [5];

г) при использовании «соленых» глинистых растворов в комплекс исследований включать метод измерения толщины глинистой корки [3];

д) в процессе бурения скважины в интервалах продуктивных трещиноватых пород во всех скважинах проводить газовый и механический каротаж по общепринятой методике;

е) в комплекс исследований возможно трещиноватых отложений целесообразно включать метод фотокаротажа с использованием серийной аппаратуры ФАС-1. Этот метод необходимо применять в тех случаях, когда другие геофизические методы неэффективны (например, при изучении верхнефаменских отложений).

4. Если по технологии бурения скважины предусматривается переход на глинистый раствор, то по окончании бурения в интервале карбонатных отложений проводить повторное исследование методом бокового каротажа.

Предлагаемый комплекс исследований карбонатных отложений является оптимальным; в отдельных районах в зависимости от особенностей разреза и условий бурения он может быть дополнен другими исследованиями (например, методом БКЗ и ПС), которые рекомендуется проводить по окончании бурения скважины одновременно с исследованием терригенных отложений (угленосной свиты или девона).

Все методы, включенные в предлагаемый комплекс, обладают более высокой разрешающей способностью, и на них не влияет минерализация бурового раствора. Поэтому нет необходимости заменять воду на глинистый раствор или опреснять раствор для каротажа карбонатных отложений.

Предлагаемая методика и комплекс геофизических исследований, включающий методы БК-3, ННК, ГК, КВ, опробованы в скважинах месторождений Арланской группы (северо-западная часть Башкирии), Предуральской депрессии и Туймазинской группы и в настоящее время внедряются в производство. Применение рекомендуемой методики и комплекса геофизических исследований сокращает примерно на 30-40% объем промыслово-геофизических работ и время задержки скважины под каротажем по сравнению с применяемым ранее комплексом.

На рис. 1 (скв. 11а Кумертауской площади, Предуральская депрессия) показан рекомендуемый комплекс исследований карбонатных отложений. Результаты опробования этого комплекса показали следующее.

Метод бокового каротажа детально расчленяет разрез по электрическому сопротивлению при любой минерализации раствора, заполняющего скважину (от 0,04 омм и выше). На кривой БК-3 выделяются пласты мощностью более 0,3 м. Данные бокового каротажа точнее отражают электрические свойства карбонатных пород при отсутствии в них проникновения фильтрата. При наличии повышающего проникновения фильтрата в пласты данные бокового каротажа отражают сопротивление зоны проникновения и могут быть использованы для определения ее параметров. При неглубоком понижающем проникновении фильтрата в пласты (D<(4-6) dc) данные бокового каротажа могут быть использованы для расчета истинного сопротивления [1].

Таким образом, наиболее благоприятным условием применения бокового каротажа является отсутствие повышающего и глубокого понижающего проникновения в проницаемые породы.

Анализ технологии бурения, условия вскрытия карбонатных отложений и обобщение результатов специальных скважинных экспериментов в разрезах Волго- Уральской области показали, что имеются реальные возможности для широкого внедрения метода бокового каротажа взамен применяемых электрических методов (КС, БКЗ, МЗ).

Во-первых, при вскрытии карбонатных пород на воде пластовые давления продуктивных отложений превышают или близки к гидростатическим в процессе бурения, что не приводит к образованию глубокой зоны проникновения фильтрата в породы-коллекторы с повышенной гранулярной пористостью. Исключение составляют трещиноватые породы, в которые глубокое проникновение фильтрата происходит уже в процессе их вскрытия. В отдельных районах Волго-Уральской области в карбонатные отложения при вскрытии их на воде или глинистом растворе с удельным весом до 1,25-1,3 г/см³ не происходит проникновение фильтрата в коллекторы вследствие достаточно высоких пластовых давлений (например, в каширо-подольские отложения северных районов Башкирии и сопредельных областей).

Во-вторых, при вскрытии нефтесодержащих карбонатных коллекторов на растворах любого сопротивления в них до сих пор методами электрического каротажа не обнаружено глубокого понижающего проникновения фильтрата.

На рис. 2 приведено сопоставление результатов бокового каротажа и БКЗ сакмаро-артинских отложений, полученных в типичных для данного района условиях заполнения скважин при каротаже (высокоминерализованный глинистый раствор). На рис. 2 видно, что детализация разреза по удельному сопротивлению при боковом каротаже несравненно лучше, чем по БКЗ. Сходимость сопротивлений мощных пластов, найденных по БК-3 и БКЗ удовлетворительная.

Данные гамма-каротажа, полученные аппаратурой повышенной чувствительности, намного эффективнее для расчленения разрезов и качественной оценки глинистости карбонатных пород по величине естественной гамма-активности по сравнению со стандартной аппаратурой радиоактивного каротажа [2].

Нейтрон-нейтронный каротаж по эффективности расчленения разреза и качественной оценке водородосодержания пород не обладает какими-либо преимуществами по сравнению с применяемыми методами НГК. Однако на результаты ННК практически не оказывает искажающего влияния хлоросодержание промывочной жидкости и пород. Трехканальная аппаратура РК (ГК + 2ННК) позволяет одновременно регистрировать две кривые ННК зондами различных размеров и исследовать скважины со скоростью до 600 м/ч, что в 2-3 раза выше скоростей исследования стандартной аппаратурой РК [2].

Измерение толщины глинистой корки коркомером с точностью до ±1 мм облегчает задачу выделения коллекторов и повышает надежность выделения при использовании глинистых растворов любой минерализации [3]. Коркограмма хорошо согласуется с результатами микрокаротажа и при отсутствии последних (например, при исследовании скважин, заполненных «соленым» глинистым раствором) является основным средством для выделения проницаемых пластов. При бурении на воде коркограмма отражает микроизменения стенки скважины (микрокаверны) и может быть использована для выделения тонких пропластков.

Опробование фотокаротажа в районах Башкирии и Татарии показало, что этот метод можно проводить в скважинах, бурящихся на воде. Для получения качественных снимков достаточно промыть скважину прозрачной водой в объеме скважины.

Боковой каротаж рекомендуется для выделения проницаемых коллекторов по наличию проникновения в них фильтрата методом повторных замеров на растворах одинакового или различного удельного веса и сопротивления. Эффективность данного приема до настоящего времени ограничивалась возможностями стандартных методов (КС, БКЗ), особенно в случае проведения одного из измерений на растворе повышенной минерализации.

На рис. 3 приведены результаты повторных измерений методом бокового каротажа при различном сопротивлении и удельном весе промывочной жидкости, заполняющей скважину. Исследовались породы-коллекторы тульского (I), турнейского (II) и фаменского (III) возраста, геологическая характеристика которых типична для большинства районов Волго-Уральской области. Удельное сопротивление коллекторов по данным замера на технической воде практически не отличается от значений, полученных после осолонения в скважине технической воды за счет притока пластовых вод (см. рис. 3, а и б). После перехода на пресный глинистый раствор наблюдается повышающее проникновение фильтрата в коллекторы (см. рис. 3, в и г); они уверенно выделяются в разрезе по данным бокового каротажа на различных растворах. Удельное сопротивление плотных, непроницаемых пород не изменяется во времени и не зависит от свойств раствора, заполняющего скважину.

Выделение трещинных коллекторов методом повторных замеров бокового каротажа сначала на технической воде, затем на пресном глинистом растворе затруднено, так как в трещиноватые породы уже в процессе их вскрытия проникает пресный фильтрат, искажающий истинные удельные сопротивления (интервалы выделены на рис. 3). Выделять такие коллектора можно при повторном проведении бокового каротажа сначала на соленой воде, а затем на глинистом растворе (см. рис. 3, б, в и г), или вначале на технической, а затем на соленой воде (см. рис. 3, а и б) в комплексе с данными радиоактивного каротажа.

В связи с тем, что в разрезах Волго-Уральской области изучение карбонатных отложений ведется параллельно с изучением лежащих ниже терригенных отложений угленосной свиты и девона, вскрытие которых до настоящего времени производится в основном на глинистых растворах, имеются реальные возможности широкого внедрения методики повторных измерений методом бокового каротажа, целесообразность которой для выделения коллекторов в разрезе не вызывает сомнений.

Таким образом, по комплексу методов бокового каротажа, гамма-каротажа, нейтрон-нейтронного каротажа и замера каверномером можно расчленить карбонатный разрез на отдельные литологические разности при заполнении скважины промывочной жидкостью любой минерализации, а также при совместном использовании данных бокового и радиоактивного каротажа - выделить и оценить характер насыщенности коллекторов повышенной пористости. Возможные ограничения при этом будут вызваны загипсованностью пород, а при оценке насыщенности - трещиноватостью коллекторов.

Коллекторы пониженной пористости (в том числе трещинные) должны выделяться методами повторного проведения бокового каротажа на растворах различного удельного веса и сопротивления и фотокаротажа. Оценка характера насыщенности таких коллекторов возможна по комплексу геологических и промысловых данных, а также результатов газового каротажа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Чукин В.Т. Боковой каротаж. Прикладная геофизика, вып. 21, Гостоптехиздат, 1959.

2. Гулин Ю.А., Семенов Е.В., Семенова Т.М., Соколов Ю.А. Трехканальная аппаратура радиоактивного каротажа. Приборы для геофизических исследований скважин радиоактивными методами, Изд. АН УССР, Киев, 1962.

3. Емельянов Ю.Д. Измеритель глинистой корки и микрокаверномер. Сб. производственно-технической информации по геофизическому приборостроению, вып. 5, Гостоптехиздат, 1960.

4. Котяхов Ф.И., Серебрянников С.А., Щербакова Т.В. Определение физических параметров трещиноватых коллекторов с использованием глубинного фотографирования стенок скважины. Нефт. хоз., № 5, 1961.

5. Лебедев А.П. Определение диаметра скважины при изучении карбонатного разреза. Труды МИНХ и ГП, вып. 41, Гостоптехиздат, 1963.

ВУ ФВНИИгеофизика

Рис. 1. Пример исследования карбонатных отложений рекомендуемым геофизическим комплексом (скважина заполнена осолоненным буровым раствором).

1 - известняки; 2 - ангидриты; 3 - доломиты глинистые; 4 - ангидриты глинистые; 5 - каменная соль; 6- пористые продуктивные известняки.

Рис. 2. Сопоставление результатов бокового каротажа и БКЗ карбонатных отложений по скв. 47, Смаковской площади (d_c = 7 ³/₄"; ρс = 0,055 омм).

Рис. 3. Выделение коллекторов методом повторного проведения бокового каротажа при различных условиях подготовки скважины к исследованиям.

а - замер на технической воде (ρ_с = 2,4 омм); б - повторный замер на пластовой воде через сутки после первого (ρ_c = 0,047 омм); в, г -повторные замеры на глинистом растворе через 11 и 28 суток после первого (ρ_c = 3,8 омм и 1,4 Омм соответственно).

1 - плотные, непроницаемые пласты; 2 - пористо-кавернозные, нетрещиноватые пласты; 3 -возможно пористо-кавернозные трещиноватые пласты; 4 - возможно плотные проницаемые (трещиноватые) пласты