|
УДК 553.98:550.83 |
Пути оптимизации разведочного этапа работ на нефть и газ при современных возможностях геофизических исследований
Л. Г. ПЕТРОСЯН, О. Л. КУЗНЕЦОВ (ВНИИЯГГ)
Геологическая интерпретация результатов геофизических исследований базируется на решении обратных задач и предусматривает использование моделей геологических объектов. Степень соответствия параметров интерпретационных моделей изучаемому геологическому объекту определяет достоверность количественной интерпретации геофизических данных. При этом на стадиях геологоразведочного процесса, предшествующих открытию нефтегазовых месторождений, при объяснении результатов наземных геофизических исследований параметры моделей задаются априорно или принимаются по аналогии. Для скважинных геофизических исследований такая ситуация распространяется и на начальную стадию изучения месторождений глубоким бурением.
На этапе разведки месторождений для обоснования параметров интерпретационных моделей в качестве опорной информации могут быть привлечены материалы детальных геологических и геофизических исследований скважин, пробуренных ранее на этих же месторождениях. Такая информация может быть получена по ограниченному числу скважин, поскольку изменчивость геологических характеристик разрезов по мощности значительно больше, чем по площади месторождений. Для геофизических исследований скважин (ГИС) функцию опорной информации обычно выполняют данные кернового анализа и испытаний продуктивных пластов [2]. На крупных и сложно построенных месторождениях в целях получения опорной информации практикуется бурение скважин с применением промывочной жидкости на нефтяной основе. В последние годы в тех же целях во всевозрастающих масштабах проводятся специальные геофизические работы по схеме каротаж - испытание - каротаж с принудительными закачками в пласты флюидов с заданными свойствами и др. [1]. Для наземных геофизических исследований ту же функцию опорной информации могут выполнять результаты скважинных исследований- для сейсмических методов данные вертикального сейсмического профилирования и акустического каротажа, для методов электроразведки данные электрического каротажа и т. д.
Массив указанных видов опорной информации формируется в процессе изучения месторождений поисковым и разведочным бурением. При этом по мере накопления опорной информации возрастает достоверность количественной геологической интерпретации геофизических данных. По некоторым характеристикам изучаемых геологических объектов такой рост достоверности может достигать уровня, при котором геофизические данные оказываются достаточными для количественной оценки этих характеристик в соответствии с требованиями к конечным результатам разведочных работ.
Опыт подсчета запасов и их рассмотрения в ГКЗ СССР свидетельствует о возрастающей роли геофизических материалов при определении таких параметров нефтегазовых залежей, как эффективная мощность, коэффициент пористости, положения водонефтяных и газожидкостных контактов [6]. При этом эффективные мощности месторождений, запасы по которым рассматривались в ГКЗ СССР в прошедшем пятилетии, приняты исключительно по геофизическим данным по всем месторождениям, а положения контактов, коэффициенты пористости и нефтегазонасыщенности - по тем же данным, но только по 60-70 % месторождений.
В условиях, когда указанные подсчетные параметры определяются в основном по геофизическим материалам, возрастают и требования к обоснованности алгоритмов количественной геологической интерпретации этих материалов, в первую очередь по составу и полноте массива опорной информации. В частности, по месторождениям, на которых ГКЗ СССР отмечалось низкое качество разведки, программа бурения и исследований дополнительных скважин, как правило, ограничивалась работами по восполнению необходимого массива именно опорной информации. В таких скважинах обычно осуществляются сплошной отбор керна, поинтервальные испытания и др. Этим же обусловлено и отмеченное выше развитие таких видов работ, как бурение скважин с применением промывочной жидкости на нефтяной основе, специальные геофизические исследования и т. д.
Таким образом, при подсчете запасов по промышленным категориям ряд параметров нефтегазовых залежей в настоящее время определяется главным образом по следующей схеме:
проведение в ограниченном числе скважин детальных геологических и геофизических исследований (сплошной отбор и всестороннее изучение керна, поинтервальные испытания, специальные геофизические исследования);
обоснование по результатам детальных исследований интерпретационных моделей с количественной характеристикой как элементов моделей (критериев, констант петрофизических зависимостей), так и погрешностей определения соответствующих подсчетных параметров по данным стандартного комплекса ГИС;
реализация полученных критериев и петрофизических зависимостей для определения с заданной точностью тех же подсчетных параметров по скважинам, в которых выполнен стандартный комплекс ГИС.
Приведенная схема ориентирована на повышение точности определения отдельных подсчетных параметров нефтегазовых залежей и, следовательно, на рост качества конечных результатов разведочных работ. Применительно к этим параметрам она, по существу, обеспечивает системное использование при подсчете запасов всей имеющейся по месторождению геологической и геофизической информации о разрезах скважин. При этом качество конечных результатов разведочных работ не зависит от сроков проведения детальных исследований, и достаточно, чтобы необходимый массив опорной информации был накоплен ко времени подсчета запасов по промышленным категориям.
Вместе с тем приведенная схема по своей сути состоит в контролируемой по погрешности экстраполяции результатов детальных исследований на скважины или интервалы разрезов скважин, в которых проведен только стандартный комплекс ГИС. Поэтому на ее основе могут быть минимизированы общие затраты на работы по получению исходной информации о разрезах скважин. Связанная с этим оптимизация геологоразведочного процесса базируется на возможности концентрации детальных исследований не только в ограниченном числе скважин, но и на определенной стадии этого процесса в целях сокращения в последующем наиболее дорогостоящих и трудоемких видов работ. Реализация этого направления оптимизации предусматривает в качестве обязательного условия получение необходимого массива опорной информации не позже, чем на начальной стадии разведочного этапа работ [8]. Такой подход согласуется и с современными представлениями о рациональной стадийности геологоразведочных работ на нефть и газ. Он отражает достигнутый уровень информативности ГИС при решении геологических задач разведочного этапа. Это позволяет рассматривать такой подход как основной при реализации современных возможностей ГИС в целях оптимизации разведочного процесса. Эффективность его связана с тем, что к конечной стадии этого процесса приурочен основной объем разведочного бурения.
В настоящее время рассматриваемый подход используется главным образом для исключения или минимизации следующих дорогостоящих и трудоемких видов работ [7]: крепление и испытание законтурных скважин; испытание внутриконтурных скважин в интервалах разреза, которые не содержат коллекторов или представлены водоносными пластами; бурение скважин с отбором керна.
На основе результатов данного подхода могут быть минимизированы также объемы работ по опробованию в продуктивных интервалах разрезов разведочных скважин [5]. Действительно, если на определенном уровне разведанности месторождения в изучаемом разрезе выявлены все типы пластов-коллекторов и определены положения контактов газ - нефть - вода, то в последующих разведочных скважинах работы по опробованию, по существу, проводятся для подтверждения подвижности и состава флюидов в пластах, продуктивность которых доказана по материалам испытания ранее исследованных скважин. Вместе с тем при наличии необходимой опорной информации подвижность и состав пластовых флюидов во многих случаях могут быть установлены по результатам повторных геофизических исследований в простаивающих крепленых скважинах, не вскрытых перфораций [3]. С учетом этого на конечной стадии разведки месторождений может быть реализована следующая методика работ:
разбуривание скважин, проведение в них стандартного комплекса ГИС, крепление скважин и их консервация вплоть до полного завершения буровых работ на разведуемом месторождении;
проведение повторных геофизических исследований в законсервированных крепленых скважинах;
составление общей программы опробований в законсервированных крепленых скважинах и проведение этих работ в короткие сроки.
Изложенная методика позволяет существенно сократить продолжительность изучения месторождений, так как при используемой технологии строительства и исследований скважин значительное время расходуется на работы по опробованию [9]. Сокращается до минимума на конечной стадии разведки и общий объем опробований, так как их программа будет составляться с учетом всей остальной информации по месторождению в целом, в том числе геофизических данных о подвижности и типах пластовых флюидов в коллекторах, в которых наблюдается расформирование зоны проникновения. Кроме того, часть законсервированных крепленых скважин, по которым отпадает необходимость проведения работ по опробованию, будет в последующем пригодна для эксплуатации. При этом их ввод в разработку может быть осуществлен после промыслового обустройства месторождения и в соответствии с технологической схемой, т. е. экономический выигрыш будет обусловлен не только сокращением затрат на опробование в продуктивных интервалах, но и возможностью консервации части разведочных скважин для последующего использования их в качестве эксплуатационных.
Наконец, в рамках системы керн - испытание - каротаж рассматриваемый подход обеспечивает на конечной стадии разведочных работ выбор рационального комплекса ГИС по решению геологических задач этой стадии в условиях конкретного разреза и принятой технологии бурения. В «Технической инструкции по проведению геофизических исследований» (1963 г.) методологические принципы выбора комплекса таких исследований приводятся применительно к задачам корреляции разрезов скважин и определения перечисленных выше подсчетных параметров.
Вместе с тем, во-первых, цели разведочного этапа работ не ограничиваются решениями указанных задач, поскольку они необходимы, но недостаточны для подсчета запасов по промышленным категориям и подготовки залежей к разработке, во-вторых, с достоверностью решения этих задач слабо связан такой экономический показатель разведочного процесса, как объем бурения. Наиболее важный управляемый фактор этого показателя - система размещения разведочных скважин, которая выбирается с учетом характера изменения изучаемых параметров залежей по разведуемой площади. Резервы оптимизации разведочного процесса по этому показателю связаны с комплексированием наземных геофизических исследований и бурения скважин.
При этом возможен следующий путь реализации указанного комплекса - рациональное использование определяемых по каротажу данных о границах пластов и их упругих, электрических и других свойствах в качестве опорной информации для обоснования и последовательного уточнения параметров интерпретационных моделей соответствующих методов наземных геофизических исследований. На этой основе снижается погрешность структурных построений и результатов других материалов наземных геофизических исследований, а, следовательно, уменьшается вероятность ошибок при выборе по ним оптимального принципа размещения разведочных скважин, очередности их разбуривания по сгущающейся или ползущей системе разведки и т. д. Это обстоятельство предопределяет ведущую роль таких данных при проектировании разведочных работ, в том числе их конечной стадии.
Однако даже при достоверных интерпретационных моделях достигнутый уровень развития наземных геофизических исследований не обеспечивает точности таких результативных материалов в соответствии с требованиями подсчета запасов по промышленным категориям [4]. В то же время в процессе разведочных работ возрастает роль аналогичных сведений по результатам геологических и геофизических исследований скважин.
Вместе с тем комплексное использование данных бурения и наземных геофизических исследований может обеспечить минимизацию вызванных различными факторами отступлений от принятого принципа оптимизации системы размещения разведочных скважин. Такая возможность может быть проиллюстрирована на примере залежи массивного типа и проектирования системы размещения скважин по принципу «на равные объемы резервуара (запасы) - равное число скважин».
Применение этого принципа предусматривает различную плотность сети разведочных скважин по площади залежи с закономерным ее уменьшением от сводовой части к периферии. В этом случае обеспечивается равномерное освещение залежи по таким параметрам, как эффективная мощность, коэффициенты пористости и нефтегазоносности. Однако в практике разведочных работ этот принцип обычно нарушается в связи с необходимостью бурения приконтурных скважин для обоснования такого параметра залежи, как ее площадь. Отступления от принятого принципа размещения разведочных скважин могут быть обусловлены и необходимостью трассирования тектонических нарушений.
На результатах наземных геофизических исследований эти факторы отражаются в виде закономерных скачкообразных изменений на границах, связанных с контуром залежи и тектоническими нарушениями. Критерии и погрешности определения положения таких границ по данным наземных геофизических исследований могут быть установлены путем детальных работ на отдельных участках площади разведуемой залежи, например, по результатам бурения пар разведочных скважин, размещенных по обе стороны соответствующих границ.
В последующем по полученным критериям определяются с контролируемой погрешностью положения тех же границ на участках залежи, где разведочные скважины размещаются по одну сторону от них. Распространение излагавшегося ранее подхода на решение рассматриваемой задачи базируется на том, что возможности ГИС при установлении закономерных изменений геологических характеристик разреза в общем случае выше, чем при количественных оценках этих же характеристик. Очевидно, что реализация такого подхода возможна лишь на конечной стадии разведочного этапа и при условии получения на начальной его стадии опорной информации по указанным критериям. В этом случае непосредственный экономический выигрыш будет обусловлен исключением или минимизацией объемов бурения, выполненных дополнительно к оптимальной системе размещения скважин в связи с необходимостью оконтуривания залежи и трассирования тектонических нарушений.
Аналогичный подход может быть реализован и при плавных изменениях по площади геологических характеристик разреза, если эти изменения отражаются на результатах наземных и скважинных геофизических исследований. Такие изменения могут быть связаны с особенностями геометрии кровли залежи, с литолого-фациальными замещениями, различным уровнем развития трещиноватости в сводовой и периферийной частях и другими геологическими характеристиками изучаемых объектов. В некоторых случаях плотность сети разведочных скважин может быть обусловлена требованиями детального изучения именно таких характеристик. В этих случаях комплексирование наземных и скважинных исследований может обеспечить экстраполяцию с контролируемой погрешностью данных по отдельным участкам на площадь залежи с менее плотной сетью разведочных скважин, т. е. в рассматриваемом подходе заложены и определенные резервы сокращения объемов бурения при выбранном оптимальном принципе размещения разведочных скважин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Басин Я. Н., Махов Ю. И., Петросян Л. Г. Специальные геофизические исследования скважин, бурящихся на нефть и газ. Прикладная геофизика. М., 1979, вып. 94, с. 184-192.
2. Дахнов В.Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтегазонасыщенности горных пород. М., Недра, 1975.
3. Запорожец В. М., Петросян Л. Г. Геофизические исследования в обсаженных скважинах при поисках и разведке месторождений нефти и газа. - Сов. геология, 1972, № 12, с. 125-128.
4. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям нефти и горючих газов. М., Недра, 1972.
5. Карус Е. В., Петросян Л. Г. Перспективы частичного сокращения работ по опробованию нефтегазоносных пластов. - Геология нефти и газа, 1974, № 3, с. 69-73.
6. Комаров С. Г. Геофизические методы исследования скважин. М., Недра, 1972.
7. Кузнецов О. Л., Петросян Л. Г. Об использовании геофизических исследований в качестве информационной основы оптимизации геологоразведочных работ на нефть и газ. - Геология нефти и газа, 1982, № 1, с. 18-26.
8. Петросян Л. Г. Геофизические исследования в скважинах, крепленных трубами, при изучении разрезов нефтегазовых месторождений. М., Недра, 1977.
9. Шакиров А. Ф. Каротаж, испытание, перфорация и торпедирование скважин. М., Недра, 1972.
Поступила 10/XI 1982 г.