|
УДК 553.048:553.55 |
Я.Н. БАСИН, Г.А. ГАБРИЭЛЯНЦ, Л.Г. ПЕТРОСЯН (ВНИИЯГГ)
Отличительная особенность карбонатных коллекторов по сравнению с терригенными - широкий диапазон изменения их емкостных и фильтрационных свойств, а также минералогического состава скелета породы. Влияние трещиноватости и кавернообразования нарушает корреляционные связи между емкостными и фильтрационными свойствами, а многокомпонентность твердой фазы породы усложняет ее петрофизическую модель. Резкая неоднородность разреза по вертикали и латерали в сочетании с глубокими зонами проникновения водного фильтрата раствора препятствует изучению не измененной проникновением части пласта. Все это в значительной мере затрудняет определение характера насыщения и подсчетных параметров по данным ГИС.
Исследования керна, отобранного из карбонатного разреза, практически характеризуют только матрицу породы и не позволяют оценить фильтрационные и емкостные свойства трещиноватых и макрокавернозных пластов-коллекторов как макрообъектов.
Испытания карбонатных коллекторов с низкими фильтрационными свойствами матрицы трещинного и порово-трещинного типа оказываются безрезультатными, если не проводятся соответствующие меры по интенсификации притока. Необходимость последних существенно ограничивает возможности экспресс-испытаний и опробований в открытом стволе, предъявляет особенно высокие требования к технологическому уровню испытаний и ставит в зависимость от этого уровня доказанные запасы УВ и достижимую продуктивность скважин.
Таким образом, изучение сложных типов карбонатных коллекторов стандартным комплексом ГИС, выборочным отбором керна из скважин, пробуренных на обычных водных промывочных жидкостях (ПЖ), по данным интегральных испытаний в открытом стволе и в колонне (без локализации притока УВ и приемистости при СКО) часто не достигает цели, оказывается малоинформативным. Это приводит к существенной недоизученности месторождений УВ на стадии разведки и, как следствие, к занижению доказанных запасов нефти и газа и неоптимальности систем их разработки [6].
Опыт разведки и подсчета запасов показывает, что наибольшие ошибки в оценке балансовых запасов нефти и особенно газа и конденсата обязаны отсутствию достоверной информации, необходимой для выявления и оценки коллекторов с низкими значениями пористости и проницаемости матрицы порово-трещинного и порово-трещинно-кавернозного типа. Другой источник ошибок связан с неправильным определением положения межфлюидных контактов в залежах массивного типа. Это часто приводит к существенному занижению запасов нефти в нефтяных оторочках газонефтяных залежей и в малоэтажных залежах нефти или к завышению запасов газа из-за его перетока по вертикальным трещинам при испытаниях нефтеносных и водоносных коллекторов. Ответственность за наиболее серьезные ошибки в оценке запасов несут, как правило, негеофизические источники информации, потому что малый объем или низкое качество испытаний и исследований керна лишает систему геологической интерпретации ГИС надежных опорных данных [7]. В результате этого весь комплекс исследований скважин становится малоэффективным. Однако значительное увеличение отбора керна и объемов испытаний и недооценка современных возможностей ГИС могут привести к необоснованному удорожанию разведочных работ без увеличения достоверности оценки подсчетных параметров сложных типов карбонатных коллекторов.
Эффективность разведочных работ на месторождениях нефти и газа в карбонатных отложениях должна достигаться повышением информативности каждого вида исследований (методами ГИС, изучения керна, испытания и опробования скважин) и их системным использованием. Последнее можно обеспечить разработкой специальных методик получения опорной информации и переносом ее на результаты стандартных исследований в каждом пластопересечении во всех разведочных скважинах.
Поставленные задачи не могут быть решены без внесения изменений в систему геологоразведочных работ, в технологию сооружения разведочных скважин и, в частности, в выбор промывочных жидкостей, отбор керна и методику испытаний. Все эти изменения будут оправданы, если действительно можно добиться существенного повышения информативности всех видов исследований без повышения суммарных затрат на разведочные работы по сравнению с системой разведки, основанной на традиционной технологии сооружения скважин.
Обобщение опыта исследования карбонатных коллекторов, накопленного в результате проведения разведки и подсчета запасов на ряде месторождений и в первую очередь Оренбургском, Астраханском и Жанажольском, позволило выявить их особенности, существенно влияющие на достоверность определения подсчетных параметров, и наметить пути оптимизации комплекса исследований и процесса разведки сложных и достаточно крупных залежей, связанных с карбонатными отложениями [2, 6, 7].
Карбонатные отложения с развитой макро- и микротрещиноватостью отличаются сложной фильтрационной моделью. Эта модель включает несколько иерархических уровней фильтрационных каналов: поры матрицы с капиллярной проницаемостью, каналы, образованные сетью микротрещин, и высокопроницаемые каналы, дренирующие массив карбонатных пород макротрещинами и прослоями пород-коллекторов с лучшими фильтрационными свойствами. Поэтому в карбонатных массивах коллекторами нефти и газа могут быть породы с весьма низкими фильтрационно-емкостными свойствами матрицы. С такими коллекторами связаны значительные резервы прироста запасов УВ, особенно в массивных газоконденсатных залежах на больших глубинах. Их изучение требует комплексного подхода, включающего проведение опытно-промышленной эксплуатации с геофизическим контролем в наблюдательных скважинах и специальных мероприятий по избирательному освоению низкопроницаемых коллекторов с применением мер по интенсификации притоков. Все эти работы должны быть закончены на стадии подготовки месторождения к разработке. Карбонатные отложения часто пересекаются вертикальными трещинами, по которым возможны перетоки пластовых флюидов и закачиваемых в пласт реагентов, в частности при СКО. Это явление снижает достоверность поинтервальных испытаний при оценке принадлежности пласта к коллекторам и положения межфлюидных контактов и требует обязательного сопряжения таких испытаний с геофизическими исследованиями, изучающими динамические процессы в прискважинной части разреза, в том числе за пределами интервала перфорации.
Карбонатные породы, представленные чистыми неглинистыми и небитуминозными известняками и доломитами, как правило, характеризуются более высокими коэффициентами УВ насыщения матрицы породы по сравнению с терригенными отложениями, имеющими близкие фильтрационные свойства. Этот коэффициент контролируется не только проницаемостью и структурой порового пространства породы, но и в большей степени свойствами УВ флюида и внутренней поверхности пор, а также этажом нефтегазоносности. Высокие коэффициенты насыщения в большеэтажных массивных залежах легких УВ были предсказаны В.П. Савченко [8]. Экспериментальные петрофизические исследования, выполненные А.А. Ханиным, В.И. Петерсилье и другими, показали, что в указанных условиях насыщенность УВ матрицы карбонатных пород может достигать 80-90 % при низких значениях пористости (3-6 %) и проницаемости 0,1-1*10-15 м2 [5, 6, 9].
Оптимизация процесса разведки крупных и сложных месторождений в карбонатных отложениях может быть достигнута выделением самостоятельной стадии оценки месторождения. На этой стадии должно быть закончено изучение общей геологической модели месторождения: геометрии и флюидальной системы его резервуара, определены положения межфлюидных контактов и получена основная опорная информация для настройки системы геологической интерпретации стандартного комплекса ГИС будущих разведочных и опережающих эксплуатационных скважин и подготовлены промышленные запасы (с утверждением их в ГКЗ СССР) на первоочередном разведочном участке для организации на нем эксплуатационного бурения и опытно-промышленной эксплуатации параллельно с разведочными работами на остальной части месторождения.
Реализация такой системы разведки предполагает выполнение на ранней оценочной стадии основного объема исследований с максимальной информационной нагрузкой: бурение базовых скважин на специальных растворах с полным отбором керна большого диаметра из продуктивной части разреза, консервацию части скважин после обсадки с целью использования их в качестве наблюдательных для повторного каротажа в колонне (на первоочередном участке), проведение поинтервальных испытаний с интенсификацией притока, выполнение комплекса специальных геофизических исследований [1]. Все это позволит своевременно решить принципиальные геолого-промысловые задачи, и на последующей стадии разведки, подготовки месторождения к разработке обеспечить высокую эффективность стандартного комплекса ГИС, что, в свою очередь, даст возможность минимизировать отбор керна и объем испытаний в колонне в разведочных и опережающих добывающих скважинах.
Идея концентрации исследований, обеспечивающих углубленное изучение продуктивного разреза на ранних стадиях геологоразведочного процесса, неоднократно предлагалась специалистами, в частности В.Н. Дахновым, и широко обсуждалась еще в 70-е годы. В директивной форме этот подход сформулирован в методических указаниях [4].
При изучении сложнопостроенных месторождений, приуроченных к карбонатным отложениям, важная роль принадлежит специальным геофизическим исследованиям [1]. Они включают проведение в базовых скважинах расширенного комплекса ГИС с применением высокоинформативных методов АК-Ш, ВДК, ИНК, ЯМК, а также повторного НК и АК в наблюдательных скважинах для изучения прогресса расформирования зоны проникновения и контроля за опытно-промышленной эксплуатацией месторождения, с проведением геофизических исследований в процессе испытаний, работ по интенсификации притоков и экспериментов по повышению нефте- и конденсатоотдачи. Эти исследования наряду с данными керна и испытаний служат для получения опорной информации, взаимной увязки результатов всех видов исследований в скважинах с учетом различия в их масштабности и обеспечивают надежную привязку керна и испытаний к глубине скважины. Кроме того, специальные геофизические исследования позволяют решать задачи, пока не доступные стандартному комплексу ГИС: определение положения ГНК, ВНК и коэффициентов насыщения УВ в сложных коллекторах и флюидальных системах, выделение трещинных зон, оценка достижимой продуктивности скважин, изучение процессов вытеснения одного флюида другим и т. д. Выполненные в ограниченном числе скважин такие работы, тем не менее, способны радикально повысить информативность каждого вида исследований и всего их комплекса в целом и в итоге поднять общий уровень изученности месторождения.
Бесспорно, остается актуальной необходимость расширения стандартного комплекса ГИС и совершенствования системы измерений традиционных геофизических параметров. Минимальное требование, предъявляемое к комплексу ГИС, состоит в обеспечении определений эффективных толщин в каждой скважине и пористости в каждом пластопересечении, иначе определение запасов промышленных категорий становится невозможным. Для этого необходимо проведение во всех скважинах АК, НК, ГГК-П и комплекса электрического каротажа фокусированными и микроустановками. В разрезах с полиминеральным составом скелета карбонатных коллекторов комплекс ГИС должен быть дополнен и анализом большого числа образцов, отобранных стреляющими грунтоносами. В разрезах, в которых значительную роль играют трещинные коллекторы, стандартный комплекс ГИС должен включать широкополосный АК. Направление совершенствования систем измерений общеизвестно. Оно, связано с переходом к многозондовым измерительным установкам (к многозондовому БК и БМК, многозондовому НК-Т) и цифровой магнитной регистрации, в том числе быстроменяющихся процессов (для методов АК-Ш, ИНК, ЯМК). Важно, однако, отметить, что самый совершенный и качественно выполненный комплекс ГИС с соблюдением всех требований метрологии измерений не может обеспечить в большинстве карбонатных разрезов определения средних значений пористости коллекторов с необходимой точностью и достоверностью, удовлетворяющей требованиям подсчета запасов промышленных категорий. Эта задача успешно решается только при условии настройки и контроля системы интерпретации ГИС по данным представительного керна, отобранного в определенном минимуме пластопересечений и надежно привязанного к разрезу. То же относится и к оценке коэффициента водонасыщенности коллекторов: опорной и контрольной информацией для его определения по данным каротажа должны служить исследования на кернах и геофизическими методами в базовых скважинах, пробуренных на РНО. Такие скважины должны буриться на всех крупных и сложных месторождениях, связанных с карбонатными коллекторами. Критерии выделения коллекторов по данным ГИС не могут считаться окончательно установленными в рамках исследований керна и ГИС. Последнее слово в этом вопросе остается за испытаниями. Только факт получения притока соответствующего УВ (минимально, но достоверно установленного) может служить достаточным основанием для отнесения изучаемого типа породы к коллекторам нефти или газа. Поэтому так важны в разрезах с низкими фильтрационными свойствами коллекторов меры по интенсификации притока и геофизический контроль за этими работами.
В целом авторы придерживаются точки зрения, что роль стандартных ГИС в итоге сводится к выработке на основе детального изучения базовых скважин и отдельных пластов по данным исследования керна, испытаниями и специальными ГИС приемов интерпретации результатов измерений в рядовых скважинах и пластопересечениях, в которых такие исследования не проводились, обеспечивая тем самым необходимую репрезентативность выборки для определения средних подсчетных параметров по залежи. Соотношение числа базовых и рядовых скважин, объемов специальных и стандартных ГИС зависит от сложности и изменчивости изучаемого объекта и плотности сети разведочных скважин. Эти соотношения будут меняться на различных стадиях изучения месторождения. Бурение базовых скважин может быть закончено после выявления и изучения основных типов коллекторов и получения необходимых опорных данных интерпретационного обеспечения стандартных ГИС для определения подсчетных параметров. При этом на поздних стадиях разведки не исключается возможность возобновления бурения базовых скважин. Испытания скважин с реализацией широкой программы интенсификации притоков и специальных ГИС, сопровождающих такие испытания, в ходе разведки должны последовательно переноситься на объекты, представленные менее изученными типами коллекторов, как правило, более сложными и с худшими фильтрационными свойствами. Такой подход позволяет повысить качество подготовки месторождения к разработке и сократить суммарные затраты на проведение разведки за счет уменьшения объема дорогостоящих работ по испытаниям коллекторов достаточно изученных типов, сокращению отбора керна в рядовых скважинах и переводу значительной части разведочных скважин в фонд добывающих. Все это достигается увеличением роли геофизических исследований скважин и системным использованием всех видов информации, получаемой в скважинах. Наиболее крупный резерв сокращения затрат на разведку и повышение ее качества связан с использованием полевой геофизики на этапе разведки, и в первую очередь сейсморазведки [2, 3]. Детальная высокоразрешающая сейсморазведка дает возможность интерполировать и экстраполировать результаты исследований разведочных скважин на межскважинное и заскважинное пространство и на этой основе оптимизировать размещение скважин по площади месторождения. Однако эффективному использованию возможностей сейсморазведки препятствуют не только нерешенные методические вопросы в рамках самой сейсморазведки, но и прежде всего практика проведения разведочных работ по «ползущей» системе. Такая система разведки диктуется ее планированием, требующим ежегодного приращения запасов по промышленным категориям. Эта же система тормозит последовательную реализацию стадийности разведочного процесса, опережающее бурение базовых скважин и других мер по своевременному получению опорной информации [3].
Таким образом, радикальное повышение эффективности разведочных работ в целом и геофизических исследований в скважинах для определения подсчетных параметров в частности может быть достигнуто только повышением информативности как геофизических, так и негеофизических видов исследований и перестройкой процесса разведочных работ на основе системного использования всех источников информации о разрезе. Очевидно, это относится к изучению всех сложных и крупных объектов разведочных работ на нефть и газ. Однако для крупных месторождений массивного строения, залегающих в карбонатных разрезах, предлагаемый подход к их изучению методами ГИС особенно важен, он лучше апробирован (на Оренбургском, Астраханском и других месторождениях) и поэтому заслуживает первоочередного внедрения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Басин Я.Н., Петросян Л.Г., Махов Ю.И. Специальные геофизические исследования скважин, бурящихся на нефть и газ.- Прикладная геофизика. М., 1979, вып. 94, с. 184-192.
2. Габриэлянц Г.А. Пути оптимизации разведки и подсчета запасов месторождений нефти и газа.- Труды ВНИГНИ М., 1979, вып. 213, с. 3-17.
3. Комплекс наземных и скважинных геофизических исследований как информационная основа для оптимизации поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений / А.И. Бабиков, Я.Н. Басин, Е.В. Карус, О.Л. Кузнецов.- В. кн.:Новые геоакустические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. М.,1982, с. 3-13.
4. Методические указания по ведению работ на стадии поисков и разведки месторождений нефти и газа. М., изд. ВНИГНИ, 1982.
5. Определение коэффициента остаточной нефтегазонасыщенности коллекторов Астраханского газоконденсатного месторождения /А.М. Бриндзинский, В.И. Петерсилье, Г.А. Габриэлянц и др.- Геология нефти и газа, 1983, № 12, с. 10-12.
6. Оптимизация разведки и подсчета запасов месторождений нефти и газа.- Труды ВНИГНИ, М., 1979, вып. 213.
7. Петросян Л. Г., Басин Я.Н., Чередниченко А.А. Изучение карбонатных подсолевых отложений Прикаспийской впадины по данным ГИС.- Геология нефти и газа, 1983, № 10, с. 26-32.
8. Савченко В.П. Формирование, разведка и разработка месторождений газа и нефти. М., Недра, 1977.
9. Ханин А.А. Петрофизика нефтяных и газовых пластов. М., Недра, 1976.