К оглавлению	УДК 519.25+552.12
	© Д.Б. Искандеров, Р.X. Муслимов, 1993

Некоторые статистические соотношения плотностных свойств керна и шлама

Д.Б. ИСКАНДЕРОВ, Р.X. МУСЛИМОВ (ПО Татнефть)

Интервалы отбора керна в буровой скважине составляют незначительную часть длины ее ствола и скорее - относятся к вспомогательному, а не основному фактическому материалу для графического изображения разреза. Поэтому между интервалами отбора керна довольно большие промежутки приходится восполнять за счет данных промыслово-геофизических исследований и изучения шлама. Общепринято, что изучение разреза по шламу осложнено тем, что его привязка к стволу скважины часто неоднозначна из-за отставания выбуренных частиц от восходящего потока промывочной жидкости. Вследствие этого интерес к систематическому изучению шлама в значительной степени утрачен. Однако, по нашему мнению, неправомочно считать шлам второсортным каменным материалом. Прежде всего потому, что при изучении шлама наряду с негативными моментами есть как минимум один главнейший позитивный фактор - регулярность и непрерывность его отбора. Кроме того, при бурении крепких кристаллических пород фундамента глубокими и сверхглубокими скважинами частая смена долота приводит к тому, что привязка шлама облегчается, разумеется, не без опоры на интервалы, охарактеризованные керном. Следовательно, при сверхглубоком бурении снимается главное предубеждение против широкомасштабного изучения шлама - сложность его привязки к разрезу.

Представительность шлама исследована на примере Ново-Елховской скв. 20009 с отбором шлама через 1 м бурения и керна - 20-40 м. Задача заключалась в выяснении, насколько пригоден шлам для стратиграфической разбивки пробуренных толщ. Помимо обычного макроописания шлама с применением бинокулярного микроскопа были проверены статистические подходы для обобщения данных подсчета его частиц, а также результатов регулярных измерений плотности шлама по стволу скважины. Данные по шламу сопоставляли с материалами изучения керна. Результаты такой корреляции позволили сделать выводы об адекватности шламовой макропетрографии керновой.

Для установления насколько выбуренные частицы пород могут дать верное представление о петрографии и стратиграфической последовательности разбуриваемых толщ или с какой степенью приближения состав частиц шлама соответствует составу пород следует сопоставлять керн и шлам не только по петрографическому описанию, но и по какому-то исчисляемому параметру. К одному из этих признаков относится плотность каменного материала.

Для проверки возможности подсечения контакта разных пород по изменению плотности шлама в ряде образцов произведен подсчет соотношения частиц разного состава. Для этого выбран интервал со 100 %-ным отбором керна (4613,0-4617,0 м). Керн представлен почти черными жильными ультрабазитами гомогенного облика, в которых не наблюдаются светлые прожилки, линзы или иные кварц-полевошпатовые включения. Последнее облегчает более корректный подсчет, так как в силу однородности жилы попадание в шлам иной светлоокрашенной примеси, кроме как из пройденных выше светло-серых гнейсов, практически исключается.

Из таблицы подсчета частиц разного состава (табл. 1) видно, что при резком переходе от гнейсов к ультрабазитам примесь первых составляет в среднем 17±3,43 %, т.е. практически не превышает 20 %. Кроме того, средние значения плотностей составляют 2877 кг/м³ по образцам керна меланократовых пород, 2749 кг/м³ по гранат- биотитовым и 2633 кг/м³ - по биотитовым гнейсам и плагиогнейсам. Отсюда возможно оценить влияние смешения шлама вышележащих пород на плотность шлама разбуриваемых ниже толщ. Это можно сделать следующим образом. При переходе из биотитовых гнейсов в жильные ультрабазиты расчетное среднее значение плотности шлама составит (2633*0,2) + (2877*0,8) =2829 кг/м³.

Таким образом, изменение плотности за счет 20 % примеси шлама вышележащих пород теоретически составляет 48 кг/м³, т.е. 1,7 %, из чего следует вывод, что несмотря на заметное различие плотностей исходных пород, плотности шлама при переходе от одних пород к другим изменяются не столь значительно. К исключению относятся породы с высоким содержанием магнетита (средняя плотность 3436 кг/м³): (3436*0,2) + (2877*0,8) =2989 кг/м³.

Отсюда следует вывод о довольно плавном, а не аномальном увеличении плотности тех проб шлама, которые отобраны при вхождении инструмента в кровельную часть сравнительно легких пород, залегающих непосредственно под обогащенными магнетитом.

Рассмотрим вариант, когда преобладающая часть шлама представляет результат разбуривания пород с высоким содержанием магнетита, т.е. при вхождении инструмента из менее плотных в более плотные: (2877*0,2)+(3436*0,8) =3324 кг/м³.

Из этого примера видно, что параметр может принять аномально высокое значение, но только при достаточно большой мощности слоя с высоким содержанием магнетита. Редкость порций шлама с плотностью, превышающей, например 3000 кг/м³, по-видимому, обусловлена тем, что слойки с высоким содержанием магнитного железняка (судя по керну) обычно не имеют большой мощности, а также тем, что тяжелые частицы магнетита выносятся далеко не в полном объеме.

В результате обсчета 1052 образцов керна и более 1800 образцов шлама интервала кристаллического фундамента скв. 20009 в приближении можно ответить на вопрос, какая же часть шлама (количественно и качественно) выносится потоком промывочной жидкости, а какая отстает или вовсе не выносится (табл. 2). По-видимому, об этом можно судить по соотношению плотностей керна и шлама пород разного состава.

Интересно отметить, что плотность шлама и керна для лейкократовых гранитов практически равны, для других гранитоидов, а также биотитовых, биотит-амфиболовых и биотит-амфибол-пироксеновых гнейсов этот параметр для шлама ниже, чем для керна на 3,1-5,2 %, а для амфиболитов, ультраосновных и основных жил и магнетитсодержащих биотит-амфибол-пироксеновых гнейсов - на 6,8-19,5 %. Отсюда можно сделать вывод, что чем больше истинная плотность разбуриваемых пород, тем на большую величину уменьшается плотность шлама из соответствующих интервалов по сравнению с таким же соотношением керна и шлама более легких пород. То есть более тяжелый компонент шлама больше отстает, особенно когда в породах много таких минералов с высокой плотностью, как магнетит, гранат или даже пироксен и амфибол. Представленные величины соотношения плотностей шлама и керна, безусловно, имеют ориентировочное значение. Принципиально же другое: при достаточно большой статистике возможность оценки представительности шлама для разных типов пород вполне реальна.

Прослеживание изменения плотностей шлама дает дополнительную информацию при изучении разреза скважины. Так, для скв. 20009 составлен плотностной разрез по шламу, отбиравшемуся с шагом 1 м. Чтобы закономерности распределения значений параметра проявлялись более рельефно и обобщенно, произведено сглаживание эмпирических данных, т.е. реальные данные заменены вычисленными, определенными как средние из каждых трёх соседних по глубине значений плотности. Опытным путем установлено, что именно они при втором сглаживании показывают в генерализованном виде наиболее характерные петроплотностные экстремумы (рисунок).

Кратко резюмируя изложенное, отметим, что согласно статистическому анализу и обобщениям плотности шлама всегда ниже плотности соответствующих интервалов керна, причем эта разность тем значительней, чем больше истинная плотность пород. Очевидно, это объясняется преимущественным отставанием от восходящего потока более тяжелого компонента шлама. Сопоставление же результатов статистической обработки данных массового изучения плотностей каменного материала (в том числе и кривых двойного сглаживания плотностей шлама) с другими видами исследований показало, что они неплохо коррелируются с петрографическими материалами и могут с успехом использоваться при составлении разрезов скважин.

Abstract

Statistic analysis of core and chips densities о tion is carried out on the base of considerable material from Novo-Elokhov well. A conclusion is about possibilities of core and chips density mass i gations use for subdivision of deep and super-deep sections.

Таблица 1. Соотношение лейкократовых и меланократовых частиц в шламе

Глубина отбора, м	Число темно- цветных частиц	Число светло окрашенных частиц	Суммарное количество частиц	Лейкократовые частицы, %
4613	1041	234	1275	18,35
4614	1554	318	1872	16,99
4615	367	43	410	10,49
4616	387	101	488	20,70
4617	688	131	819	16,00
Сумма	4037	827	4864	17,00

Таблица 2. Соотношение плотностей керна и шлама, различных типов пород фундамента

	Керн		Шлам		(ρк- ρш)/ρк *100 %
Порода	плотность ρк  кг/см^3	число частиц	плотность ρш кг/см^3	число частиц
Лейкократовый гранит	2476 ±96	204	2466±77	206	0,4
Плагиогранит	2582±97	46	2470±81	70	4,3
Гранитогнейс	2641 ±90	64	2530+76	254	4,2
Гнейс и плагиогнейс биотитовый	2633±101	35	2546±81	178	3,3
Гнейс
биотит-амфиболловый	2724±51	101	2638±73	256	3,1
биотит-амфибол-пироксеновый	2877 ±66	106	2727±71	94	5,2
гранат-биотитовый	2749 ±74	236	2653±81	565	3,4
гранат-биотитовый с магнетитом, обилием гранатов	3089 ±188	113	2769 ±89	29	10,3
биотит-амфибол-пироксеновый с магнетитом	3209 ±169	75	2844 ±84	21	11,3
Амфиболит	3005 ±179	33	2688+70	50	10,5
Основные и ультраосновные жильные породы	2951 ±164	24	2750±85	85	6,8
Породы с интенсивной магнитной восприимчивостью	3436±347	15	2833±51	5	19,5

Рисунок Пример последовательного сглаживания плотности шлама (кг/м³) по стволу скважины