Разрезы скважин вращательного бурения, составляемые по образцам

Сбор и обработка образцов. Методы составления буровых разрезов по образцам, взятым из скважин вращательного бурения, описаны в трудах Р.М. Уайтсайда, С.К. Кларка, Дж.И. Даниэлса и Д.Т. Ричардса, Р.Д. Рида, Дж. М. Хиллса, Б. Грейдера и Р.Д. Джилла. Кусочки породы обычно улавливаются каким-либо механическим приспособлением, как например, прибором для очистки глинистого раствора. Отобранные образцы промываются для удаления грязи, просушиваются и разделяются на различные фракции или «кусочки» («cuts»). Это делается для того, чтобы обеспечить различные компании образцами или для проведения разных видов исследований.

О методах составления буровых разрезов. После промывки и просушки образцы раскладываются на лотках и исследуются под бинокулярным микроскопом, обычно при увеличении от 9 до 24 раз. Сразу же возникает вопрос: составлять ли разрез по тому, что находится непосредственно под микроскопом, исключая породы явно обрушенные, или же составлять разрез только для пород, которые по представлениям геологов пересекаются скважиной на различной глубине. Решение данного вопроса зависит от качества образцов и особенностей местного стратиграфического разреза. Если свиты, буровой разрез которых надо составить, являются постоянными, легко распознаваемыми, с четко выраженной литологией, как например, палеозойские отложения, встречающиеся в районе Мид-Континента, то, вероятно, лучше воспользоваться методом интерпретации. Если жe свиты не обладают четкой литологией или если фациальные переходы довольно часты, то лучше всего составлять буровой разрез только по полученным образцам, чтобы не отразить в буровом разрезе представлений и гипотез того геолога, который составляет разрез.

Различение пород, обрушившихся сверху, от пород с забоя является основной проблемой при составлении разрезов скважин вращательного бурения. Трудность решения этого вопроса во многом зависит от характера проб, т. е. от того, какую часть в них составляют обрушенные породы, что, в свою очередь, зависит, главным образом, от качества глинистого раствора.

Старые пробы, вероятно, были гораздо хуже, так как качество глинистого раствора в настоящее время в общем выше, чем было раньше. Старые образцы почти полностью состояли из обломков пород, обвалившихся сверху. Образцы, получаемые в настоящее время, могут быть такими же, если применяется глинистый раствор плохого качества или если стенки скважины состоят из относительно рыхлых пород, подверженных обваливанию. В результате обрушения, вероятно, чаще образуются большие куски породы, чем мелкие обломки. Сланцеватые глины более других пород подвержены обрушениям, особенно если они являются бентонитовыми.

Метод, применяемый обычно для распознавания обвалившихся пород от обломков пород, образующихся на забое скважин в результате работы долота, базируется на следующем положении: если обломки принадлежат к типу пород, залегающих выше, то, следовательно, они представляют результат обвала, в то время как новый тип породы, не встреченный до сих пор, представляет собой обломки породы с забоя скважины. Это оправдывает себя там, где свиты выражены отчетливо, но там, где овиты состоят из однообразного чередования глинистых и песчаных пород, часто бывает невозможным отличить обрушенные породы от пород с забоя, и это соответственно сказывается на качестве разрезов.

В районе Мид-Континента и Пермского бассейна США данные о проходимых скважиной породах могут быть получены в результате изучения образцов из глинистого раствора. В Голфкосте, где развиты рыхлые толщи, во многих случаях имеющие нечеткую литологию, для получения сведений литологического характера и для местной корреляции основной упор надо делать на электрокароттаж. Микропалеонтология в Голфкосте широко используется в основном для корреляции на большие расстояния и лишь до некоторой степени для сопоставления разрезов в пределах малых площадей. В общем, там, где толщи состоят из чередования песчаных и глинистых пород, представления о их литологии, полученные на основании данных электрокароттажа, будут более близкими к действительности, чем по данным образцов пород.

Если разрез скважины составляется лишь только на основании образцов, то в каждом отдельном случае необходимо определять процентное содержание имеющихся типов пород и каждый из них описывать. Обычно указание или отсутствие сведений о пористости, пропитанности жидкостями и любых других признаках помогают выяснить, насколько тщательно отражены в разрезе возможно нефтеносные породы, описаны ли литологические свойства отложений с той степенью детальности, которая необходима для корреляции свит в разных скважинах. Степень детальности, необходимая для корреляции толщ, естественно различна для разных мест, и геолог, знакомый со стратиграфическим разрезом, должен знать, насколько детально в каждом случае следует описывать разрез.

Необходимо отметить, что некоторые отложения, как например, ряд палеозойских комплексов в Мид-Континенте, обладают на довольно широкой площади характерными особенностями, обнаруживаемыми под микроскопом, которые да юг возможность геологам отличить их от обвалившихся пород; эти особенности не упомянуты в имеющихся в литературе описаниях данных отложений. Для некоторых площадей требуются исключительно подробные разрезы скважин с описанием таких деталей, как формы песчаных зерен или кристаллов, характер поверхностей песчаных зерен и наличие в них включений. В других случаях корреляция свит может быть настолько легкой, что достаточно обычного бурового рапорта бурильщиков. Хиллс утверждает, что опытный геолог может описать в день от 100 до 300 образцов.

Ошибки и недостатки метода. При составлении разреза по образцам могут быть допущены ошибки, помимо тех, которые возникают в результате примешивания обвалившихся сверху пород. Любая ошибка в измерении глубины скважины, разумеется, отразится на глубине, отмечаемой на образце при его взятии. Кроме того, даже если глубина, на которой ведется бурение скважины во время взятия образца, записана точно, в литологическом разрезе может допускаться ошибка, вызываемая запаздыванием образцов (sample lag). Эта ошибка является следствием неясности в отношении проходки скважины за период времени между моментом срезания пород долотом и моментом их сбора на поверхности. Если известны скорость бурения и время, затрачиваемое на подъем кусочков пород от забоя к поверхности, то можно определить величину поправки.

Скорость бурения определяется по кривой скорости бурения, а время, затраченное на поднятие обломков на поверхность, во многих случаях можно легко оценить довольно точно. Д.М. Хиллс считает, что при обычном давлении глинистого раствора в скважине диаметром в 7—8 дюймов обломки породы за 10 мин. поднимутся на 1000 футов (300 м). Он также утверждает, что в скважинах с плохим состоянием стенок, с наличием размывов, скорость подъема обломков на поверхность не может быть подсчитана на основании только данных по диаметру скважины и производительности насоса, так как в расширенных местах образуются завихрения, и скорость движения жидкости снижается. Если величина запаздывания образца известна точно, то в литологическом разрезе скважины на нее можно сделать поправку. Ho эту поправку нельзя вносить, если полученные данные не будут сопровождаться образцами пород, что делается в редких случаях. Точно составленный разрез скважины по образцам можно коррелировать с электрическим разрезом и разрезом, составленным по продолжительности бурения, в результате чего появляется возможность построить интерпретационный разрез скважины, отражающий истинную литологию и исправленные глубины.

Принято тщательно записывать все признаки, указывающие на пористость и проницаемость обломков. Естественно, возникает вопрос, насколько точными являются эти определения пористости? Ответить на этот вопрос можно лишь только тогда, когда определенная таким путем пористость будет подтверждена данными из других источников. Один из способов проверки заключается в сравнении с данными опробования тестером, однако при этом опробовании иногда могут быть получены ошибочные результаты. При сравнении степени пористости обломков пород, отобранных из глинистого раствора, с данными по пористости кернов и результатами кароттажа, могут быть выявлены значительные расхождения. Разумеется, когда пористость обусловлена наличием трещин или пустот растворения, ее нельзя определить путем изучения образцов пород из глинистого раствора.

Вычерчивание разрезов скважин, составленных по образцам. Разрезы скважин, составленные по образцам, обычно вычерчиваются на отпечатанных в типографии бланках шириной в 76 мм, на которых слева имеется полоска для графического изображения разрезов, а справа место для описания. Графические разрезы, как правило, наносятся в красках, при этом различные цвета указывают на типы пород, а черная и белая расцветка на такие свойства пород, как например пористость и кремнистость. В различных нефтяных компаниях значение цветов неодинаково, но в общем, известняк обозначается синим цветом, доломит — темно-синим или пурпурным, песчаник — желтым или оранжевым, сланцеватые глины (shale) —черным или серым, а красные сланцеватые глины — красным цветом. Очень часто сланцеватые глины не закрашивают совсем.

Графические буровые разрезы используются в первую очередь для корреляции; можно уложить в ряд друг возле друга несколько таких разрезов для установления сходства между ними. Для целей корреляции берется масштаб, равный 6 м, 12 л и 24 м в 1 см, а для вычерчивания продуктивной части разреза применяется более крупный масштаб.

На рис. 18-1, взятом из работы С. Эллисона, приведен типичный пример графического литологического разреза скважин.

Отражение в разрезах окраски пород нефтью (Logging oil stains). Точное описание степени окраски пород нефтью является важной частью работы при составлении разрезов скважин по образцам.

Стенки пор, содержащих нефть, окрашиваются в желтоватый или слегка коричневый цвета. Нефтепродуктивные пески обычно, но не всегда, имеют эту окраску, однако такой же цвет могут иметь и непродуктивные породы. Эта окраска, очевидно, является следствием присутствия в нефти какого-либо темного, сильно пигментирующего компонента, который адсорбировался на стенках пор и не растворяется в обычных нефтяных растворителях; он может быть удален лишь при помощи хромовой кислоты или нагревания. Значение нефтяной окраски образцов, поднятых с забоя скважин, неодинаково в разных районах и даже в разных отложениях одного и того же района. Поэтому интерпретация данных о нефтяной окраске пород должна основываться на результатах проверки промышленной нефтеносности окрашенных нефтью пород, причем каждый комплекс осадков следует рассматривать отдельно. Опыт показал, что в некоторых отложениях нефтяная окраска пород является прекрасным показателем наличия промышленных залежей нефти, в то время как в других эта окраска, вероятно, имеет меньшее значение.

При определении необходимости проверки нефтеносности данных отложений, встреченных в скважине, рекомендуется тщательно исследовать степень нефтяной окраски, имея в виду, что наличие этой окраски, в общем, является очень благоприятным признаком, но никоим образом не безошибочным. В некоторых случаях песчаные породы имеют нефтяную окраску потому, что когда-то они содержали нефть, к настоящему времени ушедшую из них; при опробовании такие породы, как правило, дают воду. Более часты случаи, когда песчаники, известняки и доломиты, содержащие нефть в значительных количествах, имеют интенсивную нефтяную окраску, однако не могут давать нефть в промышленных количествах из-за слишком слабой проницаемости. Газоносные пески, как правило, не имеют нефтяной окраски, хотя в том случае, когда они содержат конденсат, могут быть слабо окрашены. Породы, дающие нефть в промышленных количествах, могут иметь слабую нефтяную окраску или не иметь ее совсем, если продуктивность их обусловлена наличием трещин или очень больших пустот.

Большое значение буровых разрезов заключается также в том, что в них отражается содержание нефти и газа. Факты показывают, что в породах имеются три типа веществ, которые необходимо рассмотреть. Вещество, окрашивающее в коричневый цвет стенки пор, вероятно, никоим образом не может являться жидкостью; во всяком случае, оно так прочно удерживается на поверхности пород, что его невозможно удалить подобно жидкости. С другой стороны, нефть в порах, а также нефть, обволакивающая поверхности зерен, является настоящей жидкостью и может быть легко удалена из породы, в которой она содержится. Третьим видом углеводородов, встречающихся в образцах пород, является газ, который улетучивается так быстро, что если обломки пород не проверить сразу после извлечения из глинистого раствора, то будет упущена возможность для выявления наличия газа. Нефть и газ, содержащиеся в образцах, обычно обнаруживаются по их цвету, запаху, флюоресценции и путем опробования органическими растворителями или по результатам перегонки.

Более тщательный контроль нефти и газа описан в разделе «Составление буровых разрезов по глинистому раствору». Присутствие в обломках «живой» нефти, несомненно, является очень благоприятным признаком и может указывать на необходимость опробования отложений, сложенных данным типом пород. Тем не менее, необходимо помнить, что из песчаных пород, содержащих значительное количество нефти, при опробовании можно получить притоки воды. Разумеется, заметные количества «живой» нефти могут также встречаться в пористых породах, проницаемость которых очень низка для получения из них нефти в промышленных количествах.

Вопрос о необходимости опробования отложений на приток нефти должен решаться не только по наличию нефтяной окраски и «живой» нефти в образцах, а на основании всего комплекса данных.

Об использовании и ценности буровых разрезов скважин, составленных по образцам пород из шлама. Наиболее важным является использование таких разрезов для корреляции отложений и определения глубины залегания продуктивных горизонтов. Главной целью составления разрезов по образцам и по другим данным является обеспечение удовлетворительной корреляции. Составление точных структурных карт невозможно до тех пор, пока не будет проведена надежная корреляция скважин, а структурные карты, как известно, являются основой для бурения поисковых скважин и разработки месторождений после их открытия. Почти всегда желательно знать, как высоко или низко структурном отношении располагается данная скважина по с равнению с ближайшими, с которыми она может быть прокор полирована. Это может оказать помощь при решении вопросов и вероятности получения промышленного притока нефти в скважине, определения глубины ее бурения и целесообразности продажи скважин вместе с прилегающими участками или, наоборот, приобретения других близлежащих участков. Если скважина является поисковой, то корреляция ее разреза с разрезами таких же ближайших скважин может помочь в решении вопроса о том, имеется ли в пределах разбуриваемой площади структура или же предположение о наличии структуры, из-за которого велось бурение, оказалось результатом ошибки геологов или геофизиков. Для определения структурного положения скважины недостаточно лишь положить два разреза друг возле друга и наблюдать, насколько они сходятся между собой. Значительные участки разреза отложений могут отсутствовать вследствие сбросов или несогласий, и поэтому скважина, которая по верхним горизонтам имела низкое или нормальное структурное положение, может по более древним отложениям оказаться расположенной высоко. В таких случаях обнаружение поднятия должно обосновываться наличием участка ненормально поднятых отложений, установленного при изучении разрезов по образцам пород, взятым из глинистого раствора.

После того как нефть найдена, разрезы скважин по образцам пород из бурового раствора могут быть очень полезны при изучении продуктивных коллекторов, в частности, определении мощности, выяснении характера их изменений, установлении наличия глинистых пропластков и т. п. Разрезы могут помочь в определении положения газо-нефтяного и водо-нефтяного контактов.

Разрезы описываемого типа широко используются при изучении фациальных переходов и вообще при стратиграфических исследованиях для интерпретации других видов разрезов скважин. Интерпретация электрических, радиоактивных, нейтронных разрезов и разрезов продолжительности проходки часто бывает невозможна без сведений литологического характера, получаемых из разрезов скважин, составляемых по образцам.