Разрезы скважин, составленные по кернам

Общепризнано, что наиболее точные сведения о породах, проходимых при бурении скважины, дает керн. Если бы это не было связано с затратами, то нефтяники брали бы керн на всем протяжении скважины — от устья до забоя; в ряде случаев именно так и поступают. Для того чтобы решить, стоит ли брать керн, нужно ответить на вопрос, являются ли данные, получаемые по керну, настолько ценными, чтобы оправдать стоимость затрат, связанных с его извлечением, или эти же данные можно получить гораздо дешевле путем применения других методов. Изучение и интерпретация кернов нефтяных скважин рассматривается в работах Д.М. Карена и X.Л. Ландуа. При получении кернов методом обратной циркуляции трубы устанавливаются в кровле того горизонта, из которого нужно взять керн, и глинистый раствор движется вверх по бурильным трубам, вынося керн на поверхность. Получение кернов при помощи съемной колонковой трубки широко применяется в настоящее время; керн поднимается на поверхность стальным канатом. При этом способе отбор можно вести, не прекращая бурения. За последнее время особенно успешным стало получение кернов с помощью алмазного бурения. Это объясняется, во-первых, тем, что армированное алмазами долото относительно легко разбуривает твердые породы, а, во-вторых, — хорошим выносом керна.

Необходимо еще до бурения установить, из каких участков разреза нужно брать керн. Разумеется, указанные способы не могут применяться в тех случаях, когда необходимость взятия керна устанавливается после вскрытия данного интервала. Керны пород после их вскрытия могут быть получены лишь при помощи бокового грунтоноса. Существуют два основных типа боковых грунтоносов: 1) бур, полый внутри, ввинчивающийся в стенку скважины; 2) полая трубка, силой взрыва вводимая в стенку скважины. Керны боковых грунтоносов уступают по качеству кернам обычного типа, отчасти из-за небольшого диаметра и малой длины, но, главным образом, потому, что они размываются и перемешиваются с глинистым раствором. При отборе боковыми грунтоносами взрывного типа керн обычно сильно трескается и крошится. Тем не менее все же лучше располагать таким керном, чем вовсе не иметь никакого.

Помимо того, что при изучении кернов, особенно крупных интервалов разрезов, могут быть получены весьма ценные данные для корреляции, основное значение кернов заключается в возможности выяснения глубины залегания коллекторов, их характера, мощности, типов содержащихся в них флюидов, а также оценки степени вероятности получения из этих пород притоков нефти или газа. Особая ценность кернов заключается в том, что по ним можно довольно точно определять пористость и проницаемость коллекторов. Такие определения возможны благодаря большим размерам кернов; образцы пород из шлама, взятые при вращательном или канатном бурении, имеют малые размеры и. следовательно, по ним нельзя определять величины пористости и проницаемости. Керны дают также важные данные о наличии нефти и газа в коллекторах. Однако керны, указывающие при извлечении их на поверхность на большое содержание нефти, нe всегда характеризуют породы с высокой продуктивностью.

Как отмечалось ранее, породы могут содержать нефть в больших количествах, но вследствие очень слабой проницаемости не давать промышленных притоков нефти. Иногда из пор кернов, поднятых на поверхность, еще выходят нефть и газ; такой же характеристикой обладают и кусочки породы, поднятые на поверхность воздушной волной, образующейся при торпедировании скважин. Вопреки тому, что можно было бы предположить, такие породы [на поверхности которых выступают нефть и газ] как правило имеют слишком слабую проницаемость, чтобы давать нефть в промышленных количествах. По-видимому, если керн больших размеров имеет хорошую проницаемость, то нефть и газ перестают выделяться из него еще до того, как он достигнет поверхности.

Часто керны продуктивных пластов берутся с целью тщательного определения пористости, проницаемости и содержания в них воды и нефти. Обычно эти анализы производятся в обслуживающих или контрольных лабораториях крупных нефтяных компаний, но в последнее время возникла небольшая отрасль промышленности, занимающаяся проведением таких анализов. Peзультаты анализов используются для решения технических вопросов, связанных с добычей, как например, подсчетов возможной добычи с единицы площади, планирования методов вторичной разработки. По данным определений содержания нефти и воды можно установить местоположение водо-нефтяного и газонефтяного контактов. Изучение кернов позволяет определить наличие и местоположение в коллекторе прослоев глинистых и плотных пород, оказывающих большое влияние на дебит продуктивного горизонта.

Весьма важно, что керны помогают интерпретировать и контролировать разрезы, составленные другими методами. По керну можно проверить данные о пористости, полученные на основании исследования образцов шлама из глинистого раствора. Электрические, радиоактивные, нейтронные разрезы [кароттажные диаграммы], а также разрезы скважин, составленные по методу продолжительности проходки, могут быть проинтерпретированы на основании данных изучения кернов. При этом точность и ценность указанных выше разрезов определяется тем, насколько они соответствуют колонковым разрезам.

Помимо высокой стоимости, основным недостатком колонковых разрезов является обычно неполное извлечение кернов; оно может быть очень низким и не превышать 60%. Кроме того, при отборе кернов нефтеносных и газоносных горизонтов обычно пропускаются самые мягкие и наиболее пористые породы, в результате чего может создаться ошибочное представление о характере коллектора. Может случиться, что пропущенная при отпоре кернов часть разреза сложена слабыми и проницаемыми породами, способными продуцировать нефть в промышленных количествах. Стандартные керны особенно ненадежны для выяснения наличия больших пустот в коллекторах, таких как трещины и каналы растворения. Известно, однако, что извлечение кернов при алмазном бурении может быть настолько полным, что по таким кернам можно установить наличие трещин и больших пустот. При полном извлечении керн песчаных пород, очевидно, характеризует породы, развитые на некотором расстоянии вокруг скважины. Ho в тех случаях, когда продуктивными являются известняки, доломиты и трещиноватые породы, пористость подвержена резким изменениям на коротких расстояниях даже в пределах одного и того же пласта и, следовательно, свойства небольшого цилиндра пород, каким является керн, могут значительно отличаться от средних свойств всего коллектора на значительной площади.