Применение электрических разрезов скважин

Определение литологии и глубины залегания свит и горизонтов. Электрические буровые разрезы играют важную роль при интерпретации разрезов скважин, составленных по образцам. Вследствие отставания образцов и перемешивания их с породами, обвалившимися сверху, использование одних лишь разрезов скважин, составленных по образцам, не дает возможности правильно определить глубину залегания различных свит и литологических изменений. Путем сопоставления электрических разрезов с разрезами по образцам можно точно определить глубины контактов, улавливаемых по образцам при условии, что данная литологическая граница относится к числу тех, которые оказывают воздействие на естественный потенциал или сопротивление.

В свою очередь разрез скважины, составленный по образцам, также очень полезен для литологической интерпретации электрического разреза скважины. На основании только данных электрического разреза скважины не всегда можно установить тип развитой в данном интервале породы. Например, крепкий известковистый или кремнистый песчаник будет [на электрическом разрезе] выглядеть так же, как непористый известняк или доломит; одинаково будут выглядеть доломит, известняк и кремнистая порода; пористый (песчаник, насыщенный пресной водой, может быть принят за известняк, доломит, кремнистый известняк или нефтяной песок. Обычно пористые песчаники, содержащие соленую воду, могут быть узнаны по их высоким естественным потенциалам и низкому сопротивлению. Электрические разрезы обычного типа не обеспечивают достаточно точного определения тонких пластов. Как только мощность песчаников становится менее 10 футов (3 м), их естественный потенциал быстро снижается, а песчаные пласты мощностью в 1 фут (0,3 м) могут быть совсем не отражены на кривой ПС.

Корреляция. Наиболее важным применением электрических разрезов являются корреляция и определение содержания флюидов.

Эмпирический метод определения содержания флюидов. Существуют два главных метода для определения содержания флюидов. Обычный метод (здесь называемый эмпирическим) заключается в том, чтобы на основании изучения электрических разрезов скважин в одних и тех же или аналогичных отложениях установить, как будут выглядеть кривые в тех случаях, когда пласты содержат углеводороды и когда в них имеется соленая вода. С помощью электрокароттажных кривых во многих случаях можно отличить соленую воду от газа или нефти, но различить друг с другом нефть и таз не удается.

Сопротивление как нефти, так и газа в сравнении с сопротивлением пород и соленой воды огромно. Кривая ПС, абсолютная величина на кривой КС, контраст между нормальными кривыми и четвертой кривой, контраст сопротивлений участков пласта, содержащих углеводороды, и участков с соленой водой, знание литологических свойств различных пластов и изучение других электрических разрезов скважин в тех же или аналогичных формациях — вот те основные данные, на которых базируется эмпирическая интерпретация содержания флюидов. Важно также учитывать, как одни и те же пласты отражаются на электрических разрезах скважин, содержащих в данном пласте только соленую воду, и скважин, в которых эти же пласты насыщены нефтью или газом. Разумеется, следует также иметь в виду все другие данные, имеющие отношение к рассматриваемому вопросу.

В разрезах, сложенных песчано-глинистыми породами, кривая ПС будет отмечать породы, могущие играть роль коллекторов нефти и газа; в некоторых случаях коллекторы будут отмечаться и в известняках и доломитах. По нормальным кривым КС и ПС можно определить кровлю и подошву коллекторов. Это иллюстрируется рис. 19-4. Очень заметно резкое падение сопротивления ниже водо-нефтяного контакта на глубине 8655 футов (2637 м). Отношение между сопротивлениями, изображенными на короткой нормальной и четвертой кривых, в водоносной зоне иное, нежели в нефтеносной или газоносной зонах. Высокое значение естественного потенциала по всему этому, интервалу указывает на то, что изменения в сопротивлении являются следствием изменений состава содержащихся флюидов, а не изменением литологии пород. В данном случае проникновение воды из глинистого раствора равняется всего лишь 4 дюймам (10 мм). Таким образом, изменения величины сопротивления у контакта жидкостей влияют как на короткую нормальную, так и на другие кривые.

Количественный метод определения флюидов. Метод определения характера содержащихся в коллекторах флюидов, основанный на расчетах, был предложен недавно; он используется небольшим числом инженеров-нефтяников и специалистов по электрокароттажу. Этот метод строится на трех уравнениях:

Если Rt — истинное сопротивление коллектора, то Rf — сопротивление формации при 100-процентной насыщенности ее пор пластовой водой; Rw — сопротивление пластовой воды; P — пористость, выраженная в виде дроби, а от — коэффициент пропорциональности.

При помощи показателя сопротивления определяется, что может дать коллектор при опробовании: соленую воду или углеводороды.

Рис. 19-5, взятый из работы Г. Гуйо, показывает связь между показателем сопротивления и объемом порового пространства (в процентах), заполненного нефтью или пластовой водой. Если показатель сопротивления равен 4—6, то характер продуктивности не ясен; в этом случае может быть и нефть, и вода, в зависимости от типа коллектора. Если показатель сопротивления равен 7 или выше, то пласт обычно дает нефть или газ, в то время как при величине показателя сопротивления менее 4 из пласта получают только пластовую воду.

Тонкозернистые глинистые пески будут продуктивными, если содержание воды в них выше, а показатель сопротивления ниже, чем в случае крупнозернистых, чистых песков.

Величину Rt следует определять, исходя из кажущегося сопротивления, отмечаемого кривой, как это описано выше. Следует иметь в виду, что необходимые для этого цифровые таблицы к диаграммы здесь не даются, однако их можно найти в опубликованных работах, к которым мы отсылаем читателя. Для определения величины Rt существует несколько способов. Согласно одному из них эту величину можно получить по кривым КС из электрических разрезов тех скважин, в которых породы данного горизонта содержат только лишь пластовую воду. Другой способ состоит в непосредственном измерении сопротивления пластовой воды и кернов, ею насыщенных. Величину Rw можно определить непосредственными измерениями или, если известна минерализация пластовой воды, взять с диаграммы, опубликованной Шлюмберже Уэлл Сэрвинг Корпорейшн и приводимой на рис. 19-6.

Если нет возможности определить величину Rf путем замеров сопротивлений в лаборатории, то ее можно высчитать при помощи приведенных выше уравнений, по данным пористости и солености воды. После того, как это будет сделано, необходимо высчитать или принять некоторую величину за коэффициент формации. Этот вопрос рассматривается в работах Д. Арчи, Г. Гуйо, и Э.Ф. Страттона и Г.Д. Форда. Частичное описание разных методов количественного анализа имеется в работах М.П. Тиксьера. Коэффициент формаций изменяется от 4 в песках до 100 и более в твердых, плотных породах.

Коэффициент пропорциональности изменяется от 1,3 в песках до 2,4 или 2,5 в сильно сцементированных песчаниках.

Ясно, что применение подобного метода требует не только целого ряда таблиц и диаграмм, но и точных количественных данных, которые можно получить только в результате промысловых или лабораторных наблюдений. Результаты могут быть бесполезными или неверными, если какие-либо исходные данные окажутся искаженными в 2 раза. Результаты определений, полученные описанными методами, могут быть ошибочными, если их применять по отношению к неизученным отложениям и в новых районах, где отсутствуют необходимые исходные данные. В районах, в которых бурится большое количество скважин, постепенно выясняются величины различных коэффициентов, и метод становится более надежным. Описанный метод определения характера флюидов настолько специфичен, что его применение должно являться делом скорее инженеров-нефтяников, нежели геологов.

Достоверность определений характера содержащегося в пласте флюида. Во многих районах определения содержащихся в коллекторах флюидов, произведенные с помощью электрокароттажа, являются вполне надежными. Однако имеется ряд других районов и отложений, в которых эти определения не дают положительных результатов. В действительности, в любом районе определения не являются безошибочными. Определения содержания флюидов являются в общем более надежными для песчаных пород, чем для известняков и доломитов; они надежнее также в случае мягких несцементированных пород, чем твердых сцементированных, с относительно низкой пористостью. Особенно хорошими получаются определения в песчаных осадках миоцена и олигоцена в Голфкосте; с другой стороны, не представляется возможным провести надежное определение содержания флюидов в нефтеносных известняках и доломитах Западного Техаса, и электрокароттажные диаграммы в этом регионе служат только для целей корреляции. Там, где известняки и доломиты имеют сообщающиеся между собой поры, подобно порам песчаников, электрические разрезы можно, вероятно, успешно использовать для определения содержания флюидов.

Вследствие целого ряда условий, определение характера флюидов, произведенное по электрическим разрезам, может стать ненадежным даже для песчаных коллекторов. Глинистые и алевритовые пески, структура которых является исключительно мелкозернистой, а также пески, содержащие вулканический пепел или бентонит, имеют электрические сопротивления ниже нормального и могут быть приняты за водоносные пески. Например, при интерпретации первых электрических разрезов песчаника О-Ваз (Aux Vases) в Иллинойсе считалось, что он содержит соленую воду, в то время как на самом деле песчаник оказался нефтеносным. Некоторые плотные песчаники с низкой пористостью, независимо от того, содержат они воду или нефть, могут давать такие высокие сопротивления, что по электрическим разрезам нельзя определить характер содержащихся в них флюидов. Например, по данным Г. Д. Фанкхозера, Л. Cacca и X.Е. Хедберга в Венецуэле по электрическим разрезам формации Мэркери, сложенной хорошо сцементированными песчаниками, нельзя отличить нефтеносные горизонты от водоносных, хотя содержащиеся воды в последних обладают значительной соленостью.

Определение пористости и проницаемости по электрическим разрезам. Хотя ни пористость, ни проницаемость невозможно точно определить по электрическим разрезам, все же таким путем можно получить некоторые сведения о них. Кривая ПС песчаноглинистой свиты является показателем относительного содержания в породе зерен песка и глинистых частиц, от которого зависит ее проницаемость. В пределах пористо-проницаемых зон известняков и доломитов на кривой ПС образуются отростки, которые выступают значительно левее среднего положения; но связь между естественным потенциалом и проницаемостью в карбонатных породах проявляется менее отчетливо, чем в песчаных. Отчасти это происходит потому, что в непроницаемых пластах естественный потенциал распространяется по широким зонам благодаря их высокому сопротивлению. Кроме того, существуют известняки и доломиты, которые обладают значительным естественным потенциалом, хотя их пористость и проницаемость слишком низки для того, чтобы они могли являться коллекторами нефти и газа.

Кривая КС также дает некоторые указания относительно пористости и проницаемости. Там, где короткая латеральная кривая показывает сопротивление, значительно превышающее то, которое отмечается на четвертой кривой, можно допустить существование обводнения пресной водой, отфильтрованной из глинистого раствора, что может быть только в пределах развития проницаемых пород. Однако степень проницаемости, необходимой для этого, может быть очень незначительной, вероятно, равной всего лишь какой-то доле миллидарси, что, конечно, не может обеспечить промышленные дебиты нефти. Степень проникновения воды определяется проницаемостью глинистой корки и не имеет никакого отношения к проницаемости коллектора при условии, что последняя выше необходимого минимума. Таким образом, наличие обводнения, отражающегося на диаграмме электрокароттажа, не всегда указывает на то. что коллектор обладает проницаемостью, достаточной для получения нефти в промышленных количествах.

Сопротивление пород, содержащих соленую воду, понижается с увеличением их пористости и, следовательно, можно легко определить относительную степень пористости. Пористость, сопротивление породы, сопротивление пластовой воды и соленость — все эти величины связаны между собой и количественно их можно определить по формулам и графикам, имеющимся в указанной здесь литературе. Однако в большинстве случаев получаемые таким образом величины являются всего лишь приблизительными.