Комплексное исследование по профилю

Комплексное исследование по профилю полноразмерного керна и анализ
полученных данных
Абдуллин Т.Р. (Институт «ТатНИПИнефть»)
1. Спектральный гамма-каротаж по керну
В настоящее время для привязки глубин керна к диаграммам каротажа в основном
используют литологическую характеристику пластов, точнее, показатель: коллектор –
неколлектор. При этом нередко возникают ошибки из-за субъективной оценки пластов и
отсутствия однозначности решения задачи в случаях неоднородного разреза и неполного
выноса керна. Достоверность решения поставленной задачи зависит от геологических
ситуаций. В разрезах, представленных терригенными отложениями, мы встречаемся, по
существу, с тремя разновидностями пластов: проницаемыми (песчаники, алевролиты),
плотными (песчаники, алевролиты, карбонаты) и глинами (аргиллиты), которые имеют
отличительные признаки на диаграммах каротажа. Керн может быть поднят из одного,
двух или нескольких пластов. В первом случае решение задачи привязки керна
простейшее, во втором – несколько более сложное, а в третьем – при неполном выносе
керна – нет строгого решения. Однако в практике поисково-разведочных работ на нефть и
газ наиболее часто встречается третий случай. Поэтому решение такого вопроса имеет
наиболее важное значение.
Несомненно, что учет количественных показателей
коллекторских свойств пород: значений пористости, проницаемости и других повысит
достоверность привязки керна к каротажу, однако такой подход требует априорных
знаний петрофизических связей. Но как показывает практика привязку керна
предпочтительнее проводить до проведения лабораторных анализов. Следовательно,
задача сводится к оперативному и более точному определению глубин. Причиной
погрешности в определении глубины первоначального залегания отобранных пород
может быть ошибка в промере бурильных труб. Величина подобной ошибки редко
превышает 2-3м. Предлагаемая методика и программа для привязки глубины отбора к
диаграммам каротажа заключаются в сопоставлении двух каротажных кривых:
скважинного ГК и спектрального гамма-каротажа по вынесенному керну, с возможным
сдвигом глубины вверх или вниз на заданное число метров. Изменение глубины
отдельных интервалов возможно только при дискретном отборе, при сплошном –
предусмотрен сдвиг всей колонки на одинаковое число метров. [1]
1
Принцип гамма-каротажа (ГК) основан на регистрации приборами естественной
радиоактивности горных пород слагающих разрез скважины.
Естественной радиоактивностью называется самопроизвольный распад ядер
некоторых
химических
элементов
слагающих
горные
породы.
Естественная
радиоактивность слагается из способности горных пород испускать альфа-, бета – и
гамма-излучение. Глубина проникновения альфа-излучения в горных породах составляет
первые десятки микрон, бета-излучения – первые миллиметры, а гамма-излучения – от 30
до 40 см. Следовательно, с точки зрения изучения разрезов скважин только гаммаизлучение представляет практический интерес. [2]
Величина естественной радиоактивности горных пород определяется в основном
содержанием в них трех основных химических элементов: урана (U), тория (Th) и изотопа
калия-40 (K).
Основы применения ГК в скважинах, пробуренных на нефть и газ, связаны с
четкой зависимостью величины гамма-излучения от характера горной породы. Самую
высокую радиоактивность среди осадочных горных пород имеют глубоководные илы,
черные битуминозные глины, аргиллиты, глинистые сланцы, калийные соли. Средняя
радиоактивность характерна для неглубоководных и континентальных глин, глинистых
песчаников, мергелей глинистых известняков и доломитов. К породам с низкой
радиоактивностью относятся ангидриты, гипсы, песчаники, пески, доломиты, угли. В
общем случае кривая ГК характеризует разрез скважины от величины глинистости горных
пород, что облегчает выделение коллекторов, которые могут содержать подвижные
флюиды, такие как нефть и газ.
ГК
2
Для регистрации естественной радиоактивности горных пород разработаны и
применяются два типа приборов. Наиболее часто в практике проведения скважинного
каротажа применяются зонды для регистрации суммарного гамма – излучения, который
записывает общий объем гамма – лучевой активности горных пород вскрытых скважиной
вне зависимости от типа источника. В лабораторных же условиях используют
спектрометрические гамма-каротажные установки или спектральный гамма – каротаж, который наряду с регистрацией суммарного ГК дает представление о концентрации
каждого радиоактивного элемента (урана, тория и калия) в изучаемой горной породе.[3]
1.1 Краткое описание гамма-спектрометрической установки
Спектральный
гамма-каротаж
по
керну
проводился
на
ГАММА-
Спектрометрической установке «МУЛЬТИРАД-Гео» производства НПЦ «Амплитуда».
Установка представляет собой стационарное лабораторное оборудование, которое состоит
из четырех спектрометрических блоков детектирования, расположенных в центральной
части установки, блока измерения плотности керна, блока управления механизмом подачи
керна, двигателя с редуктором (слева внизу), станины с конвейерной лентой и пульта
управления, расположенного справа от блоков детектирования (см. рис.1).
3
Блок
Блок
детектирования
детектирования
БДКС-63-01А № 2
Плотномер
БДКС-63-01А №3
Лоток защитный
№1
Блок
детектирования
БДКС-63-01А № 1
Калибровочный
источник Cs-137+K-40
Фоновый
фантом
Блок
детектирования
БДКС-63-01А №
Рисунок 1: ГАММА-Спектрометрическая установка
«МУЛЬТИРАД-Гео»
Принцип действия установки заключается в получении аппаратного спектра
импульсов от детекторов, регистрирующих излучение счетного образца, экспонируемого
в фиксированных условиях измерения. Активность радионуклида в исследуемом образце
определяется путем обработки полученной спектрограммы на ПК с помощью
специального пакета программ “ПРОГРЕСС”. Пакет программ “ПРОГРЕСС” позволяет
управлять работой каждого спектрометрического тракта, анализировать спектрограмму и
идентифицировать радионуклиды, определять активность соответствующих нуклидов в
образце, рассчитывать погрешность измерения активности и протоколировать результаты
измерений.
Каждый
спектрометрический
тракт
содержит:
сцинтилляционный
блок
детектирования гамма-излучения на основе кристалла йодистого цезия, усилитель,
свинцовую защиту от фонового излучения.
4
1.2 Результаты по гамма-активности керна
В качестве примера привязки керна по СГК были выбраны скважины 3642 НовоЕлховского месторождения и 11902 Екатериновской площади. Условия съемки для
представленных скважин одинаковы со скоростью 3 метра в час, т.е. экспозиция
составляет 60 сек. с шагом в 5 см.
На рисунках представлен снятый спектр активности гамма-излучающих дочерних
радионуклидов рядов U-238(синий), Th-232(розовый) и K-40(желтый) находящихся в
состоянии радиоактивного равновесия с материнскими радионуклидами. Интегральная
кривая рассчитывается по следующему соотношению:
А(ERN)=(100*А(U,ppm)+39*A(Th,ppm)+179*A(K,%))/100
Данное соотношение является суперпозицией формулы для расчета эффективной
удельной активности ЕРН и способа пересчета Бк/кг для каждого ЕРН в ppm.
Данные по скважине:
Скважина: 3642. Ново-Елховское месторождение.
Интерва отбора керна: 795,3 – 825,5
1085,8 – 1120,2
Вынос: полный. 100%
Кривая скважинного гамма-каротажа представлена зеленой линией, относительно
ее мы и увязываем наш спектр, накладывая полученную кривую СГК. Как мы видим на
примере данной скважины интегральные кривые ГК и СГК имеют различие по глубине. В
качестве опорных точек выбираем максимумы по интенсивности. Сдвигая полученную
кривую вниз до совпадения кривых, после чего фиксируем величину смещения (рис.2,3).
5
Рисунок 2: Планшет данных ГИС и СГК спектра по керну скважины 3642 Ново-Елховского
месторождения
6
Рисунок 3: Планшет данных ГИС и СГК спектра по керну скважины 3642 Ново-Елховского
месторождения
На рисунке 2 и 3 наглядно показано смещение кривой СГК на 0,4-0,5 метра вниз
весь интервал отбора, так как вынос керна на данном интервале составляет 100%. Такая
корректировка глубины на практике является незначительной, поэтому можно сказать что
отбор был проведен в рамках допустимой погрешности.
7
Данные по скважине:
Скважина: 11902. Екатериновская площадь.
Интервал отбора керна: 1171.00-1198.00
Вынос: полный. (100%)
8
Рисунок 4: Планшет данных ГИС и СГК спектра по керну скважины 11902 Екатериновской
площади
На рисунке 4 видно, что смещение по глубине составляет 2 метра. В данном
случае имеется большая погрешность в определении глубины пласта, что может привести
в дальнейшем к нежелательным результатам в процессе разработки.
1.3 Экспресс анализ проницаемости по профилю полноразмерного керна
9
Так же в рамках исследования данных скважин был проведен экспресс анализ
проницаемости по профилю керна. Измерение профильной проницаемости проводилось
на установке «Геопрон-экспресс» производства НПЦ «Амплитуда», предназначенного для
экспрессного получения информации о фильтрационных характеристиках разреза путем
компарирования уровня газопроницаемости в исследуемых точках по длине скважного
керна. Принцип работы прибора основан на измерении газопроницаемости керна в
радиальном направлении при стационарной фильтрации газа. Измерения проводятся с
помощью подвижного зонда в нескольких точках по длине керна. Внешний вид прибора
показан на рисунке 5.
Рисунок 5: Зондовый пермеаметр "Геопрон-экспересс"
С его помощью дает предварительная качественная оценка коллекторских свойств
пласта. Задавая определенный шаг измерения можно получить ясную картину изменения
проницаемости породы по разрезу скважины. Полученные результаты по исследованным
скважинам представлены ниже.
10
Рисунок 6: Газопроницаемость по профилю полноразмерного керна скважины 3642
11
Рисунок 7: Газопроницаемость по профилю полноразмерного керна скважины 11902
Полученные результаты помогают точнее определять границы пластов и
количественно оценить проницаемость их проницаемость. Опытным путем было
установлено, что разность в измерениях данного прибора составляет порядка 10%
относительно результатов измерений на цилиндрических образцах керна. Связано это в
первую очередь технологическими особенностями приборов, а так же методикой
получения данных.
1.4 Вывод планшета и анализ данных
Результаты
проведенных
экспериментов
выводятся
на
планшет
Gintel
в
сопоставлений с литологической колонкой. Система Gintel предназначена для сбора и
интерпретации данных ГИС и геолого-промысловой информации по скважинам,
пробуренным на нефть и газ.
Система Gintel применяется:

при выдаче оперативных заключений по
бурящимся скважинам;

при переинтерпретации и анализе данных ГИС
по группам скважин сцелью подготовки
12
информации для геологического моделирования и
подсчета запасов нефтяных и газовых залежей.
В системе Gintel выполняются все этапы предварительной обработки исходных
данных каротажа (ввод различных типов данных, анализ качества данных, коррекция и
ввод поправок в кривые каротажа и т.д.).
13
14
Рисунок 8: Планшет первичных данных по скважине 3642 (инт: 795,3 – 825,5.)
15
16
Рисунок 9: Планшет первичных данных по скважине 3642 (инт: 1085,8 – 1120,2м.)
17
18
Рисунок 10: Первичный планшет данных по скважине 11902 (инт.: 1170-1200)
Проведение данного комплекса исследований по полноразмерному керну дает
возможность с точность до нескольких сантиметров привязать керн к разрезу, получить в
кратчайшие
сроки
количественную
оценку
проницаемости
породы
и
выявить
неоднородность распределения фильтрационно-емкостных свойств по длине отобранного
керна с целью более представительного отбора образцов для стандартного анализа.
Список литературы:
1.
Библиотека Дамирджана - Геология нефти и газа - 1982 - №09К оглавлению
УДК 622.143.1 «Методика и программы привязки глубины отбора керна к диаграммам
каротажа» Т.С. ИЗОТОВА, А.А. СОРОКА, А.О. ПУШ (УкрНИГРИ)
2.
Д.А.Кожевников.
«Гамма-спектрометрия
в
комплексе
геофизических
исследований нефтегазовых скважин» — Методическое пособие. М.: 1998. – 42 стр. УДК
550.832.552
3.
Кадисов Е.М., Калмыков Г.А., Кашина Н.Л. и др. Применение спектро-
метрического гамма-каротажа для решения задач нефтепромысловой геофизики на
примере девонских отложений Ромашкинского месторож дения Татарстана. Геология
нефти и газа. №7, 1994, с.45 — 47.
19