Использование дипольного акустического каротажа для оценки параметров пор и трещин карбонатных коллекторов Баюк И.О.*, Рыжков В.И.** *ИФЗ РАН, **РГУ нефти и газа Введение в проблему Наличие преимущественной ориентации трещин – залог успешной нефте- и газодобычи Субвертикальные трещины – причина анизотропии карбонатных коллекторов, приводящая к расщеплению поперечных волн Дипольный акустический каротаж –средство обнаружения эффекта расщепления поперечных волн и, как следствие, выявления трещиноватых зон Знание параметров трещин - объемной концентрации и формы - позволяет определять проницаемость коллекторов Теория эффективных сред - ключ к определению параметров трещин по данным ГИС Границы применимости метода для наклонных скважин и какой же выход из положения за границами применимости метода? Теория эффективных сред - ключ к определению параметров трещин по данным ГИС Скорости упругих волн в анизотропной среде зависят от направления распространения волны, упругих постоянных и плотности : Трансверсально-изотропная среда V f (n, C, ) 0 C11 C12 C13 C C C 0 11 13 12 C C13 C33 0 C 13 0 0 C44 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Теория эффективных сред позволяет связать упругие постоянные с параметрами внутреннего строения среды: свойствами компонент, их объемной концентрацией, формой включений различных компонент, ориентацией включений, степенью связности включений 0 0 0 0 C44 0 0 0 0 0 0 C66 Модель карбонатного коллектора Матрица Ориентированные трещины Хаотические поры Матрица: минеральные зерна, остатки органического вещества, закрытая и субкапиллярная пористость Ориентированные трещины: эллипсоиды с аспектным отношением, изменяющимся в интервале [1е-5, А1] Хаотически ориентированные поры: эллипсоиды с аспектным отношением в интервале [А2, 1] Распределение объема пустот по аспектным отношениям описывается Бэта-распределением Зависимость вида Бэта-распределения от параметров P( F ) α = 1, d = 5 1 1 0.1 0.1 0.01 0.01 0.001 ( d ) 1 F (1 F ) d 1 ( )(d ) α = 1, d = 3 α = 1, d = 2 α = 1, d = 1 1 1.2 0.1 1 0.01 0.8 0.001 0.001 0.6 0.0001 0.0001 0.0001 0.4 1E-05 1E-05 1E-05 0.2 1E-06 1E-06 0 0.005 0.01 0 0.005 0.01 0 1E-06 0 0.005 Аспектное отношение трещин 0.01 0 0.005 0.01 Скорости упругих волн в карбонатном коллекторе с субвертикальными трещинами 5.4 Трещины 5.3 Vp, км/с Скважина 5.2 5.1 5 4.9 Емкость трещин = 0.5% Пористость = 10% d = 5 в Бэта-распределении 18 14 Sp Vmax Vmin 100% 0.5(Vmax Vmin ) 2.9 12 10 8 6 4 Vs1 2.8 2.7 2.6 Vs2 2.5 2 0 15 30 45 60 75 90 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 3 Vs, км/c Расщепление, % 16 0 2.4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Угол наклона оси скважины к плоскости трещин, град 0 15 30 45 60 75 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 90 Зависимость поведения скоростей от правой границы аспектного отношения трещин Vp, км/с Vs1 (Vsh), км/c 5.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 5.3 5.2 5.1 Vp_rb005 5 Vp_rb008 4.9 Vp_rb01 4.8 0 0 15 30 45 60 75 90 15 30 Vs2 (Vsv), км/c 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 15 30 60 75 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 0 45 45 60 75 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 90 90 Зависимость поведения скоростей от распределения объема трещин по их форме Vp, км/с Vs1 (Vsh), км/c 5.4 3.2 5.3 3 5.2 2.8 5.1 Vp_al1_bet5 2.6 5 Vp_al1_bet3 2.4 4.9 Vp_al1_bet2 2.2 2 4.8 0 15 30 45 60 75 90 0 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 15 30 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 15 30 60 75 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град Vs2 (Vsv), км/с 0 45 45 60 75 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 90 90 Зависимость поведения скоростей от емкости трещин Vp, км/c Vs1 (Vsh), км/c 5.6 3 5.4 2.8 5.2 5 4.8 Vp_crpor01 2.6 Vp_crpor05 2.4 Vp_crpor1 4.6 0 15 30 45 60 75 2.2 Vp_crpor08 90 2 0 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 15 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 15 30 45 60 75 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град Vs2 (Vsv), км/c 0 30 45 60 75 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град 90 90 Зависимость величины расщепления от емкости трещин 35 Расщепление, % 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Угол наклона оси скважины к плоскости трещин, град Split_crpor08 Split_crpor01 Split_crpor05 Split_crpor1 Решение обратной задачи по определению параметров трещин и пор карбонатного коллектора по данным ГИС VPt VPe e VP 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. m1 Vst1 Vse1 e Vs1 m2 Vst2 Vse2 e Vs 2 Входные параметры: азимут трещин, угол между осью скважины и вертикалью, азимут оси скважины (ГИС) Vp, Vs1, Vs2 (ГИС) Плотность (ГИС) Общая пористость (ГИС) Правая граница аспектного отношения трещин Левая граница аспектного отношения пор Скорости упругих волн и плотность матрицы m3 Sp t Sp e / 100 m4 Min Выходные параметры: 1. Емкость трещин 2. Открытая пористость 3. Параметры Бэта распределения для формы трещин и пор Результаты: зависимость истинного расщепления от емкости трещин Правая граница аспектного отношения трещин 18 0.001 16 Расщепление, % 0.004 0.008 0.01 14 12 10 8 6 Вертикальная скважина 4 2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Емкость трещин, % 0.6 0.7 0.8 Результаты: гистограммы распределения емкости трещин и объема пор по аспектным отношениям 1291 м, расщепление 17% 1286 м, расщепление 6% 1.E+01 1.E+01 1.E-01 1.E+00 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 Объем пустот, % Объем пустот, % 1.E+00 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-01 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-06 Интервал аспектного отношения а) Интервал аспектного отношения б) До аспектного отношения 1е-4 включительно ширина одного интервала аспектного отношения равна 2.5е-5 (интервалы 1 – 4). Для аспектных отношений, больших 1е-4 и до 1е-3 включительно, ширина интервала составляет 1е-4 (интервалы 5 – 13). До аспектных отношений 0.01 включительно ширина интервала равна 0.001 (интервалы 14 – 22). До аспектного отношения 0.1 ширина интервала составляет 0.01 (интервалы 23 – 31). Для интервалов 32 – 40 ширина интервала равна 0.1. Результаты: номограмма для определения истинного расщепления по кажущемуся расщеплению Истинное расщепление, % 20 y = 0.0155x3 R2 = 0.9961 18 y = -0.0355x2 + 2.0582x R2 = 0.9991 - 0.3039x2 + 3.9212x 25 20 y = -0.0099x2 + 1.45x R2 = 0.9998 15 5 10 16 14 y = -0.0029x2 + 1.1695x R2 = 1 12 10 y = 1.0333x R2 = 1 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Кажущееся расщепление, % 5 10 15 20 25 Linear (5) Poly. (10) Poly. (15) Poly. (20) Poly. (25) Цифрами на кривых показано значении угла наклона оси скважины к плоскости трещин Результаты: восстановление истинного расщепления и определение емкости трещин Емкость трещин, % 0 0.5 1 2545 2550 2550 2555 2555 0.6 2560 2560 0.5 2565 2565 2570 2575 2570 2575 Емкость трещин, % 2545 Глубина, м Глубина, м Расщепление, % 0 20 40 y = 0.0002x2 + 0.0153x - 0.0061 R² = 0.9834 0.4 0.3 0.2 0.1 2580 2580 0 2585 2585 2590 2590 2595 Истинное Кажущееся 2595 0 5 10 15 20 25 Восстановленное истинное расщепление, % 30 Скорости поперечных волн и расщепление в карбонатном коллекторе, содержащем прослои глины 20 2.7 16 2.3 Расщепление, % Vs, км/c 2.5 2.1 1.9 1.7 12 8 4 0 1.5 0 15 30 45 60 75 90 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град Vs2 0 15 30 45 60 75 90 Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град Vs1 Угол, при котором расщепление становится равным нулю, уменьшается до 20 градусов Выводы Разработанный для карбонатных нефтяных коллекторов метод определения по данным акустического каротажа объема и формы пустот (трещин и пор), участвующих в движении флюида, применим, если угол наклона оси скважины к плоскости трещин не превышает 33 градуса. При наличии прослоев глины диапазон углов наклона оси скважины к плоскости трещин, при котором метод применим, сужается и становится равным 0 - 20 градусов. Метод позволяет определять распределения емкости трещин и объемной концентрации пор по их аспектным отношениям. Метод дает возможность получить зависимость истинного расщепления от кажущегося, а также зависимость емкости трещин от расщепления (истинного и/или кажущегося). Данные зависимости могут использоваться для экспрессоценки емкости трещин по расщеплению, наблюдаемому при проведении акустического каротажа в карбонатных нефтяных коллекторах. Какой же выход из положения за границами применимости метода? Использовать ВСП!!! Спасибо за внимание!