Интерпретация данных ГТИ

Интерпретация геолого-технологической информации включает предварительное расчленение разреза по механическому каротажу, определение литологического состава пород и предварительное стратиграфическое расчленение разреза по шламу и керну.

По механическому каротажу выделяются пласты с различными физико-механическими свойствами, определяются глубина залегания пластов и их мощность. Методика интерпретации данных механического каротажа изложена ранее.

Каждая из выделенных по механическому каротажу границ пластов с учетом времени отставания контролируется по шламу, который считается основным и прямым источником информации о литологическом составе вскрываемых пород.

Литологическая диагностика шламовых смесей и методы построения литологической колонки исследуемого разреза. Литологическая характеристика проб шлама в первом приближении может быть получена на базе инструментально-визуальных методов, которые легко реализуются в рамках существующего технического вооружения оперативных ГТИ непосредственно на скважинах. С помощью приборов и оборудования современных станций ГТИ можно определять следующие параметры пород:

карбонатность и степень доломитизации (кальциметр);

величина нерастворимого остатка (кальциметр);

доли кварцевой и глинистой составляющих (микроскоп и кальциметр);

твердость (визуально по шкале «царапания»);

плотность (весы);

размер зерен, структура и текстура (микроскоп) и др.

То есть, отобранный шлам исследуется методами обязательного комплекса. Если полученная информация не позволяет провести литолого-стратиграфическое расчленение разреза, привлекаются дополнительные методы. Основные трудности при исследовании шлама обычно связаны с присутствием обвальных пород, содержание которых в пробах шлама может достигать 60-70% и долее. Геолог станции ГТИ должен активно использовать возможности повышения информативности шлама путем управления режимом вскрытия пластов. В перспективных интервалах для получения представительного шлама могут быть даны рекомендации об изменении нагрузки на долото и частоты его вращения, изменении режима промывки, улучшении свойств бурового раствора и т.д. Это позволяет увеличить крупность частиц шлама из разбуриваемой породы и уменьшить в отбираемых пробах содержание обвальной породы, что упрощает выделение в смеси основной породы и литологическое расчленение разреза посредством составления литологической колонки.

Существует несколько способов решения этой задачи.

Первый способ основан на фракционном анализе шлама. Физическая сущность метода заключается в том, что форма и размер частиц шлама зависят от режимно-технологических параметров бурения, литологии разбуриваемых пород, их физико-механических свойств (твердости, плотности, трещиноватости и т.д.), порового давления.

Фракционный анализ проводится по всему исследуемому разрезу с дискретностью в зависимости от решаемых задач и условий бурения. Для анализа используются почвенные сита СП-100 и др. с диаметром отверстий 1; 3; 5; 7 мм. Высушенный шлам просеивается через сита и разделяется на четыре фракции: Ф₁- с размером частиц 1,1-3,0 мм; Ф₂-3,1-5 мм; Ф₃-5,1-7мм; Ф₄- более 7 мм. Каждая фракция взвешивается, процентное содержание ее в пробе шлама определяется по формуле:

C_i=(m_шi/ m_ш)100,

где m_шi - масса шлама i-й фракции, г;

m_ш- общая масса четырех фракций анализируемого шлама, г.

По результатам фракционного анализа в масштабе глубин 1:500 или 1:200 строятся графики изменения содержаний Ф₁-Ф₄.

При интерпретации кривых изменения содержаний Ф₁-Ф₄ необходимо учитывать, что изменение фракционного состава шлама зависит от различных факторов:

- физико-механических свойств разбуриваемых пород,

- применяемой технологии бурения,

- режима промывки,

- свойств промывочной жидкости;

- режима бурения,

- типа применяемых буровых долот.

Выход из скважины шлама с размерами частиц менее 3 мм может быть обусловлен следующими причинами: недостаточной нагрузкой на долото, в результате которой происходит не объемное разрушение пород, а их поверхностное истирание; низким расходом бурового раствора, что приводит к зашламлению забоя скважины; применением долот истирающего типа.

В некоторых случаях (при бурении галогенных пород, рыхлых песчаников, плывунов, глин) выбуренный шлам растворяется в буровом растворе до его выхода на поверхность. Присутствие в буровом растворе шлама с размерами частиц более 7мм часто бывает обусловлено механическим или гидравлическим разрушением стенок скважины, в результате чего в затрубное пространство попадает большое количество породы. В этом случае частицы шлама обычно имеют прямоугольную форму и представлены глинистыми породами.

Литологическое расчленение разреза по изменению фракционного состава базируется на том, что при неизменяющемся режиме бурения, обеспечивающем объемное разрушение пород, размер частиц выбуренного шлама зависит от литологии разбуриваемых пород:

1. мягкие породы (рыхлые песчаники и известняки, глины, гипс, каменные угли) обычно представлены шламом фракций Ф₁;

2. породы средней твердости (песчаники с глинистым цементом, пористые известняки и доломиты, алевролиты и аргиллиты) чаще всего представлены шламом фракций Ф₂ и Ф₃;

3. очень твердые и твердые породы (окремнелые и метаморфизованные известняки, доломиты и песчаники, основные изверженные породы, ангидриты, окременелые глинистые сланцы) чаще всего представлены шламом фракций Ф₃ и Ф₄ .

На рис. 4(раздел 3.1.2) видно, что фракционный состав шлама существенно изменяется в зависимости от литологии пород. Известняки характеризуются преобладанием в шламе фракций Ф₂ и Ф₃. При разбуривании аргиллитов в шламе увеличивается более чем в 2 раза процентное содержание фракции Ф₄,а при проходке песчано-алевролитовой толщи в пробах резко возрастает доля частиц шлама фракции Ф₁. В нижней части разреза, после прохождения известняков, вновь увеличивается доля шлама фракции Ф₁. В нижней части разреза после прохождения известняков, вновь увеличивается доля шлама фракции Ф₄ . Наиболее эффективны при литологическом расчленении разреза фракции Ф₁ и Ф₄.

Обвальная порода выделяется после визуального просмотра шлама фракций Ф₃ и Ф₄ . Обычно она представлена шламом с размерами частиц 7-10 мм прямоугольной формы, из дальнейших анализов она исключается.

Второй способ выбора основной породы и литологического расчленения разреза базируется на использовании зависимостей между типом разреза и особенностями строения шламограмм. Практика работ показала, что существуют четыре основных типа разреза (рис.26).

Рис 26. Особенности шламограмм в зависимости от типа разреза

I тип - литологически однородная толща карбонатных или терригенных пород, мощность которой достигает десятков и сотен метров. Как правило, такому разрезу соответствует шламограмма, на которой концентрация основной породы составляет 80-100%. Обвальная порода составляет небольшую долю (до 20%) в составе смеси и равномерно распределяется по всему разрезу. Если разрез описываемого типа только что вскрыт, то на долю обвальной породы в составе смеси шлама может приходиться до 80-90%; по мере углубления забоя количество обвальной породы снижается, а основной -постепенно увеличивается до 80-100%.

II тип - чередование литологически однородных пластов средней мощности (15-40 м). На шламограмме наблюдается резкое увеличение (до 60-70%) концентрации отдельных литологических разностей пород. Первое появление данной литологической разности в пробе отмечается как ее кровля. Нижней границей является глубина, с которой концентрация исследуемой породы начинает снижаться.

III тип - частое чередование литологически разнородных пластов небольшой мощности (от 3-5 до 10-12 м). Обычно это чередование песчаников (реже известняков) с глинами, аргиллитами. Начало разбуривания каждого пласта фиксируется по появлению новой литологической разности, достигающей обычно 10 - 20%. Подошва пластов отмечается по уменьшению поступления в шламовую смесь соответствующей литологической разности.

IV тип - литологически разнородный разрез (с тремя-четырьмя литологическими разностями), сложенный рыхлыми породами, которые обусловливают образование значительных объемов обвальных пород (песчаников, известняков, глин и т.д.). Данный тип разреза характеризуется наличием в пробе шлама примерно одинаковых концентраций нескольких литологических разностей. Выделение основной породы и определение кровли и подошвы пластов по шламограмме становятся невозможными.

Полученные результаты показывают, что использование при интерпретации шламограмм указанных выше критериев позволяет в большинстве случаев правильно разобраться в строении довольно сложных разрезов. При этом эффективность выделения пластов составляет при работе в пределах разреза I типа -100%, II типа-76%, III типа-100%, а в среднем-92% (без учета случаев, когда шламограмма вообще не подается интерпретации (IV тип), частота встречаемости которых составляет примерно 12-15% всех рассмотренных типов шламограмм.

Стратиграфическое расчленение вскрываемых отложений производится путем сопоставления литологической колонки, т.е. фактического рабочего разреза, с проектным по ГТН и эталонно-прогнозным, построенным по результатам исследований пробуренных ранее скважин. При их относительной идентичности установление стратиграфических границ не вызывает затруднений. Если же разрезы не совпадают, то возраст разбуриваемых пород уточняется по опорным пластам, в качестве которых выбираются регионально выдержанные маркирующие горизонты. Они характеризуются однородностью литологического состава, физико-механических свойств пород и выдержанностью мощностей. В каждом регионе выделяются свои опорные пласты, указанные на прогнозном геологическом разрезе. При разбуривании "немых" и '"монотонных" отложений как терригенного, так и карбонатного состава в некоторых случаях стратиграфические границы устанавливаются путем выявления цикличности разреза. Выделение в разрезе так называемых седиментационных циклитов сводится к расчленению толщи пород на отдельные слои, имевшие характерный литологический состав, структурные особенности и определенные физико-механические свойства.

В терригенном разрезеседиментационный циклит выделяется обычно по изменению гранулометрического состава пород и представлен рядом (снизу вверх): гравелит-песчаник-алевролит-глина (аргиллит). В карбонатном разрезе циклиты выделяются по химическому составу, количеству органических остатков и содержанию глинистой примеси. В основании, карбонатного циклита обычно залегают глинистые известняки, выше - органогенные и более чистые карбонатные породы. Циклиты могут иметь локальное или региональное распространение и используются кроме литолого-стратиграфического расчленения для корреляции разрезов.

Литолого-стратиграфическое расчленение разреза окончательно корректируется по результатам ГИС.

Особое внимание при составлении разреза должно быть направлено на выявление несоответствия фактических и прогнозных границ пластов, их мощностей, наличия перерывов в осадконакоплении, тектонических нарушений, зон трещиноватости, появления битуминозных пород, т.е. всех тех признаков, по которым можно судить о литологических особенностях разреза и перспективах его нефтегазоносности. Привлечение информации по ранее пробуренным скважинам и ее интерпретация в комплексе с информацией, получаемой в процессе бурения, позволяют принять обоснованное решение об интервалах отбора керна.

Чтобы избежать пропуска маломощных или глубокозалегающих пластов, когда время движения шлама с забоя скважины до устья соизмеримо со временем разбуривания пласта, необходимо при признаках входа в пласт-коллектор, зарегистрированный по механическому каротажу, немедленно остановить бурение до выноса выбуренного шлама на поверхность и его анализа. Если анализ шлама подтверждает сделанное предварительное заключение о наличии коллектора, бурение продолжают с отбором керна.

При бурении с отбором керна параллельно производится и отбор шлама, чтобы более полно охарактеризовать интервал отбора в тех случаях, когда наблюдается низкий вынос керна. В перспективных интервалах, в которых предполагается отбирать образцы горных пород, отбор шлама необходимо проводить особенно тщательно с тем, чтобы впоследствии можно было рекомендовать наиболее интересные, с точки зрения нефтегазоносности, интервалы. При сопоставлении фактического разреза с прогнозным или проектным возможны значительные расхождения, которые могут быть вызваны резким изменением мощностей отдельных толщ, горизонтов, пластов, появлением новых толщ (горизонтов, пластов) или выпадением из разреза отдельных его частей, в том числе вследствие тектонических нарушений, размывов, других аномалий разреза. Обо всех выявленных несовпадениях разрезов оператор ГТИ ставит в известность геологическую службу УБР и бурового мастера для оперативной корректировки процесса бурения. В зависимости от характера изменения разреза даются рекомендации об изменении запланированных интервалов отбора керна, проведении гидродинамических испытаний, геофизических исследований скважины и др.