Литологическое расчленение разреза

Для построения разрезов скважин используется комплекс диаграмм различных геофизических методов. Построение разреза включает две операции: определение границ и мощностей отдельных пластов и оценку литологической характеристики выделенных однородных интервалов.

Для определения границ и мощностей пластов используются способы, при решении задач интерпретации диаграмм отдельных методов. Литологическая характеристика пород оценивается по сумме признаков, выявленных на диаграммах различных методов. Чем больше число признаков, характеризующих породу, установлено, тем точнее она может быть определена.

При комплексной геофизической интерпретации необходимо учитывать, что существующие методы дают физические признаки пород, часто являющиеся общими для разных отложений. В связи с этим в тех случаях, когда совершенно неизвестны ни минералогический состав, ни литологическая характеристика пород, следует строить условную колонку расчленения разреза по физическим признакам, которая затем уточняется по данным петрографических исследований образцов, извлеченных в процессе бурения скважины или боковым грунтоносом.

Рассмотрим стандартный комплекс ГИС для проведения литологического расчленения разреза ствола скважины. В данный комплекс входят основные методы ГИС:

1. Метод потенциала собственной поляризации (ПС),

2. Метод кажущего сопротивления (КС), в частности модификация метода потенциал зондом (ПЗ),

3. Метод естественной радиоактивности, гамма-гамма каротаж (ГК),

4. Метод радиометрии, нейтронный гамма каротаж (НГК),

5. Кавернометрия (ДС),

6. Метод электрометрии, боковой каротаж (БК),

7. Метод электрометрии, индукционный каротаж (ИК).

Рассмотрим определение понятия “коллектор-неколлектор” по каждому методы в отдельности. В нашем случае в качестве пласта коллектора возьмем песчанистый пласт, а в качестве пласта неколлектора возьмем глинистый пласт.

Метод потенциала собственной поляризации (ПС)

Основной причиной возникновения естественного электрического поля в скважинах является диффузия ионов на границах двух сред, содержащих растворы электролитов различной концентрации. Для большинства пород осадочного комплекса, представляющих собой дисперсные пористые среды, поры которых заполнены пластовой водой, скачки потенциалов на границах определяются также их адсорбционной способностью.

Линия глин – условно “0” линия, где потенциал ПС фактически не изменяется и имеет минимальное значение.

Линия песков – условная линия максимальных показаний по методу ПС, так как в песчаных пластах значение диффузионно-адсорбционного потенциала максимально.

На рисунке 1 приведен пример расчленения разреза ствола скважины по методу ПС, исходя из условных линий песка и глин. Из рисунка видно, что максимальные показания (значения близкие к линии песков) характерны для песчанистых пластов, а минимальные показания (значения близкие к линии глин) характерны для глинистых пластов. Если брать в рассмотрение карбонатные породы, то кривая ПС не как не выражена в этих породах.

 

 

Рисунок 1 – Литологическое расчленение разреза по методу ПС.

 

Как видно из рисунка 1 границы пластов коллекторов большой мощности по методу ПС проводят по половине амплитуды ΔU_пс, а в пластах малой мощности по 2/3 амплитуды ΔU_пс. Кривые ПС являются симметричными кривыми, поэтому и отбивка границ пластов идет по половине амплитуды для пластов большой мощности и по 2/3 амплитуды для пластов малой мощности.

 

Метод кажущего сопротивления (КС)

Как известно, электрическая проводимость горных пород может иметь электронный и ионный характер. Удельное электрическое сопротивление горных пород с ионной проводимостью зависит, главным образом, от количества содержащейся в них воды и степени ее минерализации, т.е. от коэффициента пористости породы k_п и удельного сопротивления пластовой воды ρ_в, которое приблизительно обратно пропорционально ее минерализации. В нефтегазонасыщенных породах только часть порового пространства занята водой, поэтому их удельное сопротивление больше, чем у пород водонасыщенных.

На рисунке 2 приведен пример расчленения разреза ствола скважины по методу КС.

 

 

Рисунок 2 – Литологическое расчленение разреза по методу КС.

 

Как видно из рисунка 2 границы пластов коллекторов большой мощности по методу КС проводят по половине амплитуды ρ_k, а в пластах малой мощности по 2/3 амплитуды ρ_k. Кривые КС в частности кривые потенциал–зонда являются симметричными, поэтому и отбивка границ пластов идет по половине амплитуды для пластов большой мощности и по 2/3 амплитуды для пластов малой мощности.

 

Гамма каротаж (ГК)

Гамма каротаж основан на изучении естественной радиоактивности горных пород. Их радиоактивность обусловлена наличием весьма малых количеств радиоактивных элементов — урана, тория, актиния, продуктов их распада, а также изотопа калия ⁴⁰К. Эти элементы находятся в осадочных породах в рассеянном состоянии.

Общая концентрация различных радиоактивных элементов в породах измеряется числом микромикрограмм-эквивалента радия на 1 г породы 1 ммг-экв Ra/г.

Теоретические кривые интенсивности излучения против пластов ограниченной мощности для всех методов радиометрии практически симметричны относительно середины пласта, если подстилающие и покрывающие породы обладают одинаковыми свойствами. При регистрации диаграмм интенсивности излучения I в скважинах наблюдаются искажения теоретических форм кривых в пластах ограниченной мощности за счет инерционности измерительного канала.

В связи с этим на форму кривой интенсивности I против тонкого пласта влияют скорость регистрации диаграммы υ и постоянная времени интегрирующей ячейки τ=RC, включенной на выходе измерительного канала. Для учета влияния этих факторов на амплитуду аномалии и форму кривой используются расчетные зависимости υ=ΔI/ΔI_∞=f(h).

В следствии выше сказано отбивка границ пластов по методу ГК проходит по максимуму или минимуму, то есть происходит смещение границ пластов, за счет влияния скорости регистрации диаграмм υ и постоянная времени интегрирующей ячейки τ, так же следует учитывать мощность пласта. Так как на мощный пласт влияние скорости минимально по сравнению с маломощным пластом.

На рисунке 3 приведен пример расчленения разреза ствола скважины по методу ГК.

 

Рисунок 3 – Литологическое расчленение разреза по методу ГК.

 

Как видно из рисунка 3 границы пластов коллекторов большой мощности по методы ГК проводят по половине амплитуды ΔI смещенный к минимуму в кровле и смещенный к максимуму в подошве, а в пластах малой мощности от минимума к максимуму. Максимальные показания метода ГК характерны для глинистых пластов, в песчаных пластах показания ГК незначительны, а в карбонатных породах показания метода ГК минимальны. Кривые ГК являются асимметричными кривыми, поэтому и отбивка границ пластов идет по половине амплитуды со смещением к экстремуму для пластов большой мощности и по экстремумам для пластов малой мощности.

 

Нейтронный гамма каротаж (НГК)

Нейтронные методы исследования скважин основаны на различной способности горных пород рассеивать и поглощать нейтроны. Нейтроны высоких энергий по выходе из источника замедляются до тепловых. Наиболее интенсивным замедлителем в породах является водород.

Медленные или тепловые нейтроны характеризуются большой вероятностью захвата их ядрами атомов элементов той среды, в которой происходит замедление. В породах типичного осадочного комплекса наиболее вероятной реакцией при захвате нейтрона является nγ–реакция радиационного захвата.

В результате nγ–реакции возникает радиационное гамма-излучение, которое является измеряемым параметром в нейтронном гамма-методе.

При исследовании скважин нейтронными методами регистрируется кривая изменения интенсивности излучения (гамма-излучения) с глубиной, выражаемой либо скоростью счета (имп/мин), либо в условных единицах (аналогичных водородному индексу), представляющих собой отношение интенсивности в данной точке разреза к интенсивности излучения в баке с пресной водой I/I_в.

Как и в предыдущем методе ГК, на показания диаграммы НГК влияют скорость регистрации диаграммы υ и постоянная времени интегрирующей ячейки τ. Поэтому отбивка границ пластов коллекторов проходит по аналогии с методом ГК.

На рисунке 4 приведен пример расчленения разреза ствола скважины по методу НГК.

 

Рисунок 4 – Литологическое расчленение разреза по методу НГК.

 

Как видно из рисунка 4 границы пластов коллекторов большой мощности по методы НГК проводят по половине амплитуды ΔI смещенный к максимуму в кровле и смещенный к минимуму в подошве, а в пластах малой мощности от максимума к минимуму. Среднее показания метода НГК характерны для песчанистых пластов, так как водородосодержание в данных пластах достаточно большое, в глинистых пластах показания НГК незначительны, а в карбонатных породах показания метода НГК максимальны. Кривые НГК являются асимметричными кривыми, поэтому и отбивка границ пластов идет по половине амплитуды со смещением к экстремуму для пластов большой мощности и по экстремумам для пластов малой мощности.

Кавернометрия (ДС)

Результатом измерения является кавернограмма — кривая, отражающая изменение диаметра скважины с глубиной.

По ряду геологических и технических причин фактический диаметр скважины отличается от номинального диаметра, т. е. от диаметра используемого долота. Увеличение диаметра обычно наблюдается при пересечении скважиной глин, глинистых пород, солей; уменьшение (в результате образования глинистой корки) — напротив проницаемых песчаников; номинальный диаметр — напротив плотных песчаников, известняков, доломитов.

Образование каверн в глинистых породах обусловлено проникновением бурового раствора в пласт и “набухание” в связи с тем, что глинистые породы являются высокопористыми породами. После “набухания” происходит осыпание этих пластов в ствол скважины.

Это обстоятельство позволяет использовать данные кавернометрия скважины для уточнения геологического разреза скважины и выделения в ней пластов-коллекторов.

На рисунке 5 приведен пример расчленения разреза ствола скважины по методу ДС.

 

Рисунок 5 – Литологическое расчленение разреза по методу ДС.

 

Как видно из рисунка 5 границы пластов отбиваются по пересечению кривой кавернограммы с номинальным диаметром скважины, как правило, номинальным диаметром в скважине является диаметр 0.216 м. Как выше было сказано, уменьшение диаметра соответствует пласту коллектору (проницаемым песчаникам), а увеличение диаметра соответствует пласту неколлектору (глин, глинистых пород, солей). В том случае если у нас диаметр равен номинальному диаметру, то это характерно для плотных пород или карбонатов.

 

Боковой каротаж (БК)

Экранированный зонд обеспечивает образование фокусированного пучка токовых линий, исходящих из центрального электрода А₀ зонда преимущественно в радиальном направлении, перпендикулярном к оси скважины. Этим в значительной мере исключается влияние на результаты измерений промывочной жидкости в скважине и вмещающих пласт пород.

Глубина исследования экранированными зондами зависит от типа зонда и параметра его фокусировки. Семиэлектродные зонды обладают наибольшей глубинностью, возрастающей с увеличением размера зонда L_б и q. Девятиэлектродные зонды (псевдобоковые ПБК) обладают средней глубинностью в связи с тем, что экранные электроды A₁B₁ и A₂B₂ фокусируют пучок токовых линий на небольшом от оси скважины расстоянии.

По сравнению с другими типами зондов экранированные зонды отличаются небольшой глубинностью, поскольку геометрический фактор удаленных от оси скважины частей пространства довольно быстро убывает. Поскольку пучок токовых линий фокусируется в радиальном направлении, ток от центрального электрода в пластах большой мощности проходит по трем последовательно соединенным проводникам: глинистому раствору, зоне проникновения и неизмененной части пласта.

На рисунке 6 приведен пример расчленения разреза ствола скважины по методу БК.

 

 

Рисунок 6 – Литологическое расчленение разреза по методу БК.

Как видно из рисунка 6 границы пластов коллекторов большой мощности по методу БК проводят по половине амплитуды ρ_k, а в пластах малой мощности по 2/3 амплитуды ρ_k. Кривые БК являются симметричными, поэтому и отбивка границ пластов идет по половине амплитуды для пластов большой мощности и по 2/3 амплитуды для пластов малой мощности.

 

Индукционный каротаж (ИК)

Индукционный метод является одним из электрических методов, предназначенных для исследования сухих скважин, скважин, заполненных нефтью, раствором на нефтяной основе или раствором низкой минерализации. Применение других методов электрометрии в указанных условиях невозможно или ограничено. Индукционные зонды, как и экранированные, относятся к установкам с фокусирующими устройствами, что позволяет улучшать разрешающую способность зондов по мощности и увеличивать глубинность исследования изучаемой среды по радиусу. Индукционными зондами изучают кажущуюся электропроводность пространства σ_k=1/ρ_k выражаемую в мСим/м.

Шкала диаграммы — линейная относительно кажущейся электропроводности и гиперболическая относительно кажущегося удельного сопротивления. При переводе шкалы σ_k в рк на диаграмме строится шкала, начинающаяся со значения ρ_k=∞ и не имеющая нулевой линии. Масштаб диаграммы индукционного метода для кажущегося сопротивления неравномерный, он растянут в области низких и резко загрублен в области высоких сопротивлений. Эта особенность ограничивает применение индукционного метода в разрезах с относительно высокой электропроводностью (от десятых долей до десятков Омм).

Индукционными зондами измеряют интенсивность вихревых токов, наводимых генераторной катушкой в окружающей зонд среде и текущих по окружностям, центры которых расположены на оси скважины. Если ось скважины перпендикулярна к границам пластов, линии вихревых токов не пересекают границ между отдельными средами (скважина, зона проникновения, неизмененная часть пласта, вмещающие породы).

На рисунке 7 приведен пример расчленения разреза ствола скважины по методу ИК.

 

Рисунок 7 – Литологическое расчленение разреза по методу ИК.

 

Как видно из рисунка 7 границы пластов коллекторов большой мощности по методу ИК проводят по половине амплитуды ρ_k, а в пластах малой мощности по 2/3 амплитуды ρ_k. Кривые ИК являются симметричными, поэтому и отбивка границ пластов идет по половине амплитуды для пластов большой мощности и по 2/3 амплитуды для пластов малой мощности.

Исходя из рассмотренных выше методов определения границ пластов по каждому методу в отдельности, мы можем судить, что границы по разным методам не совпадают друг с другом. Это вызвано многими факторами, в частности методикой проведения каждого метода, методикой интерпретации каждого метода и факторами, влияющими на каждый метод в отдельности и т.д.

Проведение комплексного расчленение разреза ствола скважины сводиться к определению границ пластов, по всем методам в совокупности. Отдавать предпочтения одному из методов нельзя, так как каждый метод работает для определенного типа разреза. В частности в терригенном разрезе (Западная Сибирь) очень хорошо работают электрические методы (КС, ПС), а в карбонатных разрезах (Татарстан) очень хорошо работают радиометрия (ГК, НГК). Увязка, как правило, идет в данных регионах уже непосредственно по этим методам все остальных кривых. Но в том случае если мы не знаем, чем сложен у нас разрез на данной территории мы не можем брать за основу один из методов. Поэтому мы должны оценивать границу пластов по всем представленным методам. Границы пластов должны подобрать таким образом, что бы они удовлетворяли всем методам.

На рисунке 8 приведен пример литологическое расчленение разреза по всем методам.

 

 

Рисунок 8 – Литологическое расчленение разреза по всем методам.

 

Обработка в Системе

 

1. Открыть ваш планшет, созданный в предыдущей работе.

2. Добавить колонку литологии. Колонку литологии можно добавить нажав кнопку .

3. В появившемся окне (Рисунок 9) выбрать пункт «Литология», нажав на кнопку .

 

Рисунок 9 – Вид окна выбора типа колонки.

 

4. В появившемся окне (Рисунок 10) следует нажать кнопку . В этом окне вводятся основные параметры по скважине, такие как: “Наименование площади (месторождения)”, “Номер скважины”, “Идентификатор типа колонки”, “Версия колонки”, “Ваши комментарии к данной колонке”, “Массив данных по колонке”.

Рисунок 10 – Вид окна настройки колонки “Литология” перед добавлением на планшет.

 

5. После чего следует поместить вашу колонку, как показано на Рисунке 8.

6. Для добавления пластов в колонку литология, следует нажать кнопку “Корректировка” .

7. По требованию “выделить колонку” следует выделить колонку «Литология» двойным нажатием левой кнопки мыши, после чего ваша колонка станет желтой. Далее следует нажать мигающую кнопку .

8. В правой части планшета появиться окно корректировки колонки (Рисунок 11).

Рисунок 11 – Вид окна корректировки колонки.

 

9. Для того чтобы добавить границу пласта следует нажать кнопку .

10.После чего при наведении на колонку “Литология” у вас возле курсора мыши появиться значок , который будет свидетельствовать о том, что вы можете добавить границу пласта. Далее на интересующем вас глубине нажмите левую кнопку мыши для добавления границы пласта (Рисунок 12). Таким образом, мы можем разделить весь разрез скважины по пластам.

 

Рисунок 12 – Вид планшета после добавления границы пласта.

 

11.После отбивки пластов, следует определить литологию каждого пласта, для этого на интересующем пласте нажать правой кнопкой мыши, после чего ваш пласт подсветится желтым цветом (Рисунок 13). Далее следует нажать на кнопку возле пункта Литология (Рисунок 14).

Рисунок 13 – Вид планшета при выделении пласта.

 

Рисунок 14 – Вид окна выбора пункта для раскрашивания.

 

12.В появившемся окне (Рисунок 15) выбираем нужную нам литологию, в нашем случае это песчанистый пласт, поэтому мы выберем “Песчаник”. После чего интервал нашего пласта примет штриховку пласта песчаника (Рисунок 16).

Рисунок 15 – Вид окна выбора Литологии.

 

Рисунок 16 – Вид пласта песчаника после определения штриховки.

 

13.Таким образом, мы можем разграничить весь ствол скважины, задав каждому пласту определенную штриховку литологии. Далее для удобства расчленения разреза следует нажать правой кнопкой мыши на колонке “Литология”.

14.В появившемся окне (Рисунок 17) следует поставить галочку возле пункта “Трассировочные лучи”, и в пункте выбрать “Черная толстая”.

 

Рисунок 17 – Вид окна свойств колонки “Литология”.

 

15.После чего у вас на планшете появятся трассирующие линии границ пластов, с помощью данных линий удобно проводить комплексную отбивку границ пластов.

16.В том случае если вы хотите сместить границу пласта, то вам следует выбрать кнопку . Для корректировки границы пласта следует подвести курсор мыши к интересующей вас границу в поле колонки “Литология”, зажмите левую кнопку мыши, после чего перемещайте в верх или низ вашу границу.

17.Для удаления ненужной границы пласта следует нажать кнопку , при наведении на колонку “Литология” у вас возле курсора мыши появиться значок , который будет свидетельствовать о том, что вы можете удалить границу пласта. Далее следует нажать левой кнопкой мыши на ненужную границу и она пропадет.

18.Ваша задача провести комплексное расчленение разреза вашего ствола скважины по литологии, на песчанистые и глинистые пласты.