Анализ эффективности методов радиометрии при выявлении и оценке характера насыщения коллекторов (на примере месторождений Западно-Сибирской равнины)

Анализ эффективности методов радиометрии при выявлении и оценке характера насыщения коллекторов (на примере месторождений Западно-Сибирской равнины)

Кафедра общей и прикладной геофизики

Курсовая работа

по ГИС на тему:

Анализ эффективности методов радиометрии при выявлении и оценке характера насыщения коллекторов

(на примере месторождений

Западно-Сибирской равнины)

Выполнил: студент группы 4151

Фоменко П. А.

Проверил: Неретин В. Д.

Петров Л. П.

Дубна, 2005

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

І. Характеристика ядернофизических и плотностных свойств горных пород и насыщающих их флюидов в разрезах Западно-Сибирской равнины.

ІІ. Технико-методические возможности методов радиометрии при выявлении и оценке характера насыщения коллекторов.

ІІІ. Основные геологические результаты применения методов радиометрии при выделении газонасыщенных пород и изучении строения залежей.

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время в пределах Западно-Сибирской равнины открыты все типы нефтегазовых залежей: газовые, газоконденсатные, нефтяные, газовые и газоконденсатные залежи с нефтяными оторочками, нефтяные с газовыми шапками.

Важная роль при изучении этих месторождений принадлежит геофизическим методам исследований. Поэтому решение вопроса повышения геологической эффективности геофизических методов на этапе разведочных работ приобретает исключительно важное народнохозяйственное значение.

Цель и задачи исследований. На основании анализа возможностей и обобщения результатов исследований отдельных геофизических методов с использованием данных по физическим свойствам горных пород усовершенствовать набор методов и методики выделения коллекторов и оценки характера их насыщения при поиске, разведке нефтяных и газовых месторождений Западно-Сибирской равнины.

Основные задачи исследований: 1) изучение ядернофизических, плотностных свойств горных пород и насыщающих их флюидов в разрезах Западно-Сибирской равнины; 2) выявление на основе анализа геологических данных и ядернофизических свойств горных пород возможностей отдельных геофизических методов по выделению и оценке характера насыщения коллекторов; 3) усовершенствование набора методов радиометрии и методик выделения коллекторов и оценки характера их насыщения на месторождениях нефти и газа Западной Сибири.

Практическая ценность и реализация. Практическое использование рекомендуемого набора и методики применения методов радиометрии позволяет существенно повысить достоверность промыслово-геофизической информации и в ряде случаев получить принципиально важные сведения о строении газонефтяных залежей.

I. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯДЕРНОФИЗИЧЕСКИХ И ПЛОТНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И НАСЫЩАЮЩИХ ИХ ФЛЮИДОВ В РАЗРЕЗАХ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ РАВНИНЫ

Показания нейтронных методов и данные скважинных гравиметрических наблюдений определяются соответственно нейтронными и плотностными характеристиками сред, окружающих скважинный прибор, и геометрией измерений. На знании нейтронных и плотностных характеристик горных пород основаны способы применения нейтронных методов и гравитационного каротажа, определение оптимальных условий измерений, установление связи показаний со свойствами изучаемых сред, количественная интерпретация.

Для выяснения основных закономерностей в изменении тепловых нейтронных свойств горных пород (времени жизни и коэффициента диффузии тепловых нейтронов), а также для правильного технико-методического применения импульсных нейтрон-нейтронных методов при литологическом расчленении разреза и определения характера насыщения коллекторов используются программы, реализующие на ЭВМ расчеты нейтронно-диффузионных характеристик минерального каркаса (скелета) горных пород по данным гранулометрического и минералогического состава, химического и спектрального анализов керна. Эти работы в свое время позволили определить оптимальные варианты расчетов нейтронно-диффузионных параметров скелета горных пород, показали, что значения времени жизни и коэффициента диффузии тепловых нейтронов, определенные расчетом по совокупности данных химического и спектрального анализов, в наибольшей степени соответствуют этим величинам, определенным по точечным замерам при импульсном нейтрон-нейтронном методе исследования скважин.

Значения времени жизни и коэффициента диффузии, рассчитанные по данным химического и спектрального анализов, могут быть применены для количественных расчетов тепловых нейтронных свойств горных пород.

Имеющиеся наиболее многочисленные анализы минералогического и гранулометрического состава пригодны для прослеживания только наиболее общих закономерностей в характере изменения тепловых нейтронных свойств и не должны применяться для количественных определений.

С помощью лабораторных анализов керна проверяются зависимости между содержанием глинистого материала и распределением минералов в гранулометрических фракциях. Результаты показывают, что калий содержится, в основном, в скелете породы как и наиболее низкоактивная составляющая - кварц и преобладающее количество минералов тяжелой фракции.

Отмечается сравнительно высокая естественная радиоактивность полимиктовых коллекторов. Как показал анализ, для коллекторов полимиктового состава вклад скелета в гамма-активность породы обычно превосходит вклад глинистого цемента. Этим объясняется практическое отсутствие связи между глинистостью и гамма-активностью рассматриваемых коллекторов. Искажающим фактором при оценке глинистости служит также общеизвестная изменчивость минералогического состава скелета и цемента проницаемых полиминеральных пород.

Содержание основных (без кварца) породообразующих минералов (полевые шпаты, слюды), а также минералов тяжелой фракции, определяющих уровень естественной радиоактивности породы, не подчиняется в Западно-Сибирской равнине каким-либо строгим закономерностям как в пределах отдельных литолого-стратиграфических подразделений, так и в целом по разрезу.

В результате изучения материалов спектрального количественного анализа установлено, что в распределении микроэлементов в породах различного литологического состава отсутствует какая-либо согласованность. Максимальные содержания отдельных микроэлементов могут быть приурочены к тому или иному типу пород вне всякой связи с литологией, гранулометрическим составом и глинистостью.

По данным лабораторных анализов отмечается, что радиоактивность пластовых вод, нефтей и газов по Западно-Сибирской равнине на один-два порядка ниже радиоактивности скелета породы и их вклад в общую радиоактивность пренебрежимо мал.

По составу глины Западно-Сибирской равнины являются полиминеральными. Основными минералами, составляющими глины, являются монтмориллонит, гидрослюда, их смешанно-слойные образования, каолинит, хлорит, иллит и другие. Так, естественная радиоактивность глин хлоритового состава может быть существенно ниже гамма-активности полимиктовых песчаников. Монтмориллонитовый и гидрослюдистый состав глин повышает их естественную радиоактивность. Во всех разведочных районах по разрезу отмечается пестрое чередование глин различного минералогического состава. Особенно непостоянны по минералогическому составу глинистые породы верхних частей разреза. Этим объясняются, в частности, отмечаемые в глинах верхнемелового возраста значительные изменения гамма-активности, практически перекрывающие весь диапазон изменения радиоактивности пород в разрезе.

По гамма-активности выделяется основной региональный репер-толща битуминозных глинистых отложений баженовской свиты на границе нижнемелового и юрского возраста. Естественная радиоактивность их достигает 20-80 мкР/ч, что значительно (до 5-20 раз) превышает уровень, соответствующий глинам.

Гамма-активность в условиях разрезов Западно-Сибирской равнины не зависит от характера насыщения пород, за исключением газонасыщенных коллекторов, где она отражает радиоактивность скелета и цемента пор. В газонасыщенных пластах регистрация гамма-квантов идет со сферы большего радиуса, чем в этих же пластах, но насыщенных жидкостями и гамма-активность их отражает радиоактивность скелета и цемента пор. При наличии проникновения в этих пластах гамма-активность искажена экранирующим влиянием проникшего фильтрата и начинает отражать коллекторские свойства пород (пористость, проницаемость). В водонасыщенных пластах гамма-активность наиболее тесно связана с коллекторскими свойствами пород. Поэтому лабораторные анализы естественной радиоактивности сухих образцов могут сравниваться с показаниями на диаграммах гамма-метода только в газонасыщенных интервалах при условии, что измерения гамма-активности проведены при отсутствии зоны проникновения фильтрата бурового раствора.

Тепловые нейтронные параметры горных пород определяются, в основном, химическим составом их каркаса (скелета) и свойствами флюидов, насыщающих пласт. В условиях разрезов Западно-Сибирской равнины при низкой минерализации пластовых вод и сложном минералогическом составе скелета существенное влияние на замеренные при импульсных нейтронных методах значения времени жизни тепловых нейтронов оказывает минеральный каркас.

На основании изучения нейтронно-диффузионных характеристик установлен широкий диапазон изменения тепловых нейтронных свойств скелета пород в зависимости от изменения соотношения основных породообразующих минералов и тяжелой фракции.

Отмечено, что в интервале палеогена и верхнего мела полиминеральные глины и полимиктовые песчано-алевритовые породы с высокими коллекторскими свойствами близки по водородосодержанию. Этим определяется их низкая контрастность при литологическом расчленении разреза по данным нейтронного каротажа (табл. 1).

В отложениях нижнего мела и юры диапазон изменения литолого-минералогического состава и водородосодержания пород расширяется. Коэффициент дифференциации гамма-метода достигает 1,5-2,5, нейтронно-диффузионных свойств - 1,7-2.5, что существенно повышает возможности нейтронного каротажа по литологическому расчленению этой части разреза.

Значительное водородосодержание трещиноватых битуминозных глин баженовской свиты на границе нижнемеловых и юрских отложений обусловливает слабую дифференциацию диаграмм нейтронного каротажа, хотя с их помощью могут быть прослежены некоторые особенности (зоны карбонатизации, углефикации, битуминизации и т.д.).

Минералы тяжелой фракции с аномальными нейтронными свойствами, содержание которых не превышает 0,5-1,0 % от общего веса, не оказывают существенного влияния на изменение времени жизни тепловых нейтронов в пласте. Поэтому значения времени жизни тепловых нейтронов контролируются глинистостью, соотношением основных породообразующих минералов и свойствами флюидов. Исключением являются битуминозные глины баженовской свиты, в которых повышено содержание элементов с аномальными нейтронными свойствами.

Показано влияние смены насыщающих флюидов на время жизни тепловых нейтронов для основных типов пород Западно-Сибирской равнины. Расчетные изменения времени жизни тепловых нейтронов в неглинистых песчаниках при смене в поровом пространстве воды газом достигают 20-55, нефти газом - 15-35, воды нефтью - 7-14 процентов. Для разделения газо-нефтеводонасыщенных пород могут эффективно использоваться стационарные нейтронные методы. Для разделения нефтеводонасыщенных пород необходимы импульсные нейтронные методы.

Таблица 1

Нейтронно-диффузионные параметры минерального каркаса (скелета) горных пород Западно-Сибирской равнины

Порода	Кол-во анализов	ск, мск	D ск 10-5, см2 / с
		Пределы изменения	Средние значения	Пределы изменения	Средние значения
Разрез I типа. Отложения сеноманского возраста. Русское месторождение
Песчаник	42	100-380	250	1,8-2,7	2,6
Алевролит	125	90-340	200	1,8-2,6	2,55
Глина	33	90-200	150	1,8-2,5	2,35
Разрез II типа. Отложения нижнемелового возраста. Самотлорское месторождение
Песчаник	550	300-500	350	2,2-2,8	2,55
Алевролит	550	200-400	300	2,2-2,8	2,5
Черногорское месторождение
Песчаник	16	190-270	240	2,43-2,6	2,52
Алевролит	37	150-260	190	2,45-2,65	2,5
Уренгойское месторождение
Песчаник	88	180-380	260	2,4-2,7	2,62
Алевролит	30	130-280	200	2,4-2,64	2,54
Глина	34	100-220	140	2,2-2,6	2,46
Известняк	7	190-270	230	2,5-2,7	2,6
Разрез III типа. Отложения нижнемелового и юрского возрастов. Салымское месторождение
Битуминозные глины	33	50-100	60	2,5-2,6	2,57

II. ТЕХНИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДОВ РАДИОМЕТРИИ ПРИ ВЫЯВЛЕНИИ И ОЦЕНКЕ ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ

По данным анализа естественной радиоактивности образцов горных пород и диаграмм гамма-метода установлены широкие возможности этого метода при изучении разрезов Западно-Сибирской равнины. Диаграмма гамма-метода может быть применена для разделения пород по их минералогическому составу. Так, при наличии в разрезе полимиктовых и кварцевых песчаников, последние выделяются низкими значениями гамма-активности. Глины по гамма-активности практически перекрывают весь диапазон изменения естественной радиоактивности песчано-алевритовых пород. Установлено, что преобладание монтмориллонита и гидрослюд приводит к повышению гамма-активности глин, хлоритовый состав этих отложений понижает естественную радиоактивность. Низкие значения радиоактивности опок и опоковидных глин позволяют производить выделение некоторых стратиграфических границ в отложениях палеогенового и верхнемелового возраста.
Среди других литологических разностей аномально низкими значениями радиоактивности выделяются угли и известняки. По гамма-методу уверенно разделяются породы фундамента. Высокими и аномально высокими значениями гамма-активности выделяются основные и ультраосновные породы и метаморфизованные сланцы. Возможность литологического расчленения разреза в зависимости от различия пород по минералогическому составу является самостоятельной информацией диаграмм гамма-метода. В ряде случаев эта информация не может быть получена по диаграммам других геофизических методов.
Толща битуминозных глин баженовской свиты на границе нижнемеловых и юрских отложений по гамма-методу выделяется как региональный репер при литолого-стратиграфическом расчленении разреза на меловые и юрские отложения. Этот репер является устойчивым в большинстве районов Западно-Сибирской равнины.
Данные гамма-метода могут привлекаться также при оценке характера насыщения и изучении коллекторских свойств пород. Показано влияние смены насыщающих флюидов на естественную гамма-активность коллекторов. Содержание газа в поровом пространстве коллектора значительно снижает общую плотность. Вследствие этого в коллекторах с высокой естественной гамма-активностью минерального каркаса и содержащих газ при невысоком давлении (сеноманские газовые залежи севера Западно-Сибирской равнины - Уренгойское, Медвежье и др.) гамма-метод может выделять газоносные пласты повышенными значениями естественной радиоактивности (рис. 1).

Условное обозначения:

Yп и Yгл - естественная радиоактивность соответственно пласта и опорных глин турона,

Н - расстояние пласта от ГВК, 1, 2 - соответственно газо- и водонасыщенные пласты.

Рис. 1. Естественная радиоактивность газонасыщенных песчаников в сравнении с водоносными. Уренгойская площадь

В практике геологоразведочных работ в связи со спецификой условий разреза Западно-Сибирской равнины (полимиктовый состав скелета пород, низкая минерализация пластовых вод, значительная промытость коллекторов, обусловливающая в целом низкие значения остаточной газо- и нефтенасыщенности, наличие коллекторов со сложной структурой порового пространства и т.д.) возникает ряд задач, которые не могут быть решены обычными объемами и применяемой методикой геофизических исследований. Расширение возможностей каротажа и вследствие этого дальнейшее повышение его эффективности и в целом повышение уровня геологоразведочных работ в подобных случаях достигается постановкой дополнительных исследований скважин по специальным программам, в отличие от стандартных, выполняемых во всех скважинах.

В разрезах Западно-Сибирской равнины отсутствуют региональные реперы по водородосодержанию. Вследствие этого нейтронные методы применимы, в основном, для разделения глин и песчано-алевритовых пород с целью изучения локальных структур. Высокопластичные глины выделяются минимальными показаниями нейтронного гамма-метода и метода плотности тепловых нейтронов, которые против размытых каверн могут еще более снижаться. Средние скорости счета против водонефтенасыщенных пластов выше на 20-50 процентов. Однако значительная глинистость коллекторов и их полимиктовый состав (скелет породы содержит значительное количество глинистых минералов, а следовательно и кристаллизационно связанной воды) снижают показания нейтронных методов. Это затрудняет литологическое расчленение разреза.

В целом при литологическом расчленении разреза нейтронные методы дают новую информацию к данным электрометрии, гамма-метода и существенно дополняют их.

Страницы: 1, 2

В соцсетях