Одним из наиболее важных методов получения базовой информации о свойствах горных пород является отбор керна и его последующая обработка в лабораториях. Этот метод довольно трудоемкий и затратный по времени [3].
По сравнению с отбором керна, электрические имиджи значительно сокращают время бурения, могут быть получены в интервалах не ограниченных по длине, обеспечивают точную увязку глубины и позволяют определять углы и азимуты элементов залегания отложений. Для оптимальной разработки трещиноватых резервуаров нефти необходимо знать структуру и характеристики трещиноватого пространства, для этого необходимо использовать максимальную информацию, комбинируя прямые и косвенные методы исследования скважин [2].
Исследования методом электрического микросканирования (ЭМС) были проведены в скважине 064D площади Каратобе-Южное на глубине 2640,0–2900,0 м для изучения структурных элементов и трещиноватости разреза.
Месторождение Каратобе Южное находится в Байганинском районе Актюбинской области Республики Казахстан. В 85 км к северо-востоку от района работ находится разрабатываемое месторождение Жанажол с действующим нефтепроводом. Ближайшей железнодорожной станцией является Караулкельды, расположенная в 110 км к западу от месторождения Каратобе Южное. Полезные ископаемые района работ представлены нефтью и строительными материалами: песком, глиной [4].
В результате проведенных геологоразведочных работ на месторождении Каратобе Южное выявлены нефтяные залежи верхнепермского возраста (продуктивные пласты — I, II, III, IV). Общая высота залежи составляет до 400 м, суммарная эффективная нефтенасыщенная толщина в кровельной части достигает 125 м. Залежи характеризуются невыдержанностью толщин продуктивных пластов по площади и по разрезу, наличием зон литологического замещения коллекторов слабопроницаемыми породами.
Исследования проводились комплексным прибором КарСар МС-D, в состав прибора входят: модуль сканера, модуль инклинометра и модуль гамма-каротажа (Рисунок 1).
Рис. 1. Общий вид прибора КарСар МС-D
Электрический микросканер (КарСар МС-D) способен регистрировать удельное электрическое сопротивление в диапазоне 0,2–5000 Ом* м.
Электроды КарСар МС-D расположены на 6 независимых прижимных башамках в верхней и нижней частях. В верхней секции башмаков расположено 72 электрода, в нижней секции — 72 электрода. B общей сложности регистрируютcя сопротивления нa 144 электродax.
Основные области применения КарСар МС-D включают: структурный анализ (определение структурных углов), оценку трещиноватости (ориентация системы трещин) и т. д. [6].
Обработка и интерпретация исследований ЭМС осуществляется с помощью программы КарСар — Optimus. Для качественной обработки данных и интерпретации, а затем для создания имиджей, необходимо выполнить следующие операции:
— Предварительная обработка
— Статический и динамический имиджи
— Фильтрация имиджа
— Восстановление имиджа
Предварительная обработка включает в себя: комбинацию данных, записанных по кабелю на поверхности и в памяти устройства; ввод магнитной коррекции; коррекция эксцентриситета; коррекция за отсутствие данных на отдельных электродах; эквализация (выравнивание) данных; сцепление и ориентация башмаков; логарифмическое масштабирование; гистограммное выравнивание.
В ЭМС используются два основных типа имиджей: статический и динамический. Графическое отображение результатов регистрации в виде цветовой развертки сопротивлений на внутренней поверхности скважины по всей исследуемой области называется статическим имиджем [1].
Статический имидж характеризует крупномасштабные изменения электрических свойств горных пород, например, крупные литостратиграфические и тектонические элементы разреза;
В результате цветовой нормализации в скользящем окне, ширина которого определяется интерпретатором (обычно 1 м), создаетсч динамический имидж с учетом различных уровней сопротивления горных пород. Динамический имидж более детально характеризует пласты в областях с очень высоким или низким сопротивлением, а также дифференцирует структурные и текстурные особенности горных пород.
Изменения удельного сопротивления в исследуемых отложениях представлены различными оттенками. Чем больше удельное сопротивление формации, тем светлее изображение на имидже (Рисунок 2).
Рис. 2. Статическое и динамическое масштабирование
Фильтрация имиджа выполняется для улучшения детализации структурных и текстурных особенностей горных пород, что позволяет более точно определить тип изолированных элементов и интервалы развития трещин (Рисунок 3).
Рис. 3. Результат фильтрации имиджа
Применение математических алгоритмов, основанных на достижениях в области цифровой обработки изображений, позволяет заполнить систематические пробелы и воссоздать полную картину ствола скважины. Напластования, в том числе с размытыми границами, трещины, в том числе высокоамплитудные, а также текстурные особенности горных пород, могут быть полностью реконструированы в отсутствующих областях имиджа (Рисунок 4) [3].
Рис. 4. Результат восстановления имиджа
Перед интерпретацией ЭМС на месторождении Южное Каратобе ставились следующие задачи:
— структурный анализ
— оценка трещиноватости
— определение направлений максимального и минимального горизонтальных напряжений.
Структурный анализ углов падения включает идентификацию границ пластов, а также статистический анализ распределения углов падения и направления падения границ пластов.
Круговая стереограмма показывает элементы залегания пластов в интервале исследования, на которой вершина круга — север и угол наклона возрастает от 0° в центре до 90° на внешней окружности.
Падение напластований в интервале исследований меняется преимущественно от Западного (З) до Юго-Западного (ЮЗ) направления. Минимальный угол падения составляет 0.4°, максимальный — 48.6°, средний — 15.4 (Рисунок 5).
Рис. 5. Стереограмма и гистограмма углов падения напластований в интервале 2640.0–2900.0м. Векторная диаграмма «Угол падения — Азимут падения» и Кумулятивная кривая углов падения пластов в интервале исследования
Анализ трещиноватости выявил, что трещины, выделяемые на ЭМС имиджах представлены высоко амплитудными синусоидами в вертикально пробуренных скважинах и низко амплитудными — в горизонтальных. Трещины могут быть условно разделены на естественные и созданные в процессе бурения. Естественные трещины, заполненные проводящим материалом, отмечаются на имидже темным цветом, заполненные непроводящим материалом — светлым цветом.
Большинство трасс трещин, заполненных проводящим материалом, видны на имидже не полностью, что говорит об их частичной раскрытости. Трещины, отнесенные к данной категории, могут быть как открытыми, запененными проводящим фильтратом бурового раствора, так и залеченными минералами с высокой проводимостью (например, глинистыми или пиритом) и не участвовать в фильтрации флюида при разработке.
В процессе бурения в скважине могут образовываться техногенные трещины и вывалы, направление которых напрямую связано с распределением напряжений у границ ствола.
Техногенные трещины — трещины, возникающие в процессе бурения. На имидже техногенные трещины проявляются в виде узких непрерывных полос или в виде наклонных штрихов на противоположных сторонах скважины.
Вывалы определяются как увеличение диаметра скважины по одной из ее осей в следствие обрушения стенок скважины. На имидже вывалы зачастую представляют собой прямоугольную структуру с плохим контрастом сопротивлений в силу ненадлежащего прижатия башмаков к стенкам скважины.
Наличие техногенных трещин или вывалов стенок скважины позволяет оценить направление максимального и минимального стресса.
В вертикальных и слабонаклонных скважинах, направление вывалов стенок скважины приурочено к направлению минимального горизонтального стресса, направление техногенных трещин — к направлению максимального горизонтального стресса (Рисунок 6).
Рис. 6. Схема образования техногенных трещин и вывалов стенок скважины
Комплексный анализ имиджей с другими геофизическими методами и результатами анализа основных данных, полученных с отбором керна, особенно полезен на первоначальных этапах разработки месторождения для построения более точной модели. Это позволяет адаптировать и оптимизировать рабочий процесс для решения узконаправленных задач и делает этот тип интеграции перспективным направлением для ГИС [2].
Стандартный комплекс методов ГИС не всегда позволяет полноценно изучить скважинное пространство. Развитие имиджинговых технологий при исследовании скважин дает возможность по-новому взглянуть на характеристики горных пород, особенности геологического строения месторождений [5].
В перспективе метод сопоставления данных керна и современных методов ГИС, такие как электрическое микросканирование, позволят получать информацию, уникальную для геофизических исследований скважин, поскольку для детального изучения коллекторов недостаточно методик, которые работают только в одном направлении.
Литература:
- Полушина А. Д., Абдуллин Р. Н., Рахматуллина А. Р. Исследование трещиноватости горных пород методом электрического микросканирования. — Каротажник № 10. — Тверь, 2013.
- Зрячих Е. С., Сергеев М. С., Чугаева А. А., Лапоногов А. М. Использование метода электрического микросканирования для привязки полноразмерного керна. — Вестник Пермского университета том 17 № 1 — Пермь, 2018.
- Бурков Ф. А. Геофизические исследования скважин: учебное пособие для СПО/Бурков Ф. А., Исаев В. И., Лобова Г. А. — Саратов: Профобразование, 2021.
- Правительство РК Закон РК «О недрах и недропользовании» от 24.06.2010г № 291-IV;
- Губина А. И.,Гуляев П. Н.,Сосина Е. В. Решение задач определения структурного наклона и азимута падения пластов, оценки трещиноватости коллекторов с помощью электрического микросканирования скважин. — СФЕРА — Пермь, 2018
- Микросканер скважинный КарСар MC-D: паспорт прибора. — Саратов, 2012
