Акустические (ультразвуковые) методы

Акустические методы основаны на измерении в скважине скоростей распространения упругих волн и интенсивности их затухания в горных породах.

Скорость распространения упругих волн v зависит от литологии (упругих свойств) минерального скелета пород, степени их цементации, пористости и характера насыщающей жидкости, а также от разности горного и пластового давлений.

Максимальные значения v характерны для ангидритов (6000 м/сек)г кристаллических пород (4500—6300 м/сек) и каменной соли (4500 15500 м/сек); минимальные — для воздуха (330 м/сек) и углеводородных газов (метан — 430 м/сек). Низкими скоростями распространения упруги золн характеризуются также нефть (1400 м/сек), вода и буровой раствор 1(1670—1760 м/сек). Глинам, песчаникам и известнякам соответствуют про­межуточные значения v, равные соответственно 1800—2400, 2000—300 Р200—5500 м/сек.

Скорость распространения упругих волн в горных породах возрастает с увеличением их цементации.

Связь скорости v с коэффициентом пористости kn пород приближенно описывается линейным уравнением:

где и — скорости волн в жидкости, заполняющей перовое простран­ство пород и минеральный скелет пород.

Влияние на величину v разности пластового и горного давлений ил­люстрируется значениями поправочных коэффициентов k, с помощью кото­рых при интерпретации результаты акустических исследований приводятся к значению скорости распространения упругих волн на глубине 3000 м:

Интенсивность затухания продольных волн особенно зависит от наличия в породах трещин и каверн, а также от газоносности пород, увеличиваясь с повышением этих параметров.

Исследования скважин акустическими методами практически сводятся к определению времени прохождения продольных волн от источника ультра­звуковых колебаний до их приемника или к определению времени прохо­ждения волн между двумя приемниками.

Область применения метода — литологическое расчленение разрезов скважин, определение пористости пород, выделение газоносных горизонтов, изучение скоростей распространения упругих волн с целью повышения точ­ности интерпретации данных сейсморазведки.

 

ФОТОТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Фототелеметрические методы базируются на изучении разреза скважин по данным фотографирования или просмотра ее стенок с помощью телевизи­онного устройства. Методы применимы лишь в случае возможности замены «бурового раствора перед спуском фото- или телекамеры прозрачной водой.

 

YI. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Геологическая интерпретация геофизических данных сводится к лито-логическому расчленению и корреляции разрезов скважин, выделению в них коллекторов и полезных ископаемых, к оценке коллекторских свойств горных пород и объема полезных ископаемых. Решение перечисленных задач в общем случае по данным только одного геофизического метода исследова­ния скважин затруднительно. Поэтому геологическая интерпретация гео­физических данных проводится комплексно, с применением нескольких методов.

 

ЛИТОЛОГИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ

Литологическое расчленение осадочных пород в разрезах нефтяных и газовых скважин обычно проводят по следующей схеме.

1. По данным стандартной электрометрии (кривым КС и СП) в разрезе исследуемой скважины выделяют терригенные и карбонатно-хемогенные породы. Последние характеризуются повышенными кажущимися сопроти­влениями и промежуточными, слабо дифференцированными значениями . В случае, если кривая СП отсутствует или плохо дифференцирована, карбонатно-хемогенные разности (кроме гипсов) выделяют по данным ней­тронного гамма-метода. Такого состава породы характеризуются повы­шенными интенсивностями .

2. По кривым СП, ГМ и кавернограмме терригенные разности расчленяют на песчанистые и глинистые. Песчаникам соответствуют минимальные значения интенсивности естественного гамма-излучения , отрицательные ано­малии и номинальный или несколько уменьшенный диаметр сква­жины. Глинам соответствуют положительные аномалии , максималь­ные значения и наличие каверн. Алевролиты и глинистые песчаники характеризуются номинальным диаметром скважины и промежуточными зна­чениями и . С увеличением глинистости величина умень­шается, а интенсивность увеличивается (рис. 51).

3. Литологическое расчленение карбонатно-хемогенной толщи проводят главным образом по данным радиометрии скважин и кавернограммам (рис. 52). На кривых ГМ хемогенные осадки (кроме калиевых солей) отме­чаются минимальными значениями ; отложения каменной соли и калий­ных солей выделяются на кавернограмме по увеличенному диаметру скважины. На кривых НГМ этим породам соответствует высокая интенсивность ; гипсы харак­теризуются аномально низкими значениями , а ангидриты, как правило, более высокими, чем у карбонатных разностей, значениями и . Расчлене­ние карбонатной толщи на из­вестняки и доломиты по данным промысловой геофизики затруд­нительно. Решение этой задачи возможно только после предва­рительного изучения геолого-геофизической характеристики исследуемого района.

 

Рис. 51. Пример литологического расчленения и выделения проницаемых разностей

в терригенном разрезе Татарии.

1 — песчаники нефтеносные; 2 — песчаники водоносные; 3 — алевролиты; 4 — глины; 5 — глины пес­чанистые; 6 — известняки; 7 —характерные аномалии на кривых МКЗ против проницаемых пластов. I — стандартная электрометрия; II — кавернограмма; III — микрозонды; IV — стандартная радио­метрия (V = 180 м/ч, t = 12 сек).

 

КОРРЕЛЯЦИЯ

Для корреляции разрезов скважин могут быть использо­ваны данные всех промыслово-геофизических методов. Выбор того или иного метода опреде­ляется специфическими усло­виями исследуемого района. В практике чаще всего корреля­ция проводится по данным стан­дартной электрометрии сква­жин.

В зависимости от целей кор­реляции последняя может про­водиться по площади или по профилям. Корреляция по площади проводится с целью изучения геофизической харак­теристики района и составления сводного геофизического разреза; корреляция по про­филям — с целью построения геологических профилей. В по­следнем случае при необходи­мости коррелируются и скважины, расположенные близ профиля. При этом разрезы скважины переносят на линию профиля по простиранию пород, если отсутствуют дизъюнктивные нарушения.

Сущность корреляции сводится к последовательному сопоставлению кривых, полученных геофизическими методами исследования скважин и прослеживанию на них отдельных реперных горизонтов. Обычно корреляция осуществляется в следующей последовательности.

1. На диаграммах выделяют основные реперы и соединяют кровлю и подошву пластов-реперов корреляционными линиями. В качестве основанных реперов выбирают пласты или пачки пластов, соответствующие определенным стратиграфическим горизонтам, а также имеющие значительную и выдержанную по району мощность и отмечающиеся на геофизических кривых характерными резко выраженными аномалиями.

В терригенных отложениях наилучшими реперами являются регио­нально выдержанные известняки и плотные песчаники, отмечающиеся повышенными кажущимися сопротивлениями и высокими интенсивностями радиационного гамма-излучения; хорошими реперами являются мощные пласты однородных глин, отмечающихся низкими сопротивлениями максимальными интенсивностями естественного гамма-излучения , поло­жительными аномалиями и увеличением диаметра скважины. Ре­перами в некоторых случаях могут служить выдержанные пачки прони­цаемых песков и песчаников, отмечающиеся пониженными интенсивностями и отрицательными аномалиями , однако при выделении их необ­ходимо учитывать возможность изменения по исследуемой площади степени заглинизированности репера.

В карбонатных отложениях наилучшими реперами являются пласты и пачки песчано-глинистых пород, которым соответствуют низкие значения и отрицательные аномалии ; хорошие реперы — пласты гипсов, характеризующиеся минимальной интенсивностью , и пласты плотных известняков и ангидритов, отмечающиеся повышенными значениями и . В некоторых случаях реперами могут служить не пласты, а их кон­такты, или границы перехода от одних отложений к другим, характеризу­ющиеся резко отличными физическими свойствами.

2. Между основными реперами выделяют второстепенные реперы и между последними проводят корреляционные линии. При необходимости привлекают данные геофизических методов, не используемые при выделе­нии основных реперов.

Изменение мощностей отдельных свит, исчезновение отдельных реперов или их повторение, наблюдающиеся при корреляции, свидетельствуют о наличии в исследуемом разрезе поверхностей эрозии, трансгрессивных несогласий или разрывных нарушений.

Наличие поверхностей эрозии отмечается резкими изменениями мощ­ностей от скважины к скважине и замещением размытых отложений другими, же встречающимися в разрезах соседних скважин.

Трансгрессивное несогласие отмечается закономерным изменением по площади мощностей отдельных свит и постепенным выпадением реперов, а также изменением углов падения вышележащих пластов.

Разрывные нарушения отмечаются местными изменениями мощностей отдельных свит, выпадением (при сбросах) или повторением (при взбросах) реперов.

Результаты корреляции представляют в виде корреляционных схем или геолого-геофизических профилей. В первом случае глубину залегания кровли или подошвы одного из основных пластов-реперов принимают за условную нулевую отметку. По этой отметке в дальнейшем сопоставляют диаграммы. При построении геолого-геофизических профилей диаграммы сопоставляют с учетом альтитуд скважин и их искривления.

 

ВЫДЕЛЕНИЕ КОЛЛЕКТОРОВ

В терригенных отложениях проницаемые горизонты выделяют по кри­вым СП, ГМ, микрозондирования и вызванных потенциалов. Проницаемым разностям соответствуют: отрицательные аномалии , низкие значения , расхождение кривых микропотенциал- и микроградиент-зондирова­ния и низкие значения аномалий на кривых ВП. На проницаемость пластов указывает также проникновение фильтрата бурового раствора, отмечаемое по БЭЗ.

В карбонатных отложениях выделение коллекторов более сложно и зависимости от их структурно-текстурных особенностей проводится по определенному комплексу геофизических методов.

В отложениях с первичной (гранулярной) пористостью проницаемые карбонатные разности выделяют по низким кажущимся сопротивлениям на кривых малых зондов (в том числе микрозондов); дополнительно проницаемые высокопористые карбонатные разности характеризуются пониженными интенсивностями естественного и радиационного гамма-излучения и уменьшением диаметра скважины. На кривых СП этим разностям часто соответствуют отрицательные аномалии . В отложениях с каверноз-ной и макротрещиноватой пористостью проницаемые разности также выде­ляют по низким кажущимся сопротивлениям на кривых малых зондов и по пониженным значениям и . Хорошо выделяются эти разности на кривых метода продолжительности проходки. Кавернозным участкам часто соответствуют провалы инструмента и поглощение бурового рас­твора.

В отложениях с микротрещинной пористостью проницаемые разности выделяют по комплексу электрических и радиоактивных методов; на кривых микрозондирования эти разности отличают по более низким сопротивлениям, а на кривых радиометрии скважин — по более низким значениям интенсив­ности естественного гамма-излучения и пониженным интенсивностям по сравнению с плотными породами; дополнительным, но не обязатель­ным признаком является отмечаемое на кавернограмме уменьшение диаметра скважин. В кавернозно-трещиноватых карбонатных отложениях наиболее однозначное выделение проницаемых разностей возможно по ано­мально высоким значениям на кривых метода изотопов. В тех случаях, когда текстурные особенности карбонатного разреза не из­вестны, проницаемые разности выделяют по результатам совместной интер­претации данных электрических и радиоактивных методов с привлечением и других геофизических методов.