Исследование коллекторского потенциала текстурно-неоднородных коллекторов
Акиньшин А.В., Эфа Л.Л.,
Шульга Р.С.
Шульга Р.С.
Тюменский нефтяной
научный центр, Тюменский индустриальный университет
В работе рассматриваются результаты определения фильтрационно-емкостных свойств, гранулометрического состава и удельного электрического сопротивления, выполненные на уникальной коллекции образцов керна, характеризующей всю неоднородность горных пород — от максимально чистых коллекторов до чистых глин с равным шагом по степени слоистости. По результатам анализа делаются выводы о коллекторских свойствах горных пород, применимости методик определения доли глинистых прослоев и степени электрической анизотропии заглинизированных прослоев.
Введение
Исследованием текстурной неоднородности и ее влиянием на коллекторские свойства горных пород занимаются уже давно. Самая известная методика интерпретации геофизических исследований скважин — методика Томаса-Штайбера был опубликована в 1975 г.
[1]. Отечественные разработки начинаются примерно с того же времени и довольно часто были посвящены известным отложениям «рябчика» Самотлора [2, 3 и др.]. Позже в начале 2000х годов основной интерес был сосредоточен на викуловских отложениях Краснолениского свода [4, 5 и др.].
Необходимо отметить, что ранее в основе всех методик интерпретации лежал единый принцип — пластопересечения, выделяемые по геофизическим исследованиям, состоят из прослоев непосредственно коллекторов и прослоев глин. Причем в методике Томаса-Штайбера прямо оговорено, что глина должна быть мономинеральной.
В настоящее время благодаря масштабным и более достоверным исследованиям керна [4, 5] было показано, что прослои «глин» не являются глинами, а представлены заглинизарованными алевролитами. Благодаря чему был поднят вопрос – являются ли они действительно неколлекторами?
Этот вопрос является действительно принципиальным, т.к. оказывает главенствующее влияние при разработке петрофизической модели текстурно-неоднородных коллекторов.
Ранее в работе [6] уже было показано на примере нескольких отложений, что заглинизированные прослои характеризуются коэффициентом пористости ниже граничного значения, а присутствующие в них остаточные углеводороды генерируются исключительно углистым детритом и не связаны с процессами фильтрации.
Однако другими исследователями [7] был предложен тезис о том, что заглинизированные прослои, являясь неколлекторами могут «отживать» из себя воду при разработке залежи, в связи с падением давления в пропластках-коллекторах. Такой тезис был выдвинут при настройке гидродинамической модели на историю разработки залежи. То есть предположение о возможности «отжимания» воды глин объясняло темпы обводнения скважин.
Данная работа является продолжением ранних работ [6, 8] по исследованию текстурно-неоднородных работ и направлена на снятие обозначенных вопросов.
[1]. Отечественные разработки начинаются примерно с того же времени и довольно часто были посвящены известным отложениям «рябчика» Самотлора [2, 3 и др.]. Позже в начале 2000х годов основной интерес был сосредоточен на викуловских отложениях Краснолениского свода [4, 5 и др.].
Необходимо отметить, что ранее в основе всех методик интерпретации лежал единый принцип — пластопересечения, выделяемые по геофизическим исследованиям, состоят из прослоев непосредственно коллекторов и прослоев глин. Причем в методике Томаса-Штайбера прямо оговорено, что глина должна быть мономинеральной.
В настоящее время благодаря масштабным и более достоверным исследованиям керна [4, 5] было показано, что прослои «глин» не являются глинами, а представлены заглинизарованными алевролитами. Благодаря чему был поднят вопрос – являются ли они действительно неколлекторами?
Этот вопрос является действительно принципиальным, т.к. оказывает главенствующее влияние при разработке петрофизической модели текстурно-неоднородных коллекторов.
Ранее в работе [6] уже было показано на примере нескольких отложений, что заглинизированные прослои характеризуются коэффициентом пористости ниже граничного значения, а присутствующие в них остаточные углеводороды генерируются исключительно углистым детритом и не связаны с процессами фильтрации.
Однако другими исследователями [7] был предложен тезис о том, что заглинизированные прослои, являясь неколлекторами могут «отживать» из себя воду при разработке залежи, в связи с падением давления в пропластках-коллекторах. Такой тезис был выдвинут при настройке гидродинамической модели на историю разработки залежи. То есть предположение о возможности «отжимания» воды глин объясняло темпы обводнения скважин.
Данная работа является продолжением ранних работ [6, 8] по исследованию текстурно-неоднородных работ и направлена на снятие обозначенных вопросов.
Методы исследования
Ранее опубликованные работы были основаны на исследовании большого количества (более 200 шт) кубических образцов керна (рис. 1) и специальной коллекции образцов нестандартной формы, целенаправленно отобранных из заглинизироанных прослоев.
Рис. 1. Пример обработки фотографий кубических образцов
В продолжение этого направления исследований была отобрана уникальная коллекция из 15 кубических образцов керна из юрских отложений уватского региона. Её уникальность заключается, в том, что места отбора кубических образцов выбирались так, чтобы охарактеризовать всю неоднородность горных пород — от максимально чистых коллекторов до чистых глин с равным шагом по степени слоистости. При этом текстура всех образцов (кроме массивных) характеризуется как микрослоистые — мощности прослоев от 1 до нескольких миллиметров (рис. 2). Образцы с мезослоистостью (мощность больше 1 см) не отбирались.
Рис. 2. Текстуры образцв керна
На этих образцах были выполнены следующие исследования: определение коэффициента пористости, определение коэффициента проницаемости в трех направлениях, определение удельного электрического сопротивления в трех направлениях, определение гранилометрического состава и количественная оценка доли заглинизированных прослоев (Хгл). Однако на образце с Хгл = 1 выполнены только определения коэффициента пористости.
Все упомянутые исследования выполнялись по принятым стандартным методикам в атмосферных условиях. Определение доли заглинизированных прослоев выполнялось в программном комплексе TextureRock [9].
Уникальным является и тот факт, что определения коэффициента проницаемости выполнены на образцах с долей заглинизированных прослоев до 80 %. В выполненных ранее работах такие определения выполнялись только до доли 60 % и не участвовали в анализе, т.к. характеризовались биотурбированное текстурой.
Все упомянутые исследования выполнялись по принятым стандартным методикам в атмосферных условиях. Определение доли заглинизированных прослоев выполнялось в программном комплексе TextureRock [9].
Уникальным является и тот факт, что определения коэффициента проницаемости выполнены на образцах с долей заглинизированных прослоев до 80 %. В выполненных ранее работах такие определения выполнялись только до доли 60 % и не участвовали в анализе, т.к. характеризовались биотурбированное текстурой.
Результаты
Результаты исследований представлены на рисунке 3. Наблюдается закономерное изменение свойств горных пород с увеличением доли глинистых прослоев: увеличивается глинистость и алевритистость, уменьшается коэффициент пористости и проницаемости, растет удельное электрическое сопротивление.
Рис. 3. Результаты исследования
Обсуждение
Первое что хотелось проверить — это применимость модели Томаса-Штайбера для этих отложений. На рисунке 4 показано наложение фактических данных на теоретическую палетку. При расчете в качестве пористости чистого песчаника принята величина 15 %, глины — 5 %, коэффициент глинистости глин принят 100 %.
Рис. 4. Палетка Томаса-Штайбера
Как можно видеть, палетка не удовлетворительно описывает облако точек — расчетная доля заглинизированных прослоев для большей части образцов не превышает 20 %, хотя доля по образцам достигает 80 %.
Для дальнейшего сопоставления была скорректирована величина глинистости заглинизированных прослоев в палетке Томаса-Штайбера (рис. 5). На основании керновых определений для чисто глинистых образцов была принята величина равная 34 % (путем интерполяции на рис. 3а). Однако палетка также недостоверно описывает реальные эксперименты.
Для дальнейшего сопоставления была скорректирована величина глинистости заглинизированных прослоев в палетке Томаса-Штайбера (рис. 5). На основании керновых определений для чисто глинистых образцов была принята величина равная 34 % (путем интерполяции на рис. 3а). Однако палетка также недостоверно описывает реальные эксперименты.
Рис. 5. Скорректированная палетка Томаса-Штайбера
Далее была проверена формула из работы [10] в варианте использования коэффициента пористости вместо относительно параметра самопроизвольной поляризации (рис. 6 и 7).
Рис. 6. Сопоставление фактических данных с палеткой рассчитанной на основе формулы (1)
Рис. 7. Сопоставление фактических данных с рузельтатами расчета по формуле (1)
где a=0,5 — коэффициент, учитывающий вклад α_ПС в оценку,
b=2 — коэффициент, учитывающий влияние дисперсной глинистости на αПС,
c=0,5 — коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости αПС от χ,
d=0,5 — коэффициент, учитывающий вклад ∆JГК в оценку,
e=1,62 — коэффициент, учитывающий радиоактивность глинистой компоненты,
f=1,5 — коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости ∆JГК от χ.
В оригинальной формуле используется двойной разностный параметр гамма-каротажа, который был заменен на коэффициент глинистости. Для этого параметр e формулы был использован равный 5 — при таком коэффициенте двойному разностному параметру гамма-каротажа равному 1 соответствует коэффициент глинистости 34 %, определенный для чистых глинистых образцах.
Как видно из приведенного рисунка, предложенная формула удовлетворительно описывает облако точек. Что говорит о правомерности ее применения при петрофизическом моделировании.
Следующее на чем необходимо остановиться — это сопоставление фильтрационно-емкостных свойств и доли глинистых прослоев и включений.
Как уже было отмечено выше, в выполненных ранее работах в анализе участвовали образцы с долей заглинизированных прослоев до 30 %. Остальные образцы были отбракованы из-за биотурбированный текстуры или разрушились в процессе исследования.
Из сопоставлений (рис. 3г, д) следует, что наблюдается закономерное уменьшение коэффициента пористости — при Хгл > 0,5, коэффициент пористости имеет величину ниже граничной. Что опять же подтверждает уже установленный факт, что заглинизированные прослои не являются коллекторами.
Но при этом коэффициент проницаемости параллельно напластованию закономерно уменьшается до величины Хгл > 0,3 и затем практически не изменяется и соответствует граничному значению. Это может говорить о том, что даже при высокой степени слоистости горная порода может сохранять фильтрационный потенциал.
Остается открытым вопрос о возможности фильтрации углеводородов через такие горные породы (Хгл > 0.3). Исходя из работ [4–6, 11, 12] такие прослои характеризуются отсутствием свечения и увеличением обводнения продукции при разработке [6]. Для попытки ответить на этот вопрос на рассматриваемой коллекции образцов кубических керна планируется продолжение исследований — планируется капиллярные исследования.
Еще один факт, который требует внимания — это замеренная анизотропия заглинизированных прослоев (рис. 3в), которая составляется 2,5 (сопротивление в перпендикулярном направлении деленное на сопротивление в параллельном направлении). При этом величина анизотропии коллекторов около 1,2.
b=2 — коэффициент, учитывающий влияние дисперсной глинистости на αПС,
c=0,5 — коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости αПС от χ,
d=0,5 — коэффициент, учитывающий вклад ∆JГК в оценку,
e=1,62 — коэффициент, учитывающий радиоактивность глинистой компоненты,
f=1,5 — коэффициент, учитывающий нелинейность зависимости ∆JГК от χ.
В оригинальной формуле используется двойной разностный параметр гамма-каротажа, который был заменен на коэффициент глинистости. Для этого параметр e формулы был использован равный 5 — при таком коэффициенте двойному разностному параметру гамма-каротажа равному 1 соответствует коэффициент глинистости 34 %, определенный для чистых глинистых образцах.
Как видно из приведенного рисунка, предложенная формула удовлетворительно описывает облако точек. Что говорит о правомерности ее применения при петрофизическом моделировании.
Следующее на чем необходимо остановиться — это сопоставление фильтрационно-емкостных свойств и доли глинистых прослоев и включений.
Как уже было отмечено выше, в выполненных ранее работах в анализе участвовали образцы с долей заглинизированных прослоев до 30 %. Остальные образцы были отбракованы из-за биотурбированный текстуры или разрушились в процессе исследования.
Из сопоставлений (рис. 3г, д) следует, что наблюдается закономерное уменьшение коэффициента пористости — при Хгл > 0,5, коэффициент пористости имеет величину ниже граничной. Что опять же подтверждает уже установленный факт, что заглинизированные прослои не являются коллекторами.
Но при этом коэффициент проницаемости параллельно напластованию закономерно уменьшается до величины Хгл > 0,3 и затем практически не изменяется и соответствует граничному значению. Это может говорить о том, что даже при высокой степени слоистости горная порода может сохранять фильтрационный потенциал.
Остается открытым вопрос о возможности фильтрации углеводородов через такие горные породы (Хгл > 0.3). Исходя из работ [4–6, 11, 12] такие прослои характеризуются отсутствием свечения и увеличением обводнения продукции при разработке [6]. Для попытки ответить на этот вопрос на рассматриваемой коллекции образцов кубических керна планируется продолжение исследований — планируется капиллярные исследования.
Еще один факт, который требует внимания — это замеренная анизотропия заглинизированных прослоев (рис. 3в), которая составляется 2,5 (сопротивление в перпендикулярном направлении деленное на сопротивление в параллельном направлении). При этом величина анизотропии коллекторов около 1,2.
В данной статье исследовались текстурно-неоднородные отложения с высоким содержанием глины. Были изучены кубические образцы керна и специальная коллекция образцов нестандартной формы, целенаправленно отобранных из заглинизированных прослоев. Результаты исследований показали закономерное изменение свойств горных пород с увеличением доли глинистых прослоев: увеличивается глинистость и алевритистость, уменьшается коэффициент пористости и проницаемости, растет удельное электрическое сопротивление. Была также проверена применимость модели Томаса-Штайбера для этих отложений, но она не удовлетворительно описывала облако точек.
1. Наблюдается неудовлетворительное описание полученных результатов экспериментов на отобранной коллекции керна моделью Томаса-Штайбера.
2. Для повышения точности определения доли заглинизированных прослоев предлагается использование эмпирической формулы.
3. Заглинизированные прослои характеризуются неколлекторами, но горные породы с высокой долей заглинизированных прослоев сохраняют фильтрационных потенциал. При этом возможность фильтрации через них углеводородов требует дальнейших исследований.
2. Для повышения точности определения доли заглинизированных прослоев предлагается использование эмпирической формулы.
3. Заглинизированные прослои характеризуются неколлекторами, но горные породы с высокой долей заглинизированных прослоев сохраняют фильтрационных потенциал. При этом возможность фильтрации через них углеводородов требует дальнейших исследований.
1. Thomas E.C., Stieber S.J. The distribution of shale in sandstones and its effect upon porosity. Transactions of the SPWLA 16th annual logging symposium, 1975,
15 p. (In Eng).
2. Басин Я.Н., Злотников М.Г., Новгородов В.А. и др. Методы радиоактивного и электрического каротажа при определении подсчетных параметров в песчано-глинистых полимиктовых разрезах. М.: ВИЭМС, 1983. 47 с.
3. Вендельштейн Б.Ю., Резванов Р.А. Геофизические методы определения параметров нефтегазовых коллекторов (при подсчете запасов и проектировании разработки месторождений). М.: Недра, 1978. 318 с.
4. Исакова Т.Г., Дьяконова Т.Ф., Носикова А.Д. и др. Новые представления о модели коллектора викуловской свиты Красноленинского месторождения (Западная Сибирь) // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2020. № 3. С. 66–74.
5. Акиньшин А.В. Повышение точности определения подсчетных параметров текстурно-неоднородных песчано-алеврито-глинистых коллекторов по данным геофизических исследований скважин (на примере викуловских отложений Красноленинского свода). Автореферат. Тюмень: 2013. 16 с.
6. Акиньшин А.В., Родивилов Д.Б., Яценко В.М. и др. Детальное изучение литолого-петрофизических свойств текстурно-неоднородных терригенных коллекторов Западной Сибири // Нефтяное хозяйство. 2023. № 6. С. 16–19.
7.7 Черемисин Н.А., Рзаев И.А., Алексеев Д.А. Влияние пространственной связности и фильтрационно-емкостных свойств неколлекторов и глин на разработку месторождений // Нефтяное хозяйство. 2015. № 11. С. 32–35.
8. Акиньшин А.В., Родивилов Д.Б., Васютинский Е.В. Усовершенствование методики определения доли заглинизированных прослоев по данным геофизических исследований скважин в текстурно-неоднородных коллекторах // Каротажник. 2022. № 6. С. 30–37.
9. Акиньшин А.В. Метод определения площади текстурных компонентов на фотографиях керна текстурно-неоднородной горной породы // Нефтяное хозяйство. 2016. № 1. С. 28–31.
10. Акиньшин А.В., Кантемиров Ю.Д. Практическое руководство по интерпретации геофизических исследований скважин. Тюмень: ООО “Тюменский нефтяной научный центр”, 2021. 124 с.
11. Жижимонтов И.Н., Махмутов И.Р., Евдощук А.А., Смирнова Е.В. Анализ причин неоднородного насыщения низкопроницаемых ачимовских отложений на основе петрофизического моделирования // Нефтяное хозяйство. 2022. № 3. С. 30–35.
12. Касаткин В.Е., Гильманова Н.В., Москаленко Н.Ю. и др. Анализ текстурной неоднородности ачимовских резервуаров Имилорского месторождения при оценке характера насыщения // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2016. № 11. С. 18–23.
15 p. (In Eng).
2. Басин Я.Н., Злотников М.Г., Новгородов В.А. и др. Методы радиоактивного и электрического каротажа при определении подсчетных параметров в песчано-глинистых полимиктовых разрезах. М.: ВИЭМС, 1983. 47 с.
3. Вендельштейн Б.Ю., Резванов Р.А. Геофизические методы определения параметров нефтегазовых коллекторов (при подсчете запасов и проектировании разработки месторождений). М.: Недра, 1978. 318 с.
4. Исакова Т.Г., Дьяконова Т.Ф., Носикова А.Д. и др. Новые представления о модели коллектора викуловской свиты Красноленинского месторождения (Западная Сибирь) // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2020. № 3. С. 66–74.
5. Акиньшин А.В. Повышение точности определения подсчетных параметров текстурно-неоднородных песчано-алеврито-глинистых коллекторов по данным геофизических исследований скважин (на примере викуловских отложений Красноленинского свода). Автореферат. Тюмень: 2013. 16 с.
6. Акиньшин А.В., Родивилов Д.Б., Яценко В.М. и др. Детальное изучение литолого-петрофизических свойств текстурно-неоднородных терригенных коллекторов Западной Сибири // Нефтяное хозяйство. 2023. № 6. С. 16–19.
7.7 Черемисин Н.А., Рзаев И.А., Алексеев Д.А. Влияние пространственной связности и фильтрационно-емкостных свойств неколлекторов и глин на разработку месторождений // Нефтяное хозяйство. 2015. № 11. С. 32–35.
8. Акиньшин А.В., Родивилов Д.Б., Васютинский Е.В. Усовершенствование методики определения доли заглинизированных прослоев по данным геофизических исследований скважин в текстурно-неоднородных коллекторах // Каротажник. 2022. № 6. С. 30–37.
9. Акиньшин А.В. Метод определения площади текстурных компонентов на фотографиях керна текстурно-неоднородной горной породы // Нефтяное хозяйство. 2016. № 1. С. 28–31.
10. Акиньшин А.В., Кантемиров Ю.Д. Практическое руководство по интерпретации геофизических исследований скважин. Тюмень: ООО “Тюменский нефтяной научный центр”, 2021. 124 с.
11. Жижимонтов И.Н., Махмутов И.Р., Евдощук А.А., Смирнова Е.В. Анализ причин неоднородного насыщения низкопроницаемых ачимовских отложений на основе петрофизического моделирования // Нефтяное хозяйство. 2022. № 3. С. 30–35.
12. Касаткин В.Е., Гильманова Н.В., Москаленко Н.Ю. и др. Анализ текстурной неоднородности ачимовских резервуаров Имилорского месторождения при оценке характера насыщения // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2016. № 11. С. 18–23.
Акиньшин А.В., Эфа Л.Л., Шульга Р.С.
ООО «Тюменский нефтяной научный центр», Тюмень, Россия
Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия
avakinshin@tnnc.rosneft.ru
ООО «Тюменский нефтяной научный центр», Тюмень, Россия
Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия
avakinshin@tnnc.rosneft.ru
Определение коэффициента пористости, коэффициента проницаемости в трех направлениях, удельного электрического сопротивления в трех направлениях, гранилометрического состава и количественная оценка доли заглинизированных прослоев на уникальной коллекции из 15 кубических образцов керна из юрских отложений
тонкослоистость, текстурная неоднородность, модель Томаса-Штайбера, фильтрационная способность, слоистый коллектор, слоистая глинистость, коэффициент слоистой глинистости
Акиньшин А.В., Эфа Л.Л., Шульга Р.С. Исследование коллекторского потенциала текстурно-неоднородных коллекторов // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 7. C. 56–60. DOI: 10.24412/2076-6785-2024-7-56-60
04.10.2024
УДК 550.83
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-7-56-60
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-7-56-60
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88