Объектом исследований является месторождение, запасы углеводородов которого приурочены к карбонатным коллекторам, характеризующимся полиминеральным составом и сложной структурой пустотного пространства. В настоящей работе представлены результаты изучения продуктивных пластов юрской системы. Продуктивные пласты насыщены газом, газоконденсатом, легкими и тяжелыми нефтями, битумами.
Пустотно-поровое пространство коллекторов представлено многочисленными межкристаллическими порами, кавернами, трещинами. Эффективная пористость представляет собой систему взаимосвязанных микро- и макротрещин, межкристаллических пор и каверн. Основная задача при оценке ФЕС карбонатных пластов заключается в понимании взаимосвязи между типом пор, пористостью и проницаемостью [1] (рис. 1).

Основными проблемами интерпретации ГИС на изучаемом объекте и использования результатов интерпретации в геологическом и гидродинамическом моделировании являются комплексирование данных керн-ГИС-ГДИС в связи с высокой латеральной изменчивостью пустотного пространства коллекторов, многообразие подходов к типизации трещин и определению их параметров — отсутствие единого подхода к типизации трещин вне зависимости от прибора и компании, выполняющей интерпретацию данных микроимиджеров.
Для решения данных проблем разработан комплексный подход, включающий детальное понимание характера распределений типов пустотного пространства, объемов флюидов, путей фильтрации, текстуры горных пород, типов пород-коллекторов. Точная характеристика потоковых сетей, усложненных кавернами, трещинами и диагенезом, имеет критическое значение для достижения реалистичного прогноза, улучшения производственных показателей и увеличения нефтеотдачи.
Основные запасы углеводородов содержатся в каверново-поровых коллекторах, основная продуктивность скважин связана с трещинно-каверново-поровыми коллекторами. Традиционно разделяют общую, открытую и эффективную пористость. Для разработки интерес представляет открытая эффективная пористость, которая представляет собой сообщающиеся между собой пустоты разного размера, способные отдавать (фильтровать) флюид.
Пространственная трещиноватость региона изучена по данным сейсморазведки, обнажениям пород, детально определена по данным скважинных микроимиджеров, результатам исследований керна (гониометрия, фото керна и компьютерная томография).
Основной задачей оперативной интерпретации геофизических исследований скважин (ГИС) на изучаемом объекте являлись выделение коллекторов и их разделение по типу емкостного пространства, определение фильтрационно-емкостных характеристик коллекторов (в том числе определение трещинной пористости) с целью построения геологической и гидродинамической моделей для последующих ПЗ и технологических схем разработки (ТСР). Для решения поставленных задач был выполнен расширенный комплекс ГИС, применялись специальные методики интерпретации ГИС.
Основой для петрофизической модели месторождения являлись исследования керна, шлама, результаты анализа трещиноватости разномасштабными методами ГИС, ГДИС, данные опробования и испытания пластов, геолого-технологические исследования (ГТИ). Полноразмерный керн изучался методом компьютерной томографии, результаты которой также вошли в основу создания петрофизической модели. На керновом материале проведен расширенный спектр исследований: литологические, минералогические, рутинные исследования керна (пористость и проницаемость по газу в атмосферных и барических условиях), определение минеральной плотности, карбонатометрия, определение сохраненной водо- и нефтенасыщенности экстракционно-дистилляционным методом, определение электрических свойств, сканирующая электронная микроскопия, ртутная порометрия, эксперименты по определению величины остаточной нефтенасыщенности Кно. Геохимические исследования керна и шлама методом пиролиза подтвердили наличие органического вещества (TOC — Total organic carbon).
В скважинах проведен стандартный и расширенный комплекс геофизических исследований: кавернометрия, боковой каротаж в двухзондовой и многозондовой модификациях (БК), радиоактивный каротаж (ГК, ННКт), спектрометрический гамма каротаж (СГК), плотностной и литоплотностной гамма-гамма каротаж (ГГК-п, ГГК-л), акустический широкополосный каротаж (АКШ), ядерно-магнитный каротаж (ЯМК), электрические микроимиджеры, импульсно-нейтронный гамма-спектрометрический каротаж (ИНГК-с).
Основными особенностями объекта изучения являются сложная многокомпонентная структура пустотного пространства, полиминеральный состав пород, наличие органического вещества и битумов, влияющих на общую пористость. Пористость в коллекторах крайне низкая, близкая к погрешности измерения методов ГИС (в трещинных коллекторах), за исключением коллекторов с наличием каверновой составляющей (рис. 2).

По результатам керновых исследований и интерпретации микроимиджеров пористость в трещинных коллекторах зависит от раскрытости трещин и в большинстве случаев (за исключением макротрещин и щелевидных полостей) крайне мала и составляет менее 1 %. В этом случае граничное значение Кп для выделения коллекторов трещинного типа неприменимо (рис. 3) и необходимы механизм выделения интервалов возможной продуктивной трещиноватости и достоверный учет трещинной пористости.

Распределение каверново-трещинной составляющей в межскважинном пространстве неравномерное, по данным ГДИС отмечается пространственная изменчивость структуры пустотного пространства коллекторов. На рисунке 4 приведены результаты анализа КВД в одном из интервалов изучаемого объекта — сложная фильтрационная модель скважина-пласт, наилучшее совмещение модельной и фактической кривой получено при выборе модели пласта с двойной пористостью.

Основными породообразующими минералами коллекторов по данным керна и шлама являются кальцит и доломит, калиево-полевые шпаты, ангидриты, кварц, группы глинистых минералов (иллиты, смектиты, каолиниты, хлориты), пирит присутствует в наименьшей степени, отмечено частичное окремнение пород (рис. 5).

Пористость коллекторов изменяется от долей единицы в трещинном типе до 16,9 % (по керну) в коллекторах каверново-порового и трещинно-каверново-порового типов, керн из интервалов с высокой трещиноватостью в совокупности с крупными кавернами преимущественно разрушен. Содержание ТОС достигает 14 %. Коэффициент проницаемости в коллекторах порово-кавернового типа изменяется от 0,1 до 53,2 мД и увеличивается до сотен мД в коллекторах с наличием трещиноватости по профильной проницаемости.
На основе исследований керна, изучения трещиноватости разномасштабными методами: результатами интерпретации пластовых микросканеров, гидродинамических исследований (ГДИ) и эксплуатации скважин — установлено, что коллекторы представлены частично глинистыми известняками и доломитами с каверново-поровым, трещинно-каверново-поровым, трещинным типами емкостного пространства частично с наличием органического вещества и имеют сложную структуру емкостного пространства. Отмечено, что потенциально проводящие трещины преимущественно распространены по доломитовым известнякам или вторично растрескавшимся доломитам в зависимости от пласта. Состав пород от пласта к пласту изменяется.
Примеры каверново-поровой и межкристаллической пористости по результатам электронной микроскопии и изучению шлифов приведены на рисунке 6: а — доломит с обычными рассеянными каверновыми порами, б — доломит с ангидритом с низкой межкристаллической пористостью (2 %).

Ниже представлены примеры каверново-трещинной структуры пустотного пространства по керну (рис. 7) и примеры трещиноватости и кавернозности пород по результатам томографии полноразмерного керна (рис. 8).

В результате переобработки данных пластовых микросканеров с единым подходом к типизации трещин и определению параметров трещиноватости получены систематизированные и структурированные данные о трещиноватости (классификация трещин, выделена группа потенциально проводящих трещин; определены характеристики трещин: плотность распределения трещин, емкость трещин, раскрытость, положение и пространственные характеристики трещин). Данные результаты необходимо использовать для целей геологического и гидродинамического моделирования, а также определения зон заложения эксплуатационных скважин и выявления потенциально продуктивных интервалов в существующих скважинах.
Принятая по результатам переобработки данных микроимиджеров классификация трещин приведена в таблице 1.

Примеры характерных образов трещин по микроимиджерам приведены на рисунке 9.

По результатам переобработки микроимиджеров получены следующие параметры трещиноватости:

• Количество трещин (Fracture Count): определение числа трещин;
• Линейная плотность трещин (P10): характеризует количество трещин на 1 метр в заданном окне расчета;
• Поверхностная плотность трещин (P21): характеризует длину трещин относительно площади стенки скважины в заданном окне расчета;
• Объемная плотность трещин (P32): характеризует площадь трещин в объеме скважины в заданном окне расчета;
• Объемная плотность трещин с учетом раскрытости трещин (емкость трещин) (P33): характеризует объем трещин в объеме скважины в заданном окне расчета;
• Раскрытость трещин, мм (Fracture Aperture): ширина зияния трещины;
• Средняя арифметическая раскрытость трещин (FVA);
• Средняя степенная (гидравлическая) раскрытость трещин (FVAH).

Количественные параметры трещиноватости приведены на рисунке 10.

Раскрытость трещин в изучаемых отложениях варьируется в пределах 0,0001 до 2 мм в среднем, не превышая доли миллиметра. Величина раскрытости изменяется для различных типов трещин, крупные тектонические трещины преимущественно обладают повышенной раскрытостью, данные раскрытости по микроимиджерам подтверждаются гониометрией керна; кавернозные и хаотичные трещины могут не иметь преобладающего направления простирания и характеризоваться достаточно низкими углами падения (20–60°); в большом количестве выявляются сдвиговые трещины, параллельные напластованию (трещины расслоения), однако находясь под высоким горным давлением, такие трещины, скорее всего, непроницаемы.
Наибольшей достоверностью при выделении интервалов коллекторов обладают прямые методы исследования пласта — ОПК и ГДК. Факт получения из пласта флюида (ОПК)
и измерение пластового давления, подвижности флюида (ГДК) являются прямым доказательством наличия коллектора [7]. В то же время неполучение притока по этим методам не является достаточным критерием отнесения интервала к неколлектору [7].
На изучаемом объекте опробование при помощи пластоиспытателя показало наличие притока в интервалах коллекторов с коэффициентом пористости (Кп_ГИС) в диапазоне от 4 до 25,6 %, но пластоиспытателем изучены коллекторы не во всем диапазоне изменения Кп. Промыслово-геофизические исследования (ПГИ) проведены в одной скважине с регистрацией термометрии, барометрии, плотностеметрии, механической расходометрии. Исследован интервал перфорации, вскрывающий глинистые известняки битуминизированные. Наличие притока отмечается в коллекторах с диапазоном пористости от 1,6 % до 6,2 %, включая коллекторы трещинного типа.
Для выделения коллекторов в комплексе с методами ГИС весьма информативными могут являться данные ГТИ (газовый каротаж, нагрузка на долото, скорость проходки, поглощения бурового раствора и т.д.).
Косвенные качественные признаки отражают присутствие, но не движение в исследуемой породе свободных флюидов [7].
Результаты ЯМК, ИНГКс совместно с пористостью по керну использовались для настройки объемно-минералогической модели при решении системы линейных уравнений (СЛУ).
В общем случае выделение коллекторов по качественным признакам следует проводить в совокупности прямых и косвенных качественных признаков [7].
При использовании количественных критериев выделение коллекторов производят сравнением измеренных значений фильтрационно-емкостных или геофизических характеристик с найденными граничными значениями. Чаще всего устанавливается граничное значение пористости Кп_гр. [7].
Для достоверного выделения коллекторов в условиях сложной структуры пустотного пространства с наличием каверн и трещин необходимо разделение коллекторов по структуре порового пространства и разделение эффективной и неэффективной пористости.
Уверенное разделение по типам пустотного пространства (поровый, порово-каверновый и трещинный) возможно только по расширенному комплексу ГИС, ГТИ, результатам керновых исследований и испытаний пластов.
При выделении порово-каверновых коллекторов, не имеющих устойчивых прямых качественных признаков, выделение происходило с использованием косвенных количественных критериев.
Трещинные коллекторы характеризуются повышенным затуханием продольных и поперечных акустических колебаний, повышенной интенсивностью волн Лэмба-Стоунли, неравномерным увеличением фактического диаметра скважины (вывалы, каверны ствола скважины по данным кавернометрии), наличием трещин по данным высокоразрешающих электрических сканеров, низкой пористостью Кп. Данные широкополосного акустического каротажа дают ценную информацию о подвижности пластовых флюидов по волне Лэмба-Стоунли.
Для определения эффективной пористости карбонатных коллекторов с целью достоверного выделения карбонатных коллекторов известна методика электропроводности среды [7]. Опробование методики на изучаемом объекте показало ее высокую чувствительность к изменению удельного электрического сопротивления пластовых вод (ρв), подверженность влиянию наличия керогена и глинистости в породе оказывает значительное влияние на результаты расчета по модели электропроводности среды. Для применения методики требуется информация о сопротивлении зоны проникновения (ρзп) по данным электрического микрозондирования. Также необходима достоверная информация о зависимости связи параметра пористости (Рп) и Кп по пластам с учетом изменчивости типов пустотного пространства коллекторов (данная информация отсутствует), в связи с чем методика не получила применения на изучаемом месторождении.
Одним из распространенных способов оценки вторичной пустотности порово-трещинно-кавернозных коллекторов является методика В.М. Добрынина [5,6]. В основе данной методики лежит различие пор, каверн и трещин по величине объемной сжимаемости, что приводит к изменению скорости распространения продольных и поперечных волн. Методика включает множество входных параметров: содержание компонентов твердой фазы породы, сжимаемость компонентов твердой фазы и пустот (трещин, каверн, пор), упругие свойства и др. параметры. Особенностью рассматриваемой методики является то, что породы должны обладать лишь двумя типами пустотного пространства: порами и трещинами или порами и кавернами. При наличии как каверн, так и трещин, вероятна неопределенность оценки параметров пород порово-каверново-трещинного типа, будет оценено наличие преобладающего типа пустотного пространства, так как трещины и каверны в рассматриваемой модели ведут себя противоположно.
Таким образом, определить эффективную пористость по существующим методикам в скважинах изучаемого объекта с целью достоверного выделения коллекторов не удалось. В связи с чем для выделения коллекторов со сложной структурой пустотного пространства и определения их пористости на изучаемом объекте разработан комплексный подход к интерпретации ГИС с использованием всей имеющейся геолого-геофизической информации.
Коэффициент пористости для коллекторов каверново-порового и трещинно-каверново-порового типа принимался по объемно-минералогической модели. Коэффициент пористости для коллекторов трещинного типа принимался по емкости трещин, определенной по результатам пластовых микросканеров.
Комплексная методика выделения коллекторов и разделения их по типу пустотного пространства включала следующие этапы:

• выделение коллекторов по граничному значению общей пористости (Кп гр. = 3 %);
• выделение коллекторов по данным АКШ (наличие приращений фактической над модельной волной Лэмба-Стоунли, наличие мобильности — прямой признак коллектора);
• выделение трещиноватых коллекторов по данным электрических пластовых микросканеров (с учетом типа трещин, плотности их распространения, раскрытости (апертуры) и емкости потенциально проводящих трещин);
• учет данных ГТИ (интервалы поглощений, скорость проходки, нагрузка на долото, газовый каротаж);
• учет результатов испытаний, данных ГДК;
• комплексирование выделенных по различным методикам коллекторов и их разделение по типу емкостного пространства.

В различной литературе авторы (K.W. Winkler (1989); О. Martinez (1990) и др.) [8, 9] представляют корреляцию проницаемости с затуханием волны Стоунли. Глинистость оказывает тот же эффект на волну Стоунли, что и подвижность флюида, поэтому при выделении коллекторов по Стоунли необходимо учитывать еще и глинистость. Наличие подвижности по Стоунли с учетом глинистости является прямым признаком коллектора. Когда пластовый флюид подвижен, волна Стоунли вызывает движение флюида в пласте, которое заставляет распространяемую волну терять энергию и замедляться.
По данным АКШ (интервальное время пробега продольной, поперечной волн и подвижность по Стоунли) выделяются интервалы коллекторов без определения типа пустотного пространства. Таким образом, по волне Стоунли удается выявить интервалы коллекторов с подвижными флюидами, так, например, в интервале битумов мобильность по Стоунли отсутствует.
Основой для выделения трещиноватых коллекторов являлся комплексный анализ результатов обработки пластовых микроимиджеров (плотность потенциально проводящих трещин на 1 м разреза, емкость трещин с учетом их раскрытости) совместно с данными АКШ (приращения волны Лэмба-Стоунли, мобильность) и ГТИ (интервалы поглощений, скорость проходки, нагрузка на долото, газовый каротаж).
В результате проведенного комплексного анализа промыслово-геофизической информации формировались флаговые кривые эффективных толщин по Кп_гр., АКШ и пластовым микросканерам с учетом ГТИ и ГДК и суммарная флаговая кривая эффективных толщин с разделением коллекторов по типам емкостного пространства. Общая схема выделения коллекторов представлена на рисунке 11.

Для разделения выделенных коллекторов по типу пустотного пространства использовался комплексный подход: результаты обработки расширенного комплекса ГИС (АКШ, микроимиджеры), анализ данных ГТИ и испытаний (табл. 2). Так как коллекторы в одном и том же интервале глубин могут быть выделены по разным методам, тип пустотного пространства коллекторов определяется по условиям выбора типа коллектора.

Разработка условий по разделению коллекторов по типу пустотного пространства: каверново-поровый, трещинно-каверново-поровый и трещинный — подтверждена результатами испытаний и керна.
Таким образом, итоговые эффективные толщины Нэфф. приняты по сочетанию критериев с использованием данных Кп_гр, данных волны Стоунли по АКШ, пластовых микросканеров, данных ГТИ, испытаний и ГДК.
На рисунке 12 приведен сводный планшет, демонстрирующий комплексную методику выделения коллекторов и определения типа их пустотного пространства.

На рисунке 13 приведены данные ПГИ, подтверждающие основной приток из коллекторов трещинного и трещинно-каверново-порового типов. Кавернозные коллекторы являются основным хранилищем углеводородов, по трещинам преимущественно происходит основное движение флюидов, комбинация проводящих трещин с высокой емкостью и раскрытостью и связанных с ними каверн — наилучший по фильтрационным свойствам коллектор.