CC BY
20
УДК 553.98:550.3
Б.В. БЕЛОЗЕРОВ
Томский государственный политехнический университет
изучение возможностей геофизических методов в связи с геологическим моделированием месторождений углеводородов
Проведен детальный анализ существующих технологий моделирования, выявлены корреляционные связи между литолого-петрофизическими, гидродинамическими и геофизическими параметрами моделирования флюидных систем. Отмечается оптимальность и обоснованность базовых единиц моделирования: гидравлической единицы потока и комплексного параметра. Уточнены причины неоднородности коллекторов, выявлено влияние глинистости, типа глин и гранулометрического состава на комплексный параметр.
A detail analysis of existing geological modeling technologies is made and correlations between parameters in simulation of lithological-petrophysical, hydrodynamic and geophysical fluid systems are revealed. Optimal character and feasibility of basic modeling units - the hydraulic unit of the flow and the complex parameter - are noted. Causes of collectors heterogeneity are specified. The influence of shaliness, the type of the shale and the grain-size structure on the complex parameter is specified.
Эффективность разработки месторождений углеводородов в значительной степени зависит от совершенства геологической модели месторождения. В настоящее время нет единого подхода к содержанию таких моделей. Чаще всего используются статические модели, включающие в себя ряд пет-рофизических уравнений и зависимостей. Оптимальная для стадии разведки месторождения, такая модель не адекватна задачам его разработки, в процессе которой изменяется гидродинамическое состояние месторождения.
Современные геологические модели предполагают ячеистую структуру месторождения в отношении фильтрационно-емкостных свойств коллектора. Поэтому целесообразно в качестве базового элемента моделирования принять параметр, интегрирующий в себе пористость и проницаемость коллектора. В качестве такого параметра принят индикатор гидравлической единицы FZI (Flow zone indicator),
предложенный зарубежными учеными.* Гидравлическая единица потока Ни имеет смысл фильтрационно-емкостной неоднородности коллектора и в наибольшей степени соответствует ячеистой модели месторождения.
Комплексный параметр гидравлической единицы потока
FZI = 0,0314
1 - ф Ф
4kl
ф:
где ф - коэффициент эффективной пористости; к - проницаемость, мД.
Судя по уравнению Козени - Кармена, FZI зависит от таких свойств коллектора, как форма сечения и извилистость поровых каналов, удельная поверхность фильтрующих пор. Обоснованность применения FZI и Ни для описания модели месторождения
* Белозеров В.Б. Роль геологической модели в наращивании извлекаемых запасов нефти / В.Б.Белозеров, А.В.Рязанов // Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области. Новосибирск, 2004. С.15-17.
17
Санкт-Петербург. 2008
й 3
1 0
в 7 5
10
N
Рн
г 7
N
Рн
0,10
0,20
0,30 dз, мм
1
2
3
Рис. 1. Связь между комплексным параметром FZI и литолого-петрофизическими свойствами коллектора пласта Ю1 Крапивинского месторождения
dп0р и dз - диаметр поровых каналов и скелетных зерен соответственно; Ж - остаточная водонасыщенность; £уд - удельная поверхность поровых каналов
б
а
7
7
5
5
3
0
15 dпор, мкм
5
5
3
3
0
5
была изучена в научно-образовательном центре при Томском политехническом университете. В ходе этого исследования было сделано значительное количество лабораторных измерений, нуждающихся в более детальном анализе, в том числе и с геофизической точки зрения. Автором выполнен анализ литологических, петрофизических и геофизических материалов по пласту Ю1 Крапивинского нефтяного месторождения (Западная Сибирь). Индикатор гидравлической единицы, судя по результатам корреляционного анализа, имеет тесные связи с литолого-петрофизическими и гидродинамическими свойствами коллектора (рис.1) и потому четко характеризует его качество. При увеличении размера пор и размера зерен растет и индикатор гидравлической единицы. При увеличении удельной поверхности, т.е. при повышении содержания тонко- и мелкозернистых фракций, параметр FZI уменьшается, что проявляется и в корреляционной зависимости FZI от содержания в породе связанной воды.
Изучение зависимостей параметра FZI от гранулометрического состава породы-
коллектора показало, что значения комплексного параметра увеличиваются вместе с содержанием зерен большего размера. Выделены два основных класса зерен (0,05-0,1 и 0,25-0,5 мм), которые наиболее тесно связаны с параметром FZI, и, следовательно, оказывают определяющее влияние на фильтрационно-емкостные свойства коллектора изучаемого пласта.
Влияние глинизации коллектора на величину комплексного параметра неоднозначно и зависит от типа глин (их поверхностной активности). Выявлены отрицательные связи FZI с содержанием в породе хлорита и гидрослюды - глин с высокой поверхностной активностью, и положительные - с содержанием каолинита. Такой характер зависимостей объясняется тем, что в коллекторах, представленных средне-мелкозернистыми песчаниками, как правило, развивается каолинит, а в алевро-литистых песчаниках - хлорит и гидрослюды. Иными словами, прямая зависимость комплексного параметра от содержания каолинита является косвенной и обусловлена как развитием этого типа глин в лучших
18 _
0135-3500. Записки Горного института. Т.174
N
Рн
2,5
1,5
0,5 0
у = 0,001е6' Я2 = 0,694 V»
* Ф
0,3 0,5 0,7 0,9 Aps
1,1
N
Рн
1,2
0,8
0,4
0 1
2 3
Agk
б
а
N
Рн
2,5 1,5 0,5
о.....
0,3 0,5 0,7 0,9
Agk • Aps
Рис.2. Корреляционные зависимости между и геофизическими параметрами пласта Ю1 Крапивинского месторождения
коллекторах, так и низкой поверхностной активностью каолинита, что подтверждается установленными обратными связями между содержанием каолинита и остаточной водо-насыщенностью коллектора.
Выявлена возможность и разработана технология оценки типа глин по геофизическим данным . Она построена на выделении классов глин с использованием методов самопроизвольной поляризации (ПС), естественной радиоактивности (ГК), нейтронного каротажа по тепловым нейтронам (НКТ) и их производных.
Комплексный параметр FZI имеет тесные корреляционные связи с показаниями геофизических методов, нормированными по отношению к эталонным песчаным и
* Велозеров Б.В. Изучение остаточной водонасы-щенности терригенных коллекторов геофизическими методами // Проблемы геологии и освоения недр. Томск: Изд-во ТПУ, 2006. С.276-279.
глинистым пластам (рис.2). Комплексный параметр тесно связан с нормированными показателями методов ПС (Aps) и ГК (Agk), но наиболее информативной является мультипликативная комбинация Aps • Agk.
Выявленные взаимосвязи позволяют использовать геофизические методы для непосредственного определения комплексного параметра гидравлической единицы потока - базового параметра геологического моделирования и, следовательно, оптимизировать сам процесс моделирования. Это тем более важно, что геофизические исследования в скважинах сопровождают изучение месторождений углеводородов на всех стадиях, практически в режиме мониторинга, и для геологического моделирования можно использовать, в том числе, и результаты уже проведенных геофизических наблюдений.
Научный руководитель доц. Г.Г.Номоконова
_ 19
Санкт-Петербург. 2008
