CC BY
63
Г. М. Мифтахова , М. А. Токарев 2, А. М. Осипов 3, Н. М. Токарева 2, Е. В. Шемагонова 2
О совершенствовании геофизического контроля за изменениями электрохимического состояния
пластовых систем
1 Уфимский Государственный нефтяной технический университет, г. Стерлитамакский 453120, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел. (3473) 24-24-78 2 Уфимский Государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Кольцевая, 9; тел. (3472) 60-98-71 3 ООО НПО «Геотехнология»
450062, г.Уфа, ул.Кольцевая, 9; тел. (3472) 43-14-32
Применительно к новым технологиям контроля за текущей нефтеотдачей в скважинах специальной конструкции проведена оценка чувствительности зондов к изменению электрического сопротивления пласта. Показана принципиальная возможность использования преимущества индукционного каротажа и низкочастотной электрометрии для контроля за текущей нефтенасыщенностью, нефтеотдачей, распределением остаточных запасов и состоянием пресноводного бассейна в скважинах, оборудованных специальной обсадной колонной конструкции УНИ — УГНТУ. Особенно важно проведение такого контроля при разработке нефтяных месторождений на поздней стадии с применением различных технологий, направленных на повышение нефтеотдачи.
Ключевые слова: электрометрия, каротаж, неф-тенасыщенность, чувствительность, зонд, сопротивление, контроль, пласт.
Имеющийся опыт проведения геофизических исследований в скважинах, оборудованных специальной обсадной колонной, позволяет проводить контроль как за изменениями удельного электрического сопротивления и насыщенности нефтяных пластов, так и за изменениями минерализации водоносных горизонтов.
Первый тип специальных обсадных колонн представляет собой электронепроводя-щие стеклопластиковые трубы (стеклопластиковые хвостовики — СПХ) и позволяет проводить в скважине высокочастотную электрометрию — индукционный каротаж (ИК). Данная конструкция внедрена и достаточно широко используется на месторождениях Башкортостана, Татарстана и Западной Сибири 1. Несмотря на то, что индукционный каротаж обладает более высокой точностью измерения удельного электрического сопротивления
(УЭС) низкоомных пород и более благоприятными вертикальными характеристиками, глубинность исследования ИК резко снижается при наличии в пластах понижающего проникновения. При повышающем проникновении глубинность ИК также бывает недостаточной для уверенного определения сопротивления пласта при Бзп /¿с = 10 -12. При мощности пласта менее 4 м на показания ИК сказывается влияние вмещающих пород. Диапазон измерений сопротивления при ИК ограничен. В случае малого сопротивления среды заметно сказывается взаимодействие вихревых токов — скин-эффект, при больших сопротивлениях сигнал оказывается слабым и неразличимым на фоне различных помех. Для современных приборов ИК диапазон измерений УЭС пласта заключен в пределах от 0.2—0.3 до 30—50 Ом • м.
Другим типом специальной обсадной колонны являются стеклопластиковые трубы с дискретной проводимостью конструкции УНИ — УГНТУ 2. Данная конструкция позволяет проводить исследования с помощью как низкочастотной электрометрии, так и высокочастотной. Низкочастотные методы электрометрии — боковое каротажное зондирование (БКЗ) и боковой каротаж (БК) обладают большим радиусом исследования и позволяют получить надежные результаты при оценке текущей нефтенасыщенности в широком диапазоне удельных электрических сопротивлений пласта и при различной минерализации пластовых вод. Подобная кон-струкция обсадной колонны внедрена и апробирована на Арланс-ком месторождении Башкортостана и Ромаш-кинском месторождении Татарстана 3.
Дата поступления 30.03.06
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. Жя 3
Как известно, одним из основных критериев для оценки возможностей различных модификаций электрокаротажа и сравнения их друг с другом является глубина исследования, которая зависит от чувствительностей применяемых зондов 4.
На рис. 1 приведены сравнительные характеристики чувствительностей зондов БКЗ и индукционного зонда 6F1m в идентичных геологофизических условиях (при малом проникновении различных техногенных жидкостей в пласт). Как видно из рис. 1, кривые чувствительностей индукционного зонда 6F1m к изменениям сопротивления пласта при малом проникновении техногенных жидкостей в пласт для различных комбинаций, отличающихся друг от друга значений УЭСзп зоны
проникновения и УЭСвм вмещающих пород, практически сливаются (кривая 5). Градиенты
-Р зонда 6F1m в диапазоне сопротивлений
1—8 Ом • м изменяются незначительно, а при УЭС пласта, большем 8 Ом • м, почти линейно стремятся к нулю. Так, в интервале сопротивлений 8—32 Ом • м чувствительность индукционного зонда убывает от 1.3 до 0.5.
Исключение составляет случай, когда сопротивления зоны проникновения и вмещающих пород имеют одинаковые значения (кривая 6).
В этом случае чувствительность индук-ци-онного метода существенно снижается с увеличением сопротивления пласта в области низких сопротивлений.
Таким образом, в области низких и средних сопротивлений показания зондов
УЭС пласта (Ом м) _*_3 -*-4 -*-5
Кривые 1—4 — чувствительности зондов БКЗ:
1:- = 2.5; 2:- = 5; 3:- = 10; 4: — = 20
а а й й
Кривые 5,6 — чувствительности зондов ИК
5: УЭС п = 20(0м • м)
УЭС п = 20 (Ом • м)
УЭС п = 5 (0м • м)
6: УЭС п = 5 (Ом • м)
УЭСвм = 5(0м • м)
УЭСвм = 50 (Ом • м) УЭСвм = 50 (Ом • м)
УЭСм = 5(Ом •м)
Рис. Сравнительные характеристики чувствительностей методов низкочастотной и высокочастотной электрометрии в идентичных геолого-физических условиях
1 10
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. Жя 3
2
6
ИК (6F1m) могут отличаться от истинных параметров пласта до 20—50 %. В области высоких сопротивлений среды чувствительность индукционного метода очень низка.
Характер изменения чувствительностей зондов БКЗ в рассматриваемом интервале сопротивлений в зависимости от длины зонда неоднозначен. В диапазоне сопротивлений 1—4 Ом • м чувствительности зондов БКЗ практически не зависят от длины зонда и мало отличаются от единицы. С увеличением сопротивления пласта чувствительность малого зонда БКЗ убывает во всем рассматриваемом диапазоне сопротивлений.
Из сравнения кривых чувствительностей малого зонда БКЗ и индукционного зонда (кривые 1 и 5) видно, что с увеличением УЭС
дРк
пласта градиенты -— малого зонда уменьшаются более монотонно. Для зондов БКЗ длиной Ь > 1.0 м с увеличением сопротивления пласта чувствительности незначительно возрастают, достигая максимальных значений, и затем уменьшаются. Так, например, для зонда
дрк
Ь = 1.0 м максимальное значение -— = 1.17
-Рп
достигается при рп =5 Ом • м, для зонда длиной Ь = 2.0 м максимальное значение
-— = 1.25 достигается при рп = 18 Ом • м.
г п
В рассматриваемом интервале сопротивлений (1—128 Ом • м) чувствительность, например, зонда длинной Ь = 2.0 м, возрастатет от 1 до 1.25, а затем уменьшается до 0.8. То есть для этого зонда регистрируемые значения кажущихся сопротивлений отличаются от истинных не более, чем на 20%. Для того же диапазона сопротивлений пласта кажущиеся сопротивления, измеренные зондом БКЗ длиной Ь = 4 м, превышают истинные не более чем на 30%.
Сопоставление оценок чувствительностей методов высокочастотной и низкочастотной электрометрии позволяет предположить, что в идентичных геологофизических условиях информационная глубинность зондов комплекса БКЗ выше, чем индукционных. При отсутствии экранных эффектов комплекс зондов БКЗ позволяет оценивать кажущиеся сопротивления с заданной точностью в области как низких, средних, так и высоких сопротивлений исследуемой среды. Чувствительность же метода ИК в области высоких сопротивлений (рп > 30 Ом • м) практически нулевая.
На поздней стадии разработки и эксплуатации нефтяных месторождений с целью
повышения эффективности извлечения нефти из трудноизвлекаемых запасов и остаточной нефти после заводнения применяются новые технологии воздействия на пласт: применение композиций на основе алюмохлорида и полимеров, водогазовые и виброволновые воздействия и т. д. Происходящие при этом процессы вытеснения, динамика изменения текущей нефтенасыщенности, охвата пласта вытесняющим агентом слабо изучены, а методы контроля недостаточно разработаны.
Для этих условий наиболее приемлемым вариантом является применение обсадных стеклопластиковых труб с дискретной проводимостью, позволяющих проводить как низкочастотную, так и высокочастотную электрометрию. Так как низкочастотная электрометрия проводится комплексом зондов различной длины, то появляется возможность оценить истинное удельное электрическое сопротивление пласта за пределами зоны гидродинамической неустойчивости. Очевидно, что оценка текущей нефтенасыщенности в таких скважинах будет наиболее точной. Особенно важно проведение такого контроля на объектах разработки, характеризующихся большой геологической неоднородностью пластов, при добыче вязких и высоковязких нефтей, обладающих неньютоновскими свойствами. Эти же методы позволяют проводить контроль за состоянием пресноводных горизонтов подземных вод, техногенные воздействия на которые, как правило, определяются повышением их минерализации и, как следствие изменением их электропроводности.
Литература
1. Дворкин В. И. Геофизический мониторинг разработки нефтяных пластов, обсаженных стеклопластиковыми трубами.— Уфа: ГУП Уфимский полиграфкомбинат, 2001.— 200 с.
2. Токарев М. А. Комплексный геолого-промысло-вый контроль за текущей нефтеотдачей при вытеснении нефти водой.— М.: Недра, 1990.- 267 с.
3. Токарев М. А., Шаховкин В.М. и др. Отчет о научно-исследовательской работе по договору 6.2.65/01 с Волго-Камским отделением РАЕН «Анализ результатов внедрения (испытания) на месторождениях России конструкций специальных обсадных колонн (стеклопластиковые и конструкции УГНТУ) и методики временных замеров с помощью электрометрии для уточнения областей и перспектив их применения на месторождениях Татарстана».- Уфа: 2001. — 164 с., 51 рис., 39 табл.
4. Бурков В. Г. Электромагнитные методы исследования скважин.— Уфа: УГНТУ, 1998.— 205 с.
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. Жо 3
