CC BY
27Актуальные проблемы нефти и газа ■ Вып. 3(18) 2017 ■ http://oilgasjournal.ru
ПРИВЯЗКА ДАННЫХ ПО КЕРНУ К МАТЕРИАЛАМ ГИС - ВАЖНЫЙ ЭТАП ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
М.Н. Большаков1, Н.А. Скибицкая1, О.О. Марутян1, А.Ф. Халиуллина1, Б.А. Никулин2 1 - ИПНГ РАН; 2 - МГУ им. М.В. Ломоносова e-mail: skibitchka@mail.ru
В последние годы более совершенные технологии отбора керна при бурении скважин позволяют приблизить вынос керна к 100%-ной отметке. Однако слабоконсолидированные и глинистые породы зачастую портят этот показатель. Старый фонд керна, имеющийся в кернохранилищах, чаще всего характеризуется гораздо меньшим значением выноса керна. Как правило, при заключении договоров на НИР или НИОКР для проведения комплекса исследований на керне Заказчик выделяет Исполнителю только часть от имеющейся в распоряжении Заказчика коллекции керна. Это, в свою очередь, снижает возможность надежной привязки отобранного керна к материалам ГИС и, как результат, снижает корректность получаемых связей «керн-ГИС». Помимо этого, керн может быть неправильно уложен или перепутан в ящиках, возможна ошибка определения глубины интервала отбора керна из-за неправильного промера бурильных труб и удлинения кабеля при ГИС [1, 2], границы продуктивных пластов могут трудно выделяться (керн месторождений легких углеводородов) [3]. Глубины отбора рассчитываются по количеству бурильных труб, что нередко приводит к ошибкам. Кроме того, сами трубы могут отличаться по длине, поэтому глубины, указанные при отборе керна, как правило, не совпадают с глубинами по ГИС [4].
Надежная привязка образцов керна к материалам ГИС и привязка к местоположению в керне выпиленных из керна образцов для проведения на них комплекса петрофизических, физико-химических, литологических, геохимических исследований обеспечивает достоверность связей «керн-ГИС», а в итоге - достоверность геологической модели месторождения и распределения параметров свойств пород в ее границах. Увязка по глубине фильтрационно-емкостных свойств, определенных на керне, с параметрами, измеренными геофизическими методами, зависит как от квалификации исполнителя, так и от технологий извлечения и транспортировки керна, проведения комплекса ГИС. Типичные проблемы и ошибки, связанные с отбором и транспортировкой керна, в последующем могут привести либо к неверно выбранным условиям вскрытия и
режимам эксплуатации скважин, либо к ошибкам в точках заложения скважин и в заключениях о запасах и ресурсах углеводородного сырья [3].
Первым важным этапом процедуры привязки является качественное фотографирование полной коллекции керна в дневном свете и измерение его линейных размеров. Визуальный контроль сначала по целому керну, а затем по фотографиям (после распиловки, возможного разрушения) может помочь проверить корректность укладки керна. Форма торцов керна, цветовые характеристики помогают определить «верх» и «низ» кусков (рис. 1). При фотографировании необходимо рядом с керном размещать линейку. Значения длины кусков керна будут необходимы в дальнейшем при процедуре привязки.
Рис. 1. Фотография керна в ящике, визуальный контроль корректности укладки
Вторым этапом привязки является измерение естественной интегральной гамма-активности на полноразмерных образцах керна. При этом измерения предпочтительно проводить два раза: сначала для полной коллекции керна, имеющейся в распоряжении Заказчика, до отбора коллекции керна, и затем уже на отобранных образцах в лаборатории. Это позволит осуществить контроль качества измерений при различных фоновых значениях в кернохранилище Заказчика и лаборатории Исполнителя.
Определение естественной радиоактивности неразрушенных кернов ставит дополнительные требования к технике и методике измерений. В первую очередь это связано с геометрией исследуемых образцов и технологией их подачи в анализатор.
Для экспрессного измерения радиоактивности кернов в зависимости от их длины используется специальная установка, состоящая из лотка для керна, системы свинцовой защиты, сцинтилляционного гамма-детектора и радиометра (рис. 2). Для повышения
качества измерений рекомендуется использовать три сцинтилляционных детектора, установленных в отверстия свинцовой защиты перпендикулярно оси керна, при этом дополнительно в схему регистрации должен быть введен сумматор импульсов от трех детекторов для регистрации их в общем канале блока. Такая конструкция позволяет наиболее экономно организовать защиту детекторов от внешнего излучения. Объем используемых кристаллов достаточно эффективен как для режима интегральных измерений, так и в спектрометрическом режиме при регистрации излучения пород в диапазоне 0,1-3 МэВ.
Рис. 2. Установка для экспрессного определения естественной радиоактивности неразрушенных кернов
Одним из важных факторов, определяющих возможности подобной аппаратуры, является разрешающая способность по длине керна. Общая длина керна, оцененная на уровне 95%-ного вклада интегральной радиоактивности, составила 10 см. Эта длина может быть принята как оптимальная при анализе кернов. В случае кусков меньшей длины или обломков и шлама, заключенных в кассеты, необходимо пользоваться
поправочным коэффициентом К, приводящим показания к нормированной оптимальной длине и объему пород при заданном диаметре керна.
Рассматривая аппаратурные погрешности, можно выделить два основных фактора: статистические флуктуации и дрейф счетной характеристики, - обусловленные температурной и временной нестабильностью сцинтилляционного детектора (кристалл, фотоумножитель) и порога интегрального дискриминатора. Параметром оценки нестабильности счетной характеристики является среднеквадратичное отклонение а относительно среднего значения N. Если для статистических флуктуаций а , то суммарная погрешность оценивается по N1 серии из п измерений:
Очень важно, чтобы погрешность за счет дрейфа имела, по возможности, малую долю по сравнению со статистической. С этой целью обычно применяют автоматическую стабилизацию энергетической шкалы или используют периодическую подстройку по гамма-реперу.
Результатом измерений естественной гамма-активности керна является количество импульсов за промежуток времени, обеспечивающий требуемый предел обнаружения.
Фон определяется на образцах с нулевой радиоактивностью (обычно это чистые от битуминозности и глинистости карбонаты).
Для алгоритмической оценки качества осуществления привязки строится и выводится оценка кросс-согласования показаний ГИС и керна по интервалам долбления в целом, для более точного перевода имп/с в мкр/ч (рис. 3). Для вычисления радиоактивности образцов и сопоставления их значений с данными каротажа необходимо эталонировать количество зарегистрированных импульсов за вычетом фона в мкр/ч. После анализа сопоставлений измерений гамма-активности на керне в имп/с с данными ГИС (ГК) мкр/ч определяется коэффициент перевода и уравнение пересчета имп/с в мкр/ч.
Помимо измерения интегральной гамма-активности неразрушенного керна целесообразно провести аналогичные измерения на выпиленном из керна образце породы, предназначенном для проведения комплекса петрофизических и физико-химических исследований, а также измерение спектральной гамма-активности порошков (и-Т^К, не менее 200 г порошка). Значения спектральной гамма-активности порошков являются
Рис. 3. Сопоставление измерений гамма-активности на керне в имп/200 с с данными ГИС(ГК) мкр/ч
дополнительным критерием при привязке при наличии данных спектральной гаммаметрии.
Третьим этапом является сама привязка керновых данных к данным ГИС по глубине. Данную процедуру необходимо проводить с использованием специализированного программного обеспечения, позволяющего в интерактивном режиме проводить коррекцию глубин и местоположения керновых данных, например программы GeoOilSystem (ИПНГ РАН, рис. 4). К этому моменту специалистами-исследователями должен быть подготовлен комплекс полученных данных по керну, включая длину образцов неразрушенного керна.
При корректировке глубин необходимо помнить следующие моменты:
• образцы допустимо перемещать в пределах долблений;
• как показали Никулин Б.А., Горбачев Ю.И. (1988), при неполном выносе керна наиболее вероятно присутствие в коллекции первого и последнего кусков керна в интервале отбора;
• при наличии реперных значений в разрезе скважины целесообразно начинать привязку с этих точек;
• допустимо исключать из анализа образцы, имеющие экстремальные значения по тому или иному параметру, по сравнению с соседними образцами.
Рис. 4. Программное обеспечение GeoOilSystem для визуальной привязки керна к данным ГИС
Выбор оптимального смещения керна и образцов внутри керна определяется максимальным коэффициентом корреляции данных по керну и ГИС.
При привязке керна в карбонатных отложениях, как правило, недостаточно пользоваться только лишь измерениями ГК ввиду низкой естественной радиоактивности чистых карбонатов [4]. Отсутствие дифференциации данных ГК делает привязку керна невозможной. Поэтому необходимо использовать дополнительные имеющиеся параметры по петрофизике и ГИС: пористость, плотность, данные спектральной гаммаметрии по порошкам. Если обработка ГИС еще не сделана, при привязке по Кп возможно использование характерных значений НГК, ПС, ГГК, АК [4].
После проведенной процедуры привязки проводится заключительный этап -построение корреляционных связей «керн-ГИС». Сопоставление данных «керн-ГИС» целесообразно проводить по пластовым значениям параметров по ГИС и средним значениям данных керна в интервалах выделенных по ГИС пластов. Построение связей «керн-ГИС» по осредненным значениям приводит к увеличению коэффициента корреляции по сравнению с поточечными значениями (рис. 5).
28 26
О 24 с
ь 22
о
0
Б 20
1 18
ь >
14
* ф <5 ^ 12
I 10
? 8
§ 6
о
о
* 4 2 0
/
/
/
/
) < /
аР / >
о к »
о Ос£ О по. уо\ со Чэ
4Ш р? о
о ) °
теп оЛ _ 1оо
о
о
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Коэффициент пористости по ГИС, %
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Коэффициент пористости по ГИС, %
Рис. 5. Сопоставления точечных и осредненных значений естественной радиоактивности по керну и ГИС
Качественно проведенная процедура привязки обеспечивает возможность построения достоверной геологической модели, включая структурно-емкостные, фильтрационно-емкостные, геохимические, физико-химические и другие параметры и, как следствие, подсчет запасов месторождения. На основе построенной модели распределения параметров свойств пород в границах геологической модели может быть уточнена и гидродинамическая модель месторождения под конкретные технологии разработки.
Статья написана в рамках выполнения Государственного задания в сфере научной деятельности на 2017 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барский А.Б., Беркова Т.А. и др. Разработка методики привязки керн-ГИС с использованием ЭВМ // Современные проблемы ядерной геофизики и геоакустики: сб. науч. тр. / ВНИИГЕОСИСТЕМ. М., 1992. С. 108-113.
2. Гудок Н.С., Богданович Н.Н., Мартынов В.Г. Определение физических свойств нефтеводосодержащих пород: учеб. пособие для вузов. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. 592 с.
3. Дмитриев А.П., Миронычев В.Г. Опыт привязки керна на примере месторождений Удмуртской Республики. Современные технологии извлечения нефти и газа // Перспективы развития минерально-сырьевого комплекса (Российский и мировой опыт): сб. материалов конф. / ФГБОУ ВО «Удмурт. гос. ун-т». Ижевск, 2016. С. 81-92.
12
4. Шишлова Л.М. Петрофизические методы исследования кернового материала: учеб.-метод. пособие по петрофизике. Уфа: ФГБОУ ВО «Уфим. гос. нефт. техн. ун-т», 2010. 47 с.
