Характерным примером являются нижнепермские продуктивные отложения Тимано-Печорской Провинции (ТПП). Сложность строения коллекторов связана с проявлением активных процессов преобразования карбонатных пород, таких как кальцитизация, доломитизация, окремнение, сульфатизация, сидеритизация, засолонение, уплотнение, цементация, перекристаллизация, выщелачивание и трещиноватость.
При детальном изучении нижнепермских отложений нефтяных месторождений ТПП вала Сорокина выявлено, что продуктивные толщи представлены пластами с ярко выраженной макро - и микронеоднородностями, с широким диапазоном изменчивости фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и физических параметров. Основная сложность изучения нижнепермских отложений вала Сорокина состоит в том, что продуктивные коллекторы имеют очень высокую остаточную водонасыщенность, тем самым, обусловливая низкие значения коэффициентов нефтенасыщенности и низкое удельное электрическое сопротивление и этими характеристиками сильно осложняют выделение проницаемых прослоев и оценку характера ожидаемого притока по данным стандартного комплекса ГИС, так как неколлекторы, продуктивные и водонасыщенные коллекторы слабо различаются между собой по геофизическим характеристикам, а результаты испытаний часто не согласуются с данными традиционного комплекса ГИС.
Как правило, основу геологической интерпретации данных ГИС составляют петрофизические зависимости типа <керн-керн> или <керн-ГИС>. В большинстве случаев именно керн является необходимым базовым материалом для получения информации о стратиграфии и литологии разреза, о характере изменения его ФЕС. Однако если керн из скважины по каким-либо причинам не был извлечен или его вынос не достаточен для изучения всех выделенных в разрезе литотипов, то в качестве базовой информации может служить шламовый материал.
Многочисленные результаты исследований нижнепермских отложений вала Сорокина по шламу и сопоставления одноименных параметров по керну и шламу показали достаточно хорошую сходимость, тем самым, доказывая свою состоятельность, достаточную для обоснования методики определения подсчетных параметров по каротажу и при рассмотрении проводки горизонтальных скважин в сложнопостроенных средах.
Актуальность выполненных исследований определяется практической необходимостью повышения надежности оценки коллекторских свойств пород вала Сорокина.
Настоящая диссертационная работа посвящена проблеме повышения достоверности оценки ФЕС продуктивных отложений вала Сорокина с помощью комплексных исследований с использованием геохимических и геолого-геофизических данных, включая анализ керна и шлама в горизонтальных и вертикальных скважинах в качестве петрофизической основы для интерпретации данных ГИС. Комплексный подход к решению поставленной нефтегеологической задачи определяет значимость работ для дальнейшего развития петрофизических исследований в нефтегазовой геофизике.
1. Изучение геолого-петрофизических особенностей нижнепермских отложений артинского и ассельско-сакмарского ярусов вала Сорокина.
2. Создание петрофизического обеспечения для интерпретации данных ГИС в неоднородных породах-коллекторах с целью повышения достоверности обоснования параметров подсчета запасов и построения геологической и гидродинамической моделей.
о минералогическом составе.
4. Усовершенствование методики выделения и оценки коллекторов артинского и ассельско-сакмарского ярусов вала Сорокина на основе интерпретации данных расширенного комплекса ГИС, геолого-технологических (ГТИ) и промыслово-геологических (ПГИ) исследований.
5. Обоснование практических рекомендации по составу комплекса геофизических и петрофизических исследований с целью дальнейшего изучения сложнопостроенных коллекторов нижнепермских отложений вала Сорокина.
Научная новизна работы:
1. Установлено, что высокая оценка Ков артинских терригенно-карбонатных коллекторов обусловлена не глинистостью, а содержанием силикатов (кварца, кремнезема, опала, халцедона) в нерастворимом остатке.
2. На основе детальных исследований керна получена новая информация для обоснования петрофизических моделей нижнепермских отложений ряда месторождений вала Сорокина: в части смачиваемости пород, остаточной нефте- и водонасыщенности, поровой и трещинной проницаемости.
3. Установлено, что изучение остаточной водонасыщенности косвенными методами в зоне предельных насыщений для нижнепермских гидрофобизированных коллекторов должно проводиться на образцах керна с сохранением естественной смачиваемости.
4. Показано, что высокие значения остаточной нефте- и водонасыщенности в артинских отложениях могут приводить к значительному снижению эффективной емкости коллекторов нижней перми, что влечет за собой необходимость переоценки запасов нефти в нижнепермской залежи вала Сорокина.
5. Показано, что количественная оценка подсчетных параметров по данным ГИС в горизонтальных скважинах, пробуренных без отбора керна, требует привлечения данных исследования шлама. На основе комплекса данных по шламу произведена экспрессная оценка Ков в горизонтальных скважинах в зоне предельного и непредельного насыщения.
6. На основе комплексного исследования геолого-геофизических данных по ГИС, ГТИ, ПГИ, анализу керна и шлама и по результатам испытаний уточнены и обоснованы продуктивные работающие интервалы, характерные для нижнепермских кремнисто-карбонатных отложений. Предложены многомерные связи между фильтрационно-емкостными свойствами и геофизическими параметрами; разработана методика определения подсчетных параметров для моделей нижнепермских терригенно-карбонатных отложений с высокой остаточной водонасыщенностью.
Автором защищаются следующие основные положения:
1. В артинских коллекторах нижнепермских отложений ряда месторождений вала Сорокина повышенная остаточная водонасыщенность контролируется нерастворимым остатком, представленным, главным образом, силикатными минералами (халцедоном, опалом и кремнеземом).
2. Присутствие кремнезема, опала, халцедона и других силикатных минералов в матрице породы артинских отложений приводят к искажению параметров Кп, Кв, Кн, определенных по данным ГИС; повышение достоверности оценки ФЕС в коллекторах нижней перми достигается на основании комплексного использования геолого-геофизических данных, полученных по керну и ГИС.
3. Результаты комплексных петрофизических, геохимических и геолого-технологических исследований шлама могут служить основой оценки фильтрационно-емкостных характеристик нижнепермских коллекторов, вскрытых скважинами без отбора керна, а также оценки литолого-фациальной изменчивости разреза, как по глубине, так и по латерали.
4. Для определения нерастворимого остатка, выделения и оценки коллекторов и повышения надежности установления ВНК в нижнепермских отложениях в состав целевого комплекса необходимо включать литоплотностной, гамма-спектрометрический (ГСМ) и ядерно-магнитный методы (ЯМК), а также детальные исследования по керну и шламу.
Практическая значимость. Предложенная петрофизическая модель коллектора и методика оценки параметров ФЕС позволили повысить достоверность выделения и оценки нижнепермских коллекторов вала Сорокина.
Разработанная методика комплексной интерпретации геолого-геофизических данных нижнепермских отложений может найти непосредственное применение при исследовании разрезов, близких по литологии и структуре порового пространства.
Апробация и реализация результатов диссертации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 5 статей в ведущих реферируемых журналах. Основные положения и результаты, положенные в основу настоящей диссертационной работы, представлялись на научных семинарах в МГУ им. М.В. Ломоносова, производственных семинарах в г. Твери, конференциях <Геология - молодым наука о Земле> (г. Москва), <Ломоносов-2005, 2008> (г. Москва), изложены в двух тематических производственных отчетах (Тверь, 2007, Москва, 2005 г).
Полученные в ходе исследований результаты были использованы при создании технологии переинтерпретации данных ГИС, обеспечивающей достоверную оценку нефтенасыщенности терригенно-карбонатных отложений нижней перми вала Сорокина. На текущий период по этой технологи переинтерпретировано более 60 скважин.
Фактический материал. В основу диссертации положены исследования автора, проводимые с 2005 года в МГУ им. М.В.Ломоносова (г. Москва), ООО <Помор-ГЕРС>, ООО <Петроанализ> (г. Москва). Проанализированы петрофизические параметры и методики интерпретации данных ГИС в отложениях нижней перми по месторождениям вала Сорокина ТПП. Внимательно изучены и переинтерпретированы геолого-геофизические материалы более 50 скважин; проанализированы и обобщены результаты петрографических и петрофизических исследований на более чем 3000 образцах керна.
В своей работе автор исходил из опыта работ и полученных результатов отечественных и зарубежных исследователей: Б.Ю.Вендельштейна, Ю.И.Горбачева, В.М.Добрынина, В.И.Дузина, Н.З.Заляева, В.Н.Кобрановой, Ф.И.Котяхова, Д.А.Кожевникова, В.И.Петерсилье, Э.Г.Рабица, Р.А.Резванова, Е.П.Симоненко, М.М.Элланского, Дж.Амикса, С.Дж.Пирсона, Р.Дебранта, М.Ваксмана и др.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем работы - 220 страниц текста, 75 рисунков, 14 таблиц. Список литературы содержит 105 наименований, в т.ч. 5 - на иностранных языках.
Благодарности.
Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.г-м.н., профессору В.А. Богословскому за неизменное внимание, ценные советы и конструктивные замечания в течение всего периода работы над диссертацией. Большое влияние на направление и уровень исследований, а также консультации и полезные рекомендации оказали преподаватели кафедры литологии РГУНГ им. И.М. Губкина д.г-м.н., профессор А.В. Постников, Л.С. Спиридина.
Автор выражает свою искреннюю признательность всем своим коллегам и сотрудникам ООО <Помор-ГЕРС>, помогавшим в сборе и первичной обработке геолого-геофизических материалов, в особенности, С.Г.Шальновой и С.С. Долгиреву, давших много ценных советов по теме диссертации.
Особо автор хочет отметить неоценимую помощь ученых и специалистов, с которыми автор имел плодотворные контакты по теме диссертации - к.г-м.н. В.И. Дузина, к.г-м.н. Б.А. Никулина, к.г-м.н. Е.В. Постникова, Е.П. Симоненко. Автор выражает им искреннюю благодарность и особую признательность за помощь при написании диссертации.
