Промысловая геология

1. Промысловая геология

Всегда в движении!
Промысловая геология
Астаркин Сергей Васильевич, к.г-м.н
Павленко Кирилл Викторович, ассистент

2. Основные понятия о залежах углеводородов

Нефть, газ, конденсат и другие полезные сопутствующие компоненты в недрах приурочены к породам-коллекторам,
которые могут служить вместилищем этих флюидов и в то же время, обладая достаточной проницаемостью, пропускать
их при перепаде давления. Чтобы породы-коллекторы могли удержать УВ, они должны быть ограничены
покрышками(флюидоупорами). Покрышками следует называть плохо проницаемые горные породы,
перекрывающие и экранирующие скопления УВ и создающие условия для образования ловушек. Ловушками УВ
называют природные резервуары, в которых создаются условия для скопления этих флюидов и образования залежей
УВ.
Залежью УВ называют естественное скопление углеводородов в едином геологическом пространстве, ограниченном
поверхностью разного типа и обладающим емкостно-фильтрационными свойствами.
Месторождение УВ – это совокупность залежей в геологическом разрезе, приуроченных территориально к одной
площади и связанных с благоприятной тектонической структурой или с другим типом ловушки. Месторождение,
имеющее залежи в пластах разной стратиграфической принадлежности, принято называть многопластовыми.
2

3. Факторы, определяющие внутреннее строение залежей УВ

Одна из важнейших задач нефтегазопромысловой геологии связана с изучением внутреннего строения залежи УВ
в природном ее состоянии. Суть задачи сводится к выделению в объеме залежи геологических тел, сложенных
породами-коллекторами и породами неколлекторами.
Коллектором называется горная порода, обладающая такими геолого-физическими свойствами, которые
обеспечивают физическую подвижность пластовых флюидов в ее пустотном пространстве. Главнейшим таким
свойством пород-коллекторов является их способность к фильтрации, то есть движению в них флюидов при
перепаде давления. Порода-коллектор может быть насыщена нефтью, газом или газоконденсатом, а также и
водой. Породы с такими геолого-физическими свойствами, при которых движение пластовых флюидов в них
физически невозможно, называются неколлекторами.
3

4. Понятие о геологических границах

Начальным этапом в изучении внутреннего строения залежей УВ является проведение необходимых внутренних
геологических границ, то есть разделение объема залежи на ряд простых геологических тел, в отношении
которых делается допущение, что внутри этих тел значения геолого-геофизических свойств известны для любой
точки. По процедуре выделения внутренних геологических границ различают границы естественные и
условные.
Естественные границы фиксируются в разрезах скважин по резкой смене физических свойств пород. Это
поверхности напластования слоев различного литологического состава; границы зон коллекторов с разным
характером насыщения пород; границы, связанные с разрывными тектоническими нарушениями и т.п.
Условные границы проводятся по каким-либо косвенным признакам – по кондиционным свойствам
коллекторов; по категорийности запасов; по комплексу свойств, определяющих технологические показатели
разработки; по участкам залежи, принадлежащим разным недропользователям и др.
4

5. Задание №1. Расчленение продуктивной части и построение геологического разреза скважины

Определение внутренних геологических границ между пластами различного литологического состава осуществляется с помощью
методического приема, который называется «расчленение продуктивной части разреза скважин».
Геологический разрез скважины отражает строение недр вдоль ствола скважины. На геологическом разрезе скважины показывают
глубины залегания пластов, их литологию, геологический возраст и геофизическую характеристику. Информацию о породах, вскрытых
скважинами, получают на основе специальных геологических и геофизических исследований.
Расчленение продуктивной части разреза скважины – это выявление слоев различного литологического состав, установление
последовательности их залегания и, в конечном свете, выделение коллекторов и непроницаемых разделов между ними.
5

6. Геофизические методы исследования скважин (ГИС)

Геофизические методы
исследования скважин
Радиоактивные
методы (РК)
1)
2)
3)
Гамма-каротаж
Нейтронные методы
Импульсные
нейтронные методы
Электрические
методы
На основе изучения
естественных полей:
1) Каротаж потенциала
собственно поляризации
(ПС)
Акустические методы
На основе изучения
искусственных полей:
1) Стандартный каротаж
сопротивления (КС)
2) Боковое каротажное
зондирование (БКЗ)
3) Боковой каротаж (БК)
4) Боковой
микрокаротаж (БМК)
5) Индукционный
каротаж (ИК)
1)
2)
Акустический каротаж
(АК)
Акустическая
цементометрия (АКЦ)
6

7. Радиоактивные методы (РК)

Гамма каротаж (ГК)
Что показывает?!
Естественную радиоактивность (или гамма-активность) пород в
скважине, образуемая за счет радиоактивных изотопов глинистых
минералов:
Калий, уран и торий главным образом сконцентрирован в глинах
(исключение – полимиктовые песчаники даже при малой глинистости
обладают значительной радиоактивностью за счёт калийсодержащих
минералов: полевого шпата, глауконита, микроклина).
Что можно определить?!
Диаграмма ГК позволяет:
1) Оценивать литологию
2) Выделять интервалы коллекторов
3) Оценивать глинистость (лучший метод для определения
глиносодержания)
Как можно определить?!
Показания в глинах отклоняются вправо, в песчаниках и
известняках – влево.
Чем выше глиносодержание пород, тем более сильное
отклонение вправо. Крайнее правое положение кривой
ГК – линия глин, крайнее левое отклонение кривой ГК –
линия песков. Показания российского метода
выражаются интенсивностью гамма-излучения в мкр/час
(микрорентген в час) или имп/мин (импульсы/минута). В
зарубежной практике показания метода выражаются в
условных единицах американского нефтяного института
(API)
7

8. Гамма каротаж

1) Определение литологии
Основное назначение метода – это выделение глинистых отложений по
их высокой радиоактивности. Глины и битуминозные глины
показывают наиболее высокие значения гамма активности, а чистые
песчаники, известняки, доломиты, уголь и ангидриты характеризуются
наименьшими показаниями.
2) Выделение интервала коллекторов
Коллекторы выделяются по наименьшим показаниям гамма каротажа
(отклонение кривой влево), соответствующим чистым неглинистым
разностям пород. Следует учитывать, что плотные неглинистые породы
(неколлекторы) также будут характеризоваться низкими значениями ГК.
3) Определение глинистости
Глинистость отложений позволяет судить об объемном содержании глин
в коллекторах и как следствии их качестве. Глинистость определяется
(Кгл или Vshale в зарубежной практике) следующим путём: сначала
вычисляется относительная амплитуда интенсивности гамма излучения
(Iy или Igr) по формуле:
8

9. Нейтронный гамма каротаж (НГК)

Нейтронный гамма каротаж (НГК)
Что показывает?!
Нейтронный гамма каротаж заключается в регистрации вторичного (вызванного) гамма-излучения, образующегося за счёт
поглощения тепловых нейтронов ядрами элементов, слагающих породу. Чем меньше плотность нейтронов, тем меньше
регистрируемое гамма-излучение.
Чем больше водорода (воды), тем быстрее
нейтроны замедляются и поглощаются и у
приёмника плотность нейтронов и гаммаизлучения меньше.
Что можно определить?!
1)
2)
3)
4)
Интервалы коллекторов
Насыщение и перемещение ВНК, ГНК, ГВК
Пористость
Литологию
Как можно определить?!
1) Основное влияние на показание метода оказывает
водородосодержание пород (количество воды), которое
тем выше, чем больше пористость пород.
Основное правило: чем выше водородосодержание
(пористость), тем меньше показание метода НГК и наоборот.
Показания метода выражаются интенсивностью гаммаизлучения в имп/мин (импульсы/минута) или условных единицах
индекса нейтронной пористости
9

10. Нейтронный гамма каротаж (НГК)

1) Определение литологии и коллекторов
Плотные породы с минимальным водородосодержанием и пористостью
(плотные известняки, доломиты, карбонатизированные песчаники и
алевролиты и др.) характеризуются высокими значениями показаний
НГК.
Глинистые породы (максимальная водонасыщенность) – минимальные
показания НГК.
Терригенные коллекторы – средние показания НГК.
Карбонатные коллекторы – высокие показания НГК.
Примесь глинистого материала снижает показания НГК!
2) Определение характера насыщения
Газонасыщенные коллекторы – высокие показания НГК
Нефтенасыщенные коллекторы – средние показания НГК
Водонасыщенные коллекторы – небольшое увеличение показаний НГК
по сравнению с нефтенасыщенными (из-за присутствия хлора – при
захвате нейтронов атомами хлора выделяется большое количество
гамма-квантов)
При обводнении нефтесодержащих коллекторов при разработке
происходит увеличение показаний (при условии обводнения
минерализованной водой).
При обводнении нефтесодержащих коллекторов при разработке
происходит уменьшение показаний НГК.
10

11. Нейтронный гамма каротаж (НГК)

3) Определение пористости
Что еще влияет на показаний метода?!
• Глинистая корка – снижает показания
• Промывочная жидкость – минерализованный раствор
увеличивает показания НГК за счёт хлора
• Зона проникновения сильно уменьшает показания в
газоносных коллекторах
• Диаметр скважины – чем больше диаметр, тем меньше
дифференциация кривой
11

12. Электрические методы. Каротаж потенциала собственной поляризации

Каротаж потенциала собственной поляризации
Что показывает?!
Показывает наличии естественных электрических полей возникающих благодаря протеканию на границах между порой и
глинистым раствором электрохимических процессов (напряжение в мВ – милливольт)
Пластовая вода, находящаяся в коллекторе и фильтрационный раствор
имеют разную минерализацию, поэтому ионы Na+ и Cl- начинают
мигрировать из зоны с большей минерализацией в меньшую. Мобильность
ионов Cl- больше чем Na+, поэтому вскоре на границе с проницаемым
пластом отрицательно-заряженная зона, а со стороны пласта избыток
положительных ионов. Глина действует на анионы Cl как непроницаемая
мембрана, из-за кажущего негативного заряда решетки глин и пропускает
через себя только катионы. Вследствие всего этого возникают потенциал
собственной поляризации напротив каждого типа пород, который
фиксируется при каротаже ПС.
Если минерализация пластовой воды больше минерализации
промывочной жидкости, то отклонение влево(смотреть
рисунок), в противном случае наоборот!
12

13. Каротаж потенциала собственной поляризации

Что и как можно определить!?
1) Определение проницаемых пластов и расчленение
разреза
Пески, песчаники – минимум значений
Глины, плотные непроницаемые породы – максимум
Алевролиты, глинистые песчаники – средние значения
2) Определение глинистости
13

14. Боковое каротажное зондирование (БКЗ)

Что можно определить!?
Основная цель – определение истинного удельного сопротивления пласта и зоны проникновения в Омм (ом*метр).
Методом БКЗ измеряют сопротивление пласта обычно градиент-зондами разной длины от стенки скважины и до
нетронутой зоны пласта. Чем больше зонд тем больше радиус его использования (обычно используют от 0,4 до 8 м)
Также возможна
интерпретация положения
флюидонасыщения (низкие
показания длинного зонда –
водонасыщенные породы, а
высокие – нефте- и
газонасыщенные).
14

15. Боковой каротаж

Что и как можно определить!?
Метод бокового каротажа используется для изучения разрезов скважин,
представленных породами высокого сопротивления или частым
чередованием пластов с разными параметрами.
Некоторые задачи метода:
• сопоставление разрезов скважин;
• расчленение разрезов;
• определение удельного сопротивления пласта, в отдельных случаях —
удельного сопротивления зоны проникновения.
15

16. Индукционный каротаж

Что показывает!?
Основан на изучении проводимости горных пород
(величина, обратная сопротивлению). Это позволяет
исследовать сухие скважины и скважины, заполненные
глинистым раствором на нефтяной основе. Кривые
электропроводимости симметричны относительно
середины пласта.
Метод имеет большой радиус действия (1,5-2 м), что
позволяет измерять истинное сопротивление пласта.
Кривые индукционного каротажа «обратно»
симметричны кривым методов сопротивления (БКЗ, БК).
Что и как можно определить!?
1) Границы пласта – по середине аномалии
2) Истинное сопротивление пласта
3) Характер насыщенности
Вода – высокие показания
Нефть, газ – низкие показания
16

17. Метод микрозондов (МК)

Что показывает!?
Микрокаротаж (МК) – метод для детального
исследования прискважинной части разреза.
Используют микропотенциал-зонд и микроградиентзонд с измерением сопротивления в Омм. Микрозонды
представляют собой обычные градиент и потенциал
зонды малой длины, в результате чего их радиус
исследования очень маленький.
Что и как можно определить!?
Детальное расчленение разреза
1) Выделения коллекторов и типа насыщения
Нефтенасыщенные породы – разница между МПЗ и МГЗ
намного больше чем против водонасыщенных.
Плотные породы – примерно равные значения МПЗ и
МГЗ
Глины – примерно равные значения МПЗ и МГЗ
2) Выделение пород разных типов в комплексе с
другими методами
3) Оценка толщин пластов
17

18. Комплексная интерпретация данных ГИС в скважинах

Комплексная интерпретация включает в себя совместную обработку различных методов каротажа с целью
литологического расчленения разрезов скважин, выделения коллекторов, оценки характера их насыщения,
корреляции разрезов скважины для изучения структуры и внутреннего геологического строения месторождения.
Для изучения литологического состава пород в скважине обычно используются методы КС, ГК, НГК, ПС, БК, ИК и
кавернометрия. Расчленение пород по разрезу скважины рассматривается на примере 2 типов разреза:
терригенного и карбонатного.
18

19. Терригенный разрез

Глины:
ПС – высокие значения
ГК – высокие значения из-за высокой
радиоактивности, по высоким значениям
ГК и ПС выделяют линию глин
КС– низкие значения сопративления из-за
насыщения минералированной водой
НГК – низкие значения
Кавернометрия – номитальные значения
или низкие из-за наличия каверн
Микрозонды – сопротивление
МПЗ=сопротивление МГЗ при
номитальном диаметре скважины
Пески, песчаники:
ПС – низкие значения
ГК – низкие значения из-за низкой
радиоактивности
КС – низкие значения сопротивления изза насыщения минерализованной водой,
высокие из-за насыщения УВ
Кавернометрия – повышенные значения
из-за уменьшение диаметра скважины
(образования глинистой корочки)
Микрозонды – сопротивление
МПЗ>сопротивление МГЗ
Глинистые пески, плотные глинистые
песчаники:
ПС – высокие значения (слабое
отклонение от линии глин влево)
ГК – высокие значения из-за высокой
радиоактивности (слабое отклонение от
линии глин влево)
Кавернометрия – номинальные значения
или низкие из-за наличия каверн
Микрозонды – сопротивление
МПЗ=сопротивление МГЗ при
номинальном диаметре скважины
19

20. Карбонатный разрез

Плотные карбонатные породы:
ГК – низкие значения
НГК – высокие значения (из-за низкого
водородосодержания)
КС – очень высокие значения (из-за
высокого сопротивления пород),
наибольшее сопротивление у плотных,
окремнелых известняков и доломитов
Глинистые карбонатные породы:
ГК – значения ГК выше, чем в чистых
карбонатах, из-за увеличения
радиоактивности
НГК – уменьшение значений
КС – сопротивления пород ниже, чем в
чистых карбонатах
Кривая ПС против карбонатных пород
обычно усложнена из-за большого
влияния пластов высокого
сопротивления и в целом
неинформативна.
20

21. Пример литологического расчленения разреза

21

22. Пример литологического расчленения разреза

22

23.

Всегда в движении!