В статье предлагается методика профильного сканирования акустических свойств горных пород с целью получения большого массива данных в условиях отсутствия данных ГИС.
Ключевые слова : керн, петрофизические исследования, зонд, продольные и поперечные волны, профилирование.
Введение
В керне, как в зеркале, отражается геологическая история планеты. Керн был предметом изучения геологов на протяжении многих столетий. Изучение керна начинается с поиска, разведки и дальнейшей разработки любого месторождения. Наряду с этим керн дает ценнейшие сведения об истории геологического развития района, его тектоническом строении, истории тектонических движений, а также о вещественном составе пород. А комплексные исследования керна дают надежную информацию о свойствах и составе материала на больших глубинах и являются практически единственным способом объективной проверки и интерпретации исследований. Роль керна сохраняется независимо от того, в каком году он был пробурен, следовательно образцы можно доставать и заново исследовать, в том числе с помощью новых методик. Поэтому усовершенствование методов изучения керна, а также его широкое внедрение в практику разведки месторождений полезных ископаемых — одна из актуальнейших задач современной геологии.
Однако возникает ряд проблем при интерпретации данных ГИС керна старых скважин: большинство скважин либо вообще не содержит материалов ГИС, либо этих данных недостаточно, не могут быть оцифрованы вследствие ветхости носителей или данные низкого качества. Диаметр керна старого фонда исключает возможность массового отбора образцов для петрофизических исследований, в то время как высокая плотность данных керна часто требуется для петрофизического моделирования в рамках региональных геологоразведочных работ.
В условиях недостатка геофизической информации и следующей отсюда сложности петрофизического моделирования необходим поиск альтернативных способов получения или уточнения массивов основных петрофизических данных.
Исходя из вышесказанного, в данной работе предлагается методика получения акустических свойств горных пород методом профильного сканирования на профилометре AutoScan (NER).
Актуальность работы заключается в том, что определение петрофизических свойств методом профильного сканирования, позволяет получать большие массивы петрофизической информации с высокой дискретностью, в том числе на керне, состояние которого не позволяет осуществить массовый отбор стандартных образцов. Результаты исследований керна профильным методом настраиваются в соответствии с результатами петрофизических исследований на ограниченной коллекции образцов и могут быть использованы как для корректировки данных ГИС, так и для частичной замены при их отсутствии.
Система профильных измерений проницаемости по газу, электрических и акустических свойств керна AutoScan-II
AutoScan-II — интегрированная система для профильного изучения полноразмерного керна и цилиндрических образцов керна, обеспечивающая измерения газопроницаемости, электрического сопротивления и скорости продольных и поперечных акустических волн. Объединенные зонды Сопротивления (Z-Probe) вместе с зондом Скорости (V-Probe) и зондом Проницаемости (SS-Probe) обеспечивают уникальную возможность отбора и сортировки керна, калибровки или градуировки каротажной диаграммы и выделения петрофизических фаций [7].
Область применения:
— Детальное изучение образцов керна для калибровки каротажной диаграммы.
— Быстрое сканирование колонки керна с целью выбора образцов для последующего выбуривания.
— Количественный анализ анизотропии для калибровки индукционных кривых ГИС.
Рис. 1. Установка AutoScanII (NER, США)
Зонд для определения скорости распространения ультразвуковых волн
Зонд для измерения скорости распространения ультразвуковых волн предоставляет широкие технические возможности. С помощью данного прибора можно определить характеристики пространственной изменчивости скорости распространения продольных и поперечных волн. Автоматизированный анализ полноразмерного керна и цилиндрических образцов керна также доступны при использовании зонда. Благодаря направлениям распространения ортогональных волн, возможно охарактеризовать анизотропию. Зонд для определения проницаемости входит в состав данного прибора, что позволяет проводить два измерения последовательно и в одном месте.
Рис. 2. Объединенный блок зондов для определения скорости распространения волн и проницаемости по газу
Скорости продольных и поперечных волн прибор позволяет измерить в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Акустическое профилирование (рисунок 3) проводится во взаимно перпендикулярных направлениях: вдоль и поперек оси керна, что позволяет решать сразу несколько задач. Помимо привязки керна к материалам акустического каротажа и выделения коллекторов, акустическое профилирование позволяет рассчитывать динамические механические модули и оценивать анизотропию породы [5].
Рис. 3. Акустическое профилирование вдоль оси керна (продольная и поперечная волна)
Обоснование необходимости затрат на проведение исследований кернового материала
Данные, полученные при исследовании керна необходимы для обоснования геологической модели, при количественной интерпретации данных ГИС, при подсчете запасов, а также при анализе разработки.
Благодаря петрофизическим исследованиям изучается диапазон изменения петрофизических характеристик исследуемых образцов, анализируются петрофизические связи [4].
Литолого-петрографические исследования включают макро- и микроописание пород по шлифам и позволяют определить не только литотип исследуемой породы, но и выделить микронеоднородности исследуемой породы.
Стандартные исследования подразумевают определение фильтрационно-емкостных свойств и удельного электрического сопротивления пород в атмосферных условиях [2].
Перечень детальных исследований может разниться в зависимости от поставленных целей и задач, но, чаще всего, включает в себя определение остаточной водонасыщенности, кривых капиллярного давления и определение скоростей продольной и поперечной волн, пористости и удельного электрического сопротивления в условиях, моделирующих пластовые.
Для оценки экономической эффективности предлагаемой методики, была составлена программа исследований, включающая профильное определение газопроницаемости и скоростей продольных и поперечных волн. Количество стандартных исследований при этом может быть уменьшено до 1 обр/метр, исследований в условиях, моделирующих пластовые — до 10, результаты которых будут использоваться для настройки профильных исследований.
В результате уменьшение стоимости работ относительно стандартного комплекса составило 200 тыс. рублей или 10 % стоимости. Кроме того, так как выполнение профильных исследований предполагается с частотой 10 измерений/метр, то плотность данных, полученных в результате исследований керна по предлагаемой программе, возрастает в 4 раза для стандартных исследований и в 16 раз — для детальных.
Наибольшую эффективность предлагаемая методика будет иметь при исследовании керна плохой сохранности, из которого часто невозможно отобрать большое количество стандартных образцов керна.
Вывод
На самом деле керн — это не совсем зеркало. Это скорее микроскоп, который позволяет нам заглянуть внутрь Земли. И в этом смысле он может быть использован как микроскоп для изучения геологических пластов, так и как зеркало для изучения процессов, протекающих в недрах планеты.
В условиях отсутствия данных ГИС или плохой сохранности керна несомненным достоинством метода профилеметрии является получение большого массива данных с необходимой частотой в атмосферных условиях, что существенно сокращает время на пробоподготовку и необходимость в большом количестве детальных петрофизических исследований в пластовых условиях [6].
Получаемые профили акустических свойств могут быть настроены в соответствии с результатами петрофизических исследований даже на ограниченной коллекции образцов и использованы для восстановления или корректировки данных ГИС.
С экономической точки зрения затраты на проведения этих исследований вполне обоснованы улучшением изученности месторождения и, в свою очередь, оптимизацией разработки.
Литература:
- Калмыков Г. А. Петрофизические методы исследования кернового материала. Учебное пособие в 2х книгах. — М, 2008 г.- 113с.
- Кобранова В. Н. Петрофизика. М,; Недра, 1986 г. — 392с.
- Макфи.К, Дж.Рид, И.Зубиретта. Лабораторные исследования керна: гид по лучшим практикам.М.-Ижевск, 2018 г.
- Недоливко Н. М. Исследование керна нефтегазовых скважин. — Томск, 2006 г. — 170с.
- Персилье В. И., Пороскун В. И., Яценко Г. Г. Методические рекомендации по подсчету геологических запасов нефти и газа объемным методом. ВНИГНИ, НПЦ «Тверьгеофизика». — М.; Тверь, 2003. — 260 с.
- Плотникова И. Н. Современные методы и инструменты исследования керна: учеб.-метод. пособие для курсов повышения квалификации «Петрофизика и геофизика в нефтяной геологии». — Казань: КФУ, 2014–30 с.
- New England Research: «AutoScan. Руководство по эксплуатации».
