Способ определения насыщенности низкопроницаемых пластов

Изобретение относится к нефтепоисковой геологии и предназначено для определения насыщенности пластов, необходимой для подсчета запасов месторождений углеводородного сырья и построения гидродинамической модели.

Известен способ определения остаточной водонасыщенности и проницаемости пласта, при котором проводят геофизические исследования скважин (ГИС) и лабораторные исследования керна, определяют параметры пористости и остаточной водонасыщенности, а проницаемость пласта определяют на основе функционально-корреляционной связи проницаемости с параметрами пористости и остаточной водонасыщенности, полученной на основе данных лабораторных исследований керна, при этом остаточную водонасыщшгаость оценивают в результате определения прямой корреляционно-регрессионной зависимости данных остаточной водонасыщенности керна от данных комплекса ГИС (патент РФ №2399070, МПК G01V 11/00, опубликовано 10.09.2010 г.).

Недостатком способа являются ограниченные функциональные возможности в связи с невозможностью оценки общей водонасыщенности пласта. Кроме того, в известном способе не учитывается связь между насыщенностью и удельным электрическим сопротивлением пласта, что приводит к недостаточной точности определения насыщенности.

Известен способ определения свойств пласта путем многофакторной инверсии данных, при котором используют измеренные в скважине данные акустического, плотностного и индукционного каротажей, а также смоделированные данные акустического, плотностного и индукционного каротажей. Измеренные и смоделированные данные используют для уточнения модели пласта и определения его свойств (WO 2016123014, МПК Е21В 47/00, G01V 11/00, опубл. 04.08.2016 г.).

Недостатки способа заключаются в ограничении области применения только для газонасыщенных пластов и пластов, имеющих высокую минерализацию пластовых вод.

Известен способ оценки насыщенности горных пород по граничному значению удельного электрического сопротивления ρ_п пласта ("Методические рекомендации по подсчету геологических запасов нефти и газа объемным методом", Под ред. В.И. Петерсилье, В.И. Пороскуна, Г.Г. Яценко, г. Москва - Тверь, 2003, стр. 4-7-4-8).

Данный способ оценки насыщенности показывает удовлетворительные результаты для простых коллекторов порового типа. В коллекторах сложного строения эффективность оценки насыщенности существенно ниже. Основной причиной снижения эффективности является резко выраженная зависимость удельного электрического сопротивления пласта ρ_п от структуры порового пространства, вследствие чего породы разного строения различаются по величине удельного сопротивления ρ_п в несколько раз при равных значениях коэффициента пористости К_п и коэффициента водонасыщенности К_в. Влияние структуры пор на ρ_п увеличивается с уменьшением К_п. Недостатком способа является необходимость проведения большого числа испытаний продуктивных и водонасыщенных пластов для накопления достаточного объема статистической информации, вследствие чего увеличивается время, необходимое для получения адекватной петрофизической модели. Кроме этого, используемое в способе граничное значение удельного электрического сопротивления справедливо для высокопористых, малоглинистых пластов. Применение известного подхода для низкопроницаемых пластов может привести к недостоверной оценке насыщенности.

Известен способ прогноза насыщенности горных пород, учитывающий зависимость нефтенасыщенности залежи от фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллекторов при установлении капиллярно-гравитационного равновесия (КГР). Данный способ реализуется с применением функции капиллярного давления, полученной по данным исследования кернового материала (Амикс Д., Басе Д., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта М.: Гостоптехиздат, 1962, стр. 145-147).

К недостаткам данного способа относится:

- использование единственной функции капиллярного давления для одного пласта;

- предположение об однородном трубчатом поровом пространстве коллектора;

- проведение капиллярных исследований для ограниченного набора типов пород;

- сложность обобщения кривых капиллярного давления.

Использование данного способа в литологически неоднородных коллекторах приводит к недостаточно достоверному результату. В основном это связано с отсутствием надежных связей между параметрами, характеризующими неоднородность капиллярных кривых, и результатами интерпретации данных геофизических исследований скважин.

Задачей изобретения является разработка способа определения насыщенности пластов в литологически неоднородных коллекторах.

Технический результат предложенного способа заключается в увеличении точности определения насыщенности пластов, благодаря интеграции электрической и капиллярной моделей насыщения.

Технический результат достигается способом определения насыщенности пласта, при котором проводят геофизические исследования скважины и лабораторные исследования керна, при этом по комплексу геофизических исследований производят детальную разбивку литологии пласта, а по результатам лабораторных исследований керна строят капиллярную модель насыщения, по которой производят расчет коэффициентов водонасыщенности по разрезу пласта, далее строят электрическую модель насыщения, по которой определяют значения удельного электрического сопротивления, соответствующие полученным по капиллярной модели коэффициентам водонасыщенности, затем, используя процедуру конволюции удельного электрического сопротивления по разрезу пласта с вертикальной характеристикой прибора индукционного каротажа, получают модельную кривую индукционного каротажа, причем посредством подбора параметров капиллярной модели насыщения минимизируют расхождение кривой индукционного каротажа, зарегистрированной в скважине, и кривой, полученной в результате моделирования, а насыщенность пласта определяют по капиллярной модели с использованием подобранных параметров.

Согласно изобретению в качестве капиллярной модели насыщения может быть использована J-функция Леверетта, в которой варьируемым параметром является уровень зеркала свободной воды.

Согласно изобретению в качестве электрической модели насыщения может быть использована модель Арчи-Дахнова на основе параметров пористости и насыщенности.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что в результате оптимального подбора параметров капиллярной модели насыщения определяют насыщенность по разрезу, согласованную с капиллярной и электрической моделью.

Способ осуществляют следующим образом.

1. В границах месторождения выбирают опорные скважины, в которых проводят расширенный комплекс ГИС (включая электрические микроимиджеры и ядерно-магнитный каротаж). По комплексу ГИС производят детальную разбивку литологии изучаемого пласта, по данным электрических методов ГИС адаптируют сопротивления глинистых и карбонатных прослоев на каждом интервале разреза, исходя из сопротивлений расположенных вблизи глинистых и карбонатных слоев достаточной мощности с определением литологии по всему комплексу геофизических исследований. Ядерно-магнитный каротаж используют для определения величины остаточной водонасыщенности.

2. По результатам лабораторных исследований керна строят капиллярную модель насыщения, по которой производят расчет коэффициентов водонасыщенности по разрезу пласта.

3. Определяют значения удельного электрического сопротивления, используя электрическую модель насыщения,, соответствующие полученным по капиллярной модели коэффициентам водонасыщенности.

4. Используя процедуру конволюции (свертки) удельного электрического сопротивления по разрезу пласта с вертикальной характеристикой прибора индукционного каротажа, получают модельную кривую индукционного каротажа.

5. Посредством подбора параметров капиллярной модели насыщения минимизируют расхождение (невязку) кривой индукционного каротажа, зарегистрированной в скважине, и кривой, полученной в результате моделирования.

6. Определяют насыщенность пласта по капиллярной модели с использованием подобранных параметров. Пример осуществления способа.

Отложения ачимовской толщи изучаемого месторождения представлены сложнопостроенными пластами, характеризующимися текстурной неоднородностью, которая определяется литолого-фациальными условиями седиментации: тонкослоистым чередованием глинистых и песчаных пропластков размером от долей сантиметров до 1-3 м.

По данным подсчета запасов в изучаемом районе месторождения прогнозировалась чисто нефтяная зона, однако, пробуренные скважины запускались с существенным процентом обводнения продукции (порядка 50-60%). Граничное удельное электрическое сопротивление, характеризующее уровень водо-нефтяного контакта, находящееся на уровне 9 Омм, не позволяет корректно разделить пласты на нефте- и водонасыщенные ввиду малой статистики испытаний разведочных скважин без гидроразрыва пласта.

Для опробования предложенного способа были выбраны скважины с отбором керна и расширенным комплексом ГИС, включая ядерно-магнитный каротаж и пластовые микроимиджеры, а также испытатели пластов на кабеле (ИГЖ).

Для определения насыщенности пласта в качестве капиллярной модели была выбрана J-функция Леверетта, для которой варьируемым параметром будет уровень зеркала свободной воды (ЗСВ), [Амикс Д., Басе Д., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта М.: Гостоптехиздат, 1962, стр.145-147].

В качестве электрической модели насыщения использовалась модель Арчи-Дахнова с параметрами пористости: Рп=К_п^-1.827; насыщенности: Рн=0.99*К_в^-1.71, где К_п - коэффициент пористости, К_в - коэффициент водонасыщенности. ("Методические рекомендации по подсчету геологических запасов нефти и газа объемным методом", Под ред. В.И. Петерсилье, В.И. Пороскуна, Г.Г. Яценко, г. Москва - Тверь, 2003, стр. 6-4-6-5).

Формула расчета значений удельного электрического сопротивления, соответствующих определенным по капиллярной модели значениям коэффициентов водонасыщенности, имеет вид:

где ρ_п - удельное электрическое сопротивление пласта; ρ_в - удельное электрическое сопротивление пластовой воды; К_п - коэффициент пористости; К_в - коэффициент водонасыщенности.

Значение ρ_в определяется по зависимости удельного электрического сопротивления от минерализации пластовой воды.

Модельная кривая индукционного каротажа получалась процедурой конволюции (свертки) удельного электрического сопротивления по разрезу пласта с вертикальной характеристикой прибора индукционного каротажа.

Варьируя уровень ЗСВ, минимизировалась невязка между индукционным каротажем в скважине и модельной кривой.

Характер насыщенности пласта выражается коэффициентами водонасыщенности, определенными по капиллярной модели насыщения с уровнем ЗСВ 2930 м, которые изменяются по глубине. Значения коэффициентов представлены в Таблице.

Из приведенной на фиг.1 зависимости невязки между индукционным каротажем в скважине и модельной кривой индукционного каротажа от уровня ЗСВ видно, что минимальная невязка соответствует уровню ЗСВ примерно 2930 м.

На фиг.2 показано изменение насыщенности по разрезу пласта:

- в интервале глубин 2776-2781 м коэффициенты водонасыщенности изменяются в диапазоне 42-50%, что соответствует характеру насыщенности «нефть»;

- в интервале глубин 2781 - 2805 м коэффициенты водонасыщенности изменяются в диапазоне 50-61%, что соответствует характеру насыщенности «нефть+вода»;

- пласт в интервале глубин 2780-2808 м был вскрыт перфорацией и получен приток нефти с водой. Обводненность продукции скважины составляет 69%;

- ниже глубины 2805 м коэффициенты водонасыщенности превышают величину 67%, что соответствует характеру насыщенности «вода». По результатам испытателя пласта на кабеле с глубин 2811 м получен приток воды.

Как видно из фиг.2, полученные данные показывают хорошую согласованность с электрической и капиллярной моделями, что свидетельствует о достоверности предложенного способа определения насыщенности пласта.

Таким образом, благодаря комплексному подходу, а именно интеграции результатов ГИС и лабораторных исследований керна с построением соответствующих моделей насыщения, заявленное изобретение обеспечивает повышение точности и достоверности определения насыщенности пласта.