Одной из наиболее трудных задач промыслово-геофизических исследований глубоких скважин являются выделение и оценка промышленного значения низкопористых трещинных коллекторов, преобладающих на больших глубинах.

Основной причиной низкой эффективности их изучения до последнего времени считалось глубокое проникновение по трещинам глинистых растворов на расстояния, значительно превышающие радиус исследования методов электрического каротажа с наибольшей глубинностью. Однако анализ геолого-геофизического материала по месторождениям Восточного Предкавказья, приуроченным к трещинным коллекторам мезозоя, а также результаты лабораторных экспериментов свидетельствуют о существовании в большинстве случаев ограниченных по глубине зон проникновения, соизмеримых с радиусом исследования существующих установок электрокаротажа [1]. Это указывает на возможность эффективного использования ряда геофизических методов выделения и оценки промышленного значения глубокозалегающих трещинных коллекторов и в первую очередь разноглубинных исследований удельных электрических сопротивлений.

Выделение и оценка характера насыщения коллекторов с помощью указанного метода проводятся на основе сопоставления показаний установок электрокаротажа с различной глубиной исследования (БКЗ, потенциал-зонды большой длины, БК-БМК и др.). Однако возможности обычных зондов электрического каротажа при исследовании высокоомных неоднородных разрезов существенно снижаются, а использование комплекса БК-БМК также часто не дает положительных результатов из-за низкой эффективности в указанных разрезах зондов БМК. В этих условиях целесообразно применять многозондовую аппаратуру бокового каротажа с объемными электродами, которая позволяет получить наиболее полную информацию об удельном сопротивлении глубокозалегающих пластов. Из зарубежных образцов подобной аппаратуры известен двухзондовый прибор бокового каротажа (Dual Laterolog) фирмы Шлюмберже [2]. Отечественным аналогом этой аппаратуры является прибор БКС-2, созданный Киевским ОКБ геофизического приборостроения и рассчитанный на работу при температуре до 150 °С и давлении 100 МПа.

Для исследования глубоких и сверхглубоких скважин в СКТБ промысловой геофизики разработан термобаростойкий (до 200 °С, 120 МПа) комплексный прибор бокового каротажа Э9, который позволяет проводить измерения кажущихся сопротивлений тремя разноглубинными зондами. Использование трехзондовой установки БК повышает достоверность определения геоэлектрических характеристик разреза.

Конструктивно прибор выполнен так, что составные части кожуха, в котором располагается электронный блок, являются центральным (А₀) и экранными (A₁-А₃) электродами зонда. Последние расположены симметрично относительно центрального и попарно закорочены. Удаленные электроды N и ПС находятся на гибкой косе длиной 24 м. На рис. 1 схематически изображено расположение токовых линий, иллюстрирующих особенности каждого зонда комплекса.

При определенном подключении электродов достигается различная фокусировка тока i₀ центрального электрода А₀ и тем самым обеспечивается разный радиус исследования зондов комплекса.

Для определения глубинности исследования отдельных зондов аппаратуры Э9 удобно воспользоваться кривыми псевдогеометрического фактора j, построенными на основании приближенной зависимости r_к = r_з.пj+r_п(1-j), где r_к, r_з.п, r_п -удельные сопротивления соответственно кажущееся, зоны проникновения и пласта.

На рис. 2 приведены графики зависимости псевдогеометрического фактора j от диаметра зоны проникновения D для зондов прибора Э9. Если за радиус исследования зонда условно принять радиус зоны, для которой геометрический фактор равен 0,5, то глубинность исследования большого, среднего и малого зондов (Э9-Б, Э9-С, Э9-М) для указанных на рисунке соотношений r_п и r_з.п соответственно будет равна 0,9; 0,56; 0,31 м при повышающем проникновении и 1,55, 0,54 и 0,2 м при понижающем. Следовательно, применение многозондовой аппаратуры Э9 наиболее эффективно в пластах с понижающим проникновением.

Методика обработки диаграмм, зарегистрированных прибором Э9, и последовательность введения поправок в показания зондов за влияние скважины вмещающих пород в зоны проникновения приведены в работе [3]. Палетки построены с помощью математического моделирования методом интегральных уравнений.

Для проведения количественной интерпретации данных каротажа, зарегистрированных прибором Э9, с целью определения параметров пласта и зоны проникновения необходимо предварительно оценить по данным БМК или малых зондов БКЗ удельное сопротивление зоны проникновения. Однозначно определить все три параметра (rп, rз.п, D) указанной аппаратурой невозможно.

Качественная интерпретация результатов разноглубинных исследований аппаратурой Э9 для выделения и оценки характера насыщения коллекторов сводится к сопоставлению исправленных показаний зондов между собой. При этом расхождение показаний отдельных зондов Э9 указывает на наличие коллекторов, а знак этого расхождения - на характер его насыщения.

За критерий оценки промышленного значения коллекторов удобно принять величину расхождения исправленных показаний малого rк.м и большого r_к.Б зондов Э9. Поскольку предел допускаемой погрешности в записи кривых БК прибором Э9 составляет 10 %, то во внимание принимаются лишь те расхождения показаний малого и большого зондов, величины которых превышают 20 % . Поэтому в трещинных коллекторах те пласты, в которых r_к.м/r_к.Б<0,8, имеют понижающее проникновение и являются нефтенасыщенными, а при r_км/rк.Б>1,2 обладают повышающим проникновением и являются водонасыщенными. Отношение 1,2> >rк.м/rк.Б>0,8 соответствует плотным водонасыщенным пластам без проникновения.

При повышенных значениях блоковой пористости трещинных коллекторов (>=4-5 %), в результате возможного опреснения матрицы фильтратом бурового раствора [1], повышающее проникновение будут иметь и нефтенасыщенные пласты.

При увеличенном диаметре скважин (более 250 мм) из-за значительного и трудноучитываемого их влияния на показания малого зонда использование прибора Э9 нецелесообразно. Однако необходимо отметить, что бурение глубоких скважин, для исследования которых и предназначена эта аппаратура, очень редко ведется долотами такого диаметра.

Многозондовая аппаратура бокового каротажа Э9 применялась, начиная с 1978 г., более чем в 50 глубоких скважинах Восточного Предкавказья. Основной объем работ приходится на месторождения ЧИАССР, где геолого-технические условия проведения исследований прибором Э9 в большинстве скважин отвечали требуемым: забойные температуры и давления были соответственно менее 200 °С и 100-120 МПа, диаметры скважин редко превышали 160-180 мм, диапазон измеряемых сопротивлений изменялся от единицы да нескольких сот и реже тысяч ом*метров. Качество диаграммного материала в большинстве случаев удовлетворительное, о чем свидетельствуют результаты повторных замеров прибором Э9 в ряде глубоких скважин.

На основе анализа и обобщения полученного материала оценена эффективность метода разноглубинных исследований удельных сопротивлений аппаратурой Э9 для выделения трещинных коллекторов и определения характера их насыщения в разрезе глубоких и сверхглубоких скважин.

Сопоставление результатов интерпретации и опробования по скважинам месторождений ЧИАССР (см. таблицу ) показало, что при благоприятных условиях (небольшой диаметр скважины, отсутствие опресняющего влияния проникновения промывочной жидкости на удельное сопротивление трещинного коллектора, незначительный интервал времени между вскрытием разреза и проведением исследований) эффективность разноглубинных исследований удельных сопротивлений прибором Э9 довольно высока (около 70 %). Выделение и оценка промышленного значения высокоомных трещинных коллекторов по указанным скважинам с помощью стандартного комплекса электрокаротажа (БКЗ, БК-БМК) проводятся менее однозначно, и в большинстве случаев они были сложными.

На рис. 3 иллюстрируется пример записи кривых сопротивлений прибором Э9 в двух глубоких скважинах ЧИАССР. Поправки за влияние скважины из-за малого диаметра (<160-170 мм) на показания зондов не превышают 10%.

Сравнение между собой показаний отдельных зондов прибора Э9 указывало на существование в определенной части изучаемого разреза массивных залежей проницаемых пластов с понижающим проникновением глинистого раствора. Впоследствии этот вывод подтвердился результатами испытания скважин, была установлена продуктивность всей толщи рассматриваемых карбонатных отложений.

Необходимо отметить, что основные трудности применения метода разноглубинных исследований в глубоких скважинах обусловлены особенностью трещинных коллекторов, в которых в отличие от коллекторов порового типа разница удельных сопротивлений зоны проникновения и пласта несущественна, особенно для водонасыщенных участков разреза. Поэтому отношение 1,2>r_к.м/r_к,Б>0,8 может быть характерно не только для плотных, но и для проницаемых пластов.

Одной из основных причин снижения эффективности разноглубинных зондов электрического каротажа является влияние факторов, искажающих показания зондов малой глубинности. Так, высокая чувствительность зонда Э9-М к изменениям диаметра скважины может приводить иногда к ошибочным заключениям из-за отсутствия точных данных о профиле стенки скважин при использовании существующих каверномеров-профилемеров. Именно этим можно объяснить получение отрицательных результатов в скв. 203 и 227 на месторождениях Гудермес и Октябрьское.

Кроме того, на показания малого зонда может воздействовать образующаяся при бурении прискважинная зона повышенной трещиноватости. В ряде случаев это приводит к ошибочному выводу о наличии понижающего проникновения в плотных водонасыщенных пластах (скв. 934, 937 Малгобекские, скв. III Ястребинская).

В целом использование многозондовой аппаратуры бокового каротажа Э9 способствует повышению эффективности геофизических исследований в глубокозалегающих трещинных коллекторах. Полученные результаты опробования указанной аппаратуры на месторождениях Восточного Предкавказья подтверждают необходимость широкого ее внедрения в практику при проведении геофизических исследований глубоких и сверхглубоких скважин.

В настоящее время исследования разноглубинной аппаратурой бокового каротажа Э9 выполняются во многих глубоких скважинах Восточного Предкавказья, а также других районов страны. С 1980 г. они включены в обязательный геофизический комплекс, осуществляемый во всех разведочных скважинах месторождений ЧИАССР.

1. Боярчук А.Ф. Основные закономерности формирования зоны проникновения глинистых растворов в трещинных карбонатных коллекторах. - Геология нефти и газа, 1980, № 1 , с. 53-58,
2. Горин А.З., Лимбергер Ю.А. Достижения в промыслово-геофизических исследованиях нефтяных и газовых скважин за рубежом. - Обзор. Сер. Нефтегаз. геол. и геофиз. М., ВНИИОНГ,1973.
3. Методические указания по интерпретации к приборам серии Э / А.Г. Барминский, Р.А. Кучеров, А.А. Кулигин и др. - Грозный, СКТБ ПГ,1979.

Таблица

Результаты опробования многозондовой аппаратуры бокового каротажа (Э9 в глубоких скважинах месторождений ЧИАССР

Рис. 1. Схема распространения токовых линий многозондовой аппаратуры бокового каротажа Э9.

Глубинность зондов: Б - большого, С - среднего, М - малого

Рис. 2. Графики зависимости псеводогеометрического фактора j от диаметра зоны проникновенна D для разных зондов прибора Э9

Рис. 3. Пример выделения и оценки характера насыщения глубокозалегающих трещинных коллекторов с помощью прибора Э9 в скв. 14 Минеральная (а) и скв. 9 Червленая (б)