В настоящее время широко распространено мнение о доминирующем искажении результатов измерения кажущихся электрических сопротивлений комплектом зондов БКЗ высокоминерализованной промывочной жидкостью и, как следствие, о невозможности интерпретации данных БКЗ для определения удельного электрического сопротивления пласта. По этой причине БКЗ в скважинах с минерализованной промывочной жидкостью часто не проводится, в результате чего снижается общая информативность электрических методов и затрудняется оценка коэффициента нефтегазонасыщенности пластов.

Анализ диаграмм КС, зарегистрированных в скважинах с предельно насыщенной промывочной жидкостью (Якутия, Украина), показывает, что шунтирующее влияние проводящей среды в скважине снижает их дифференциацию и экранные эффекты, однако увеличивает влияние обратного токового электрода, нарушая симметрию кривых КС для подошвенного и кровельного градиент-зондов, а также увеличивает крутизну левых ветвей кривых зондирования, приводя их к незавершенному виду.

В водонасыщенных пластах проникновение фильтрата не изменит величины удельного электрического сопротивления в зоне проникновения, в то время как в продуктивных пластах эффект понижающего проникновения становится более выраженным, т. е. контрастность признаков водонасыщенного и продуктивного пластов увеличивается.

Влияние обратного токового электрода можно исключить приведением показаний реальных зондов к показаниям идеальных градиент-зондов. Это делается с помощью палеток перевода, две из которых для АВ = 20 м (А, В - точечные электроды) приведены на рис. 1 . Палетки представляют собой зависимость поправочного коэффициента , где - показания идеального палеточного градиент-зонда; - показания градиент-зонда с учетом электрода В; шифр кривых - диаметр скважины d, м; шифр палетки - длина зонда L, м. Расчет кажущихся сопротивлений градиент-зондов с учетом обратного токового электрода производился методом, аналогичным методу сфер [9], с заменой точечных электродов на кольцевые. Для расчета полей кольцевых электродов использовалась программа, описанная в работе [10].

Обработка данных БКЗ при применении высокоминерализованной промывочной жидкости требует повышенной точности определения ее удельного электрического сопротивления r_с. Это диктуется увеличением количества незавершенных кривых зондирования.

Наиболее достоверный способ определения сопротивления промывочной жидкости - его непосредственное измерение в скважине или на глубинных пробах, извлеченных из скважины, в условиях идентичных скважинным [4]. Если это невозможно, сопротивление промывочной жидкости выявляется по данным БКЗ. Наилучшие результаты достигаются при интерпретации кривых зондирования против мощных пластов аргиллитов или водоносных песчаников, сопротивление которых не превышает 20 r_c.

Повышенная точность достигается тщательностью обработки и увеличением числа пластов, против которых определяется r_с, с последующим усреднением полученных результатов.

Условно все кривые зондирования делятся на два типа: завершенные, вышедшие на правую асимптоту, и незавершенные, не вышедшие на нее. Из анализа палеток БКЗ следует, что применяемый комплект зондов БКЗ обеспечивает выход на правую асимптоту в двухслойной среде при r_п/r_с<=40 и мощности пласта h=12 м; наличие зоны проникновения ужесточает условия, например для D/d=2, r_зп/r_с<=5 уже при r_п/r_с>20 кривая зондирования не выходит на правую асимптоту.

Таким образом, применяемый комплекс зондов БКЗ в большинстве случаев не обеспечивает построения завершенных кривых зондирования; введение же в комплекс более длинных зондов невозможно из-за ограниченной мощности объектов, представляющих интерес. Следовательно, во многих случаях интерпретаторы уже имеют дело с незавершенными кривыми зондирования, с повышением минерализации промывочной жидкости количество их только увеличивается.

В разрезах, вскрываемых на высокоминерализованной промывочной жидкости незавершенные кривые зондирования могут быть только двух типов: двухслойные и трехслойные с понижающим проникновением, так как для водоносного пласта имеем соотношение r_зп = r_п , а для нефтегазоносного - r_зп<=r_п.

Следовательно, двухслойная кривая зондирования является отличительным признаком водонасыщенного пласта, а трехслойная - продуктивного (за исключением случая квазинейтрального проникновения, когда анизотропия и понижающее проникновение взаимно компенсируются [8]). Поэтому высокая минерализация промывочной жидкости, исключая возможность повышающего проникновения, не усложняет, а упрощает задачу разделения коллекторов на продуктивные и водоносные. Поскольку в этих условиях тип кривой зондирования имеет особо важное значение, являясь прямым признаком, указывающим на продуктивность пласта, то его определению необходимо уделять самое серьезное внимание.

Правила определения типа незавершенной кривой зондирования подробно описаны в литературе [3, 6]. Отметим только, что, как показано в работе [2], радиальная неоднородность зоны проникновения оказывает заметное влияние на кривые зондирования при понижающем проникновении, поэтому для повышения качества обработки желательно применение палеток БКЗ, построенных для рационально-неоднородной модели зоны проникновения (палетки КО ВНИИГИС). Если интерпретируемый пласт является коллектором, а кривая зондирования совпадает с двухслойной палеточной кривой, то имеет место нейтральное проникновение фильтрата промывочной жидкости в пласт. В этом случае по точке пересечения фактической кривой зондирования с линией А определяется только удельное электрическое сопротивление пласта и зоны проникновения, так как r_п = r_зп. Диаметр зоны проникновения не определяется, трехслойные палетки БКЗ не используются.

Если же установлен факт понижающего проникновения, то для дальнейшей интерпретации необходимо выбрать соответствующую палетку БКЗ или, иными словами, определить ее шифр r_зп/r_с и D/d. Как обычно, величина r_зп/r_с находится по левой ветви кривой зондирования с помощью палетки БКЗ-1а, а величина D/d - последовательным перебором листов палетки с определенным r_зп/r_с или оценивается по известному коэффициенту пористости [7].

Все незавершенные кривые можно разделить на три группы:

1. кривая зондирования пересекла линию В на палетке БКЗ, т. е. имеет четко выраженный максимум;
2. кривая зондирования пересекла линию А, но не дошла до линии В;
3. кривая зондирования не дошла до линии А,

Отнесение той или иной кривой зондирования к определенной группе зависит от условий измерения мощности интерпретируемого пласта и диаметра зоны проникновения, удельного электрического сопротивления пласта и зоны проникновения. Для анализа влияния этих условий на форму кривой зондирования в табл. 1 приведены предельные значения r_зп/r_с обеспечивающие при заданных значениях D/d и r_зп/r_с выход кривых зондирования на линию В (попадание в первую группу) и за линию А (попадание во вторую группу), если максимальная длина зонда, показания которого можно использовать при построении кривой зондирования, соответственно равна 8, 4 и 2 м. При составлении таблицы принято d=0,2 м, r_с = 0,025 Ом-м и r_с=0,1 Ом-м.

В большинстве случаев при обработке данных БКЗ скважин, заполненных высокоминерализованной промывочной жидкостью, интепретаторы встречаются с кривыми зондирования, которые относятся ко второй группе, т. е. пересекают линию А, но не доходят до максимума. Учитывая это, а также то, что интерпретация незавершенных кривых первой группы практически не отличается от интерпретации завершенных, обеспечивая в обоих случаях одинаковую точность определения r_п, r_зп, D, рассмотрим сразу особенности интерпретации кривых зондирования, не дошедших до линии В.

При интерпретации незавершенных кривых зондирования (вторая группа) могут возникнуть сомнения в правильности определения электрических параметров пласта и вообще в правильности таких определений. Поэтому рассмотрим этот случай более подробно. Анализ теоретических кривых [1] показывает, что до выхода на правую асимптоту кривая БКЗ левой частью пересекает А палетки, которая является геометрическим местом точек асимптот кривых БКЗ. Эту особенность приподнятых кривых БКЗ и рекомендуется использовать для определения r_п пластов с незавершенными кривыми зондирования. Очевидно, что если кривая зондирования пересекла на палетке линию А, то ее правая ветвь будет стремиться к асимптоте, значение ординаты которой будет равно значению ординаты точки пересечения кривой зондирования с линией А и равно значению сопротивления r_п пласта. Таким образом, в случае пересечения кривой зондирования линии А на выбранной палетке сопротивление пласта определяется вполне уверенно. Погрешность оценки сопротивления пласта складывается из погрешностей определения существенных значений r_к и аппроксимации при построении кривой зондирования.

Собственно, эти погрешности возможны и при построении завершенной кривой зондирования. Однако поскольку в области левых ветвей теоретические кривые БКЗ различных модулей располагаются более узким пучком, чем правые ветви этих же модулей, ошибка в подсчете существенных значений r_к зондов может привести к перескоку с кривой одного модуля на кривую другого модуля. Это обусловливает повышенные требования к точности снятия существенных значений сопротивлений.

В случаях, когда фактическая кривая зондирования не пересекает линию А (малая мощность, большие r_п/r_с, глубокое проникновение и т.д.), удельное сопротивление пласта с достаточной точностью и обоснованностью определить невозможно, а значит, невозможно определить и коэффициент нефтегазонасыщенности пласта. Для таких ситуаций разработана и предлагается методика оценки характера насыщения пластов по показаниям малых зондов БКЗ (АО = 0,45 м и АО=1,05 м) с использованием данных о пористости. В основу методики положено различие в сопротивлении прискважинной зоны водо- и нефтегазонасыщенных пластов [5].

Разделение проницаемых пластов малой мощности (до 1,6 м) по характеру насыщения предлагается проводить при помощи палеток, приведенных на рис. 2 . Палетки представляют собой теоретически рассчитанные зависимости r_к/r_с от Кп для градиент-зондов АО = 0,45 м и АО=1,05 м при 100 и 45 %-ной водонасыщенности. В конкретном случае при построении палеток использовались значения r_к/r_с для диаметра скважины d_c=0,2 м.

При решении вопроса о принципальной возможности использования данных БКЗ для оценки насыщенности коллекторов, вскрытых на высокоминерализованных промывочных жидкостях (плотностью 1,16- 1,2 г/см³) рассмотрены материалы Среднеботуобинского нефтегазового месторождения (Якутия). Продуктивный ботуобинский горизонт залегает на глубине 1800-1900 м, подстилается аргиллитами (r_п = 20 Ом-м), перекрывается мощной толщей высокоомных карбонатно-сульфатных пород. Пластовое давление составляет примерно 14,7 МПа, температура +13°С, пластовые воды высокоминерализованные (r_с = 0,04-0,05 Ом-м). При вскрытии продуктивного горизонта превышение гидростатического давления над пластовым достигает 6,5-8 МПа. Скважины и интервалы выбирались так, чтобы результаты испытания не вызывали сомнения, а обработку кривых зондирования можно было проводить по стандартной методике ( табл. 2 ).

На рис. 3 в качестве примера, иллюстрирующего возможности стандартной методики определения электрических параметров пластов, вскрытых на высокоминерализованных растворах, приведены результаты интерпретации продуктивных и водоносных пластов по скв. 35 и 20.

Результаты обработки показывают, что продуктивные и водоносные коллекторы четко дифференцируются по характеру кривых зондирования: трехслойные для нефтегазоносных (скв. 35) и двухслойные для водоносных (скв. 20). Электрические параметры пластов уверенно определяются в случаях как завершенных (интервалы 1939,5-1948 м, 1948-1955 м скв. 35 и 1936-1940 м скв. 20), так и незавершенных кривых зондирования (интервалы 1936- 1939,5 м скв. 35 и 1933,4-1936 м скв. 20). Результаты обработки фактического материала приведены в табл. 2. По данным обработки БКЗ, несмотря на дефицит пластового давления, глубоких зон в проницаемых пластах не установлено. Глубины зон проникновения составляют 4-8 d. Водоносные и продуктивные пласты четко разделяются по удельным сопротивлениям: для водоносных пластов = 7 Ом-м, для продуктивных = 7,5 Ом-м. Коэффициенты нефтегазонасыщенности по данным БКЗ составляют от 60 до 90 %, что хорошо согласуется с определениями их по остаточной водонасыщенности керна.

Эффективность методики разделения пластов по характеру насыщения, когда невозможно построить кривую зондирования или когда она не пересекает линию А, также была опробована по данным тех интервалов, результаты которых не подлежат сомнению ( табл. 2 ). Результаты интерпретации нанесены и на палетки (см. рис. 2 ): точки водонасыщенных пластов располагаются левее кривой Кв = 45 %, а точки продуктивных интервалов - на этой кривой или значительно правее.

Таким образом, использование высокоминерализованных промывочных жидкостей не снижает информативности БКЗ, а лишь вносит некоторые особенности в методы его обработки, связанные с незавершенностью кривых зондирования при больших значениях r_п/r_с. Применение БКЗ в этих условиях целесообразно.

1. Альпин Л.М. Палетки бокового каротажного зондирования (БКЗ). М., Гостоптехиздат, 1958.
2. Ахметов Р.Т., Кнеллер Л.К. Интерпретация данных электрокаротажа с учетом радиальной неоднородности зоны проникновения. - Экспресс-информация. Сер. регион, разв. и промысл, геофиз. М., ВИЭМС, 1978, № 20, с. 8-18.
3. Дахнов В.Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. М., Недра, 1972.
4. Книшман А.Ш., Бриченко И.П., Панфилов В.П. К вопросу определения удельного сопротивления фильтрата бурового раствора. - В кн.: Геофизические исследования на Украине. Киев, 1973, с. 115-117.
5. Комаров С.Г., Нейман В.С., Берман Л.Б. Зона проникновения проницаемых пластов. - Труды ВНИИЯГГ, М., 1968, вып. 3, с. 187-211.
6. Комаров С.Г. Каротаж по методу сопротивлений. Интерпретация. М., Гостоптехиздат, 1950.
7. Пирсон С.Д. Справочник по интерпретации данных каротажа. М., Недра, 1966.
8. О влиянии анизотропии на форму кривых БКЗ /Е.В. Чаадаев, В.Н. Румянцев, А.В. Ручкин и др. - РНТС ВНИИОЭНГ, сер. нефтегаз. геол. и геофиз., 1977, № 9, с. 37-41.
9. Чаадаев Е.В., Гайдаш А.Д., Санто К.Л. Трехэлектродный зонд бокового каротажа в анизотропной среде с цилиндрическими поверхностями раздела. - Экспресс-информация. Сер. регион, разв. и промысл, геофиз. М., ВИЭМС, 1975, № 4, с. 1-7.
10. Чаадаев Е.В., Павлова Л.И. К теории кольцевых зондов в анизотропной цилиндрически-слоистой среде. - Изв. вузов. Сер. геол. и разв., 1980, № 10, с. 10-12.

Таблица 1

Таблица 2

Рис. 1. Зависимость поправочного коэффициента

Кровельные зонды: 1 - d=0,2 м, 2 - d=0,3 м, 3 - d=0,4 м; подошвенные зонды: 4-d=0,2 м, 5 - d = 0,3 м, 6 - d=0,4 м

Рис. 2. Палетка для разделения проницаемых пластов малой мощности по характеру насыщения

Рис. 3. Пример определения электрических параметров проницаемых пластов по БКЗ в условиях высокоминерализованных промывочных жидкостей.

1 - известняки; 2 - песчаники; 3 - аргиллиты