В настоящее время нет установленных методических приемов привязки глубин керна к диаграммам каротажа. При выполнении подобных работ в основном используют литологическую характеристику пластов, точнее, показатель: коллектор - неколлектор. При этом нередко возникают ошибки из-за субъективной оценки пластов и отсутствия однозначности решения задачи в случаях неоднородного разреза и неполного выноса керна.

Несомненно, что учет количественных показателей коллекторских свойств пород: значений пористости, проницаемости и других повысит достоверность привязки керна к каротажу, однако такой подход требует априорных знаний петрофизических связей. Следовательно, задача сводится к разработке методики и составлению программ, которые бы одновременно осуществляли привязку керна к каротажу на основе использования всех возможных признаков, а также поиск, проверку, корректировку взаимосвязи между коллекторскими и физическими свойствами пород.

Достоверность решения поставленной задачи зависит от геологических ситуаций. В разрезах, представленных терригенными отложениями, мы встречаемся, по существу, с тремя разновидностями пластов: проницаемыми (песчаники, алевролиты), плотными (песчаники, алевролиты, карбонаты) и глинами (аргиллиты), которые имеют отличительные признаки на диаграммах каротажа. Керн может быть поднят из одного, двух или нескольких пластов. В первом случае решение задачи привязки керна простейшее, во втором - несколько более сложное, а в третьем - при неполном выносе керна - нет строгого решения. Однако в практике поисково-разведочных работ на нефть и газ наиболее часто встречается третий случай, так как разрезы в основном неоднородные, а вынос керна редко превышает 60 % от длины колонковой трубы. Поэтому решение такого вопроса имеет наиболее важное значение.

Предлагаемая методика и программа для привязки глубины отбора к диаграммам каротажа заключаются в сопоставлении колонки керна с колонкой пластов, построенной по комплексу диаграмм каротажа в интервале отбора с возможным сдвигом глубины вверх или вниз на заданное число метров. Изменение глубины отдельных интервалов возможно только при дискретном отборе, при сплошном - предусмотрен сдвиг всей колонки на одинаковое число метров.

Причиной погрешности в определении глубины первоначального залегания отобранных пород может быть ошибка в промере бурильных труб. Величина подобной ошибки редко превышает 2 м. Колебания в отметках границ пластов на разных видах каротажных диаграмм благодаря растяжке кабеля также в основном находятся в пределах ±2 м. Поэтому допустимые отклонения глубины отбора керна от границ соответствующего ему пласта на диаграмме в общем случае не должны превышать ±4 м.

Сопоставление колонок проводится по следующим показателям: литологии, характеристике пласта (плотный, проницаемый, глина), пористости, проницаемости. При этом предполагается, что образцы на лабораторный анализ отбираются равномерно, согласно инструкции ГКЗ СССР через 0,5 или 0,25 м. Поскольку пористость и проницаемость глин, как правило, в лаборатории не определяются, привязка данных керна осуществляется только для пластов, охарактеризованных по каротажу как плотные и проницаемые. Детально расчленяется разрез вручную или на ЭВМ по комплексу ГИС с выделением эффективной мощности и оценкой пористости плотных и проницаемых пластов. При отсутствии установленных петрофизических связей для данных отложений пористость пластов может быть определена какими-либо возможными методами, которые впоследствии будут корректироваться.

В программе предусмотрено решение задачи для трех геологических ситуаций,

1. Керн отобран из одного пласта (плотного или проницаемого). Процесс разбивается на следующие этапы:

керн считается представительным, если на 1 м интервала отбора приходится более одного образца породы. При несоблюдении этого условия керн считается непредставительным и дальнейшее его исследование прекращается, о чем поступает сообщение на запись;

сопоставление средневзвешенного значения проницаемости пород по керну с характеристикой по каротажу. Значение K_пр>n*10^-15 м², где n - нижний предел проницаемости, определенный по данным керна, должно совпадать с характеристикой пласта - проницаемый; величина K_пр< <п*10^-15 м² с характеристикой - плотный; если это условие не соблюдается и в интервале 4 м выше и ниже глубины отбора нет соответствующего пласта, на запись идет информация о необходимости пересмотра керна и исследование данного интервала прекращается;

сравнение средней арифметической величины пористости по керну (Кп.к) со средневзвешенной по мощности пористостью по каротажу (Кпh); если эти значения совпадают с заданной погрешностью, то привязка состоялась, если нет, предусмотрен учет следующих факторов: пласт неоднороден по пористости - он разбивается на отдельные участки, в пределах которых значения Кп отличаются друг от друга на заданную величину s. Далее определяется Кпh участков и последовательно сравнивается с Кп.к с учетом соответствия мощности участка числу метров отобранного керна. Последнее рассчитывается путем деления метража отобранной в заданном интервале породы определенного литологического состава (h_инт) на число анализов керна (а) и умножением полученного результата на число образцов керна, представляющих данный участок (a₁) : h участка = (h_инт/a)*a₁. Такой расчет основан на следующих соображениях: допустим, что из интервала отбора мощностью 10 м отобрано 8 м керна, из них 5 м песчаника (проницаемого или плотного) и 3 м глины. Анализы глин в лаборатории не проводятся. Из песчаника отобрано на анализ 15 образцов породы. Тогда, считая, что отбор сделан равномерно, можно полагать, что каждый кусок керна представляет 5/15 мощности песчаника, т. е. 0,33 м. Если на участке есть два образца, значит, его условная мощность равна 0,66 м.

При совпадении Кп.к с Кпh участка записывается информация о привязке керна к диаграмме каротажа в заданном интервале. Если же эти величины не совпали ни с одним из участков, проверяем, отобран ли керн из нескольких участков неоднородного па пористости пласта. Для этого матрица пористости аналогично делится па керну на однородные участки, в их пределах устанавливается среднее арифметическое значение Кп.к, которое сопоставляется с Кпh. При этом соблюдаются последовательность расположения пластов по вертикали и учет мощности. В случае полного или частичного совпадения значений k_n±s по керну и каротажу (где s - заданная погрешность) привязка считается осуществленной. В противном случае выдается информация о необходимости пересмотра метода оценки пористости по каротажу.

2. Интервал отбора керна состоит из двух пластов - проницаемого и плотного. Здесь могут встречаться следующие случаи: керн поднят только из одного пласта или из обоих. Поэтому при определении представительности керна описанным выше способом (если n<=1) проводится дополнительная проверка: весь керн проницаем (или плотен) - сопоставляется число образцов с мощностью проницаемого (или плотного) пласта. Керн считается представительным, если на 1 м мощности соответствующего пласта имеется один или более образцов породы. В случае несоблюдения этого правила дальнейшее исследование интервала прекращается.

Процесс привязки керна к каротажу предусматривает следующие этапы.

Матрица данных анализов керна разделяется на проницаемые и плотные зоны. Для этого в вертикальной последовательности сверху вниз объединяются в зону пробы пород с Кпр > n - проницаемая зона или К_пр< n - плотная зона, причем зону образует число проб не менее заданного числа c. Этим предусматривается возможность учета прослоев мощностью меньше 20 см с другой литологической характеристикой, образцы которых подняты в керне, но не проявляются на каротаже, а также случайные ошибки в анализах керна. В результате такого распределения данных анализов керна может образоваться одна зона - весь керн проницаемый (или плотный), две зоны и больше двух.

В первом случае весь керн сопоставляется с одним соответствующим по характеристике пластом, выделенным по каротажу по схеме, описанной выше. Если по керну определились две зоны, сравнивается с каротажем последовательность их расположения: вверху проницаемая, ниже - плотная или наоборот. При их соответствии привязка керна к каротажу проводится следующим образом: первая зона сравнивается с первым пластом, вторая - со вторым (по принципу, описанному для одного пласта).

Последовательности расположения зон и пластов с одинаковыми признаками не соответствуют друг другу - проверяется сходимость пористости проницаемой зоны с проницаемым пластом. При положительном результате привязка проницаемого керна считается осуществленной. Плотный керн поднят за пределами исследуемого интервала. При отрицательном - такая же проверка проводится для плотного пласта. Подобный анализ соответствия данных каротажа керну осуществляется при разделении матрицы параметров по керну на число зон больше двух. Все операции проходят по схеме привязки керна к одному пласту.

3. В интервале отбора керна больше двух пластов. При неполном отборе в большинстве случаев неизвестно, с какой глубины начат подъем керна и какие пласты им охарактеризованы. Особенно это относится к тонкопереслаивающимся плотным и проницаемым пластам. Многовариантность ситуации делает невозможной формализацию процесса сопоставления и перевода его на язык ЭВМ.

Для решения задачи сводим ее к простому варианту двух пластов, создавая новую матрицу данных из распределенных последовательно только проницаемых и только плотных образцов керна и пластов. Образовавшуюся в результате этого искусственную колонку по керну, состоящую из двух зон (плотной и проницаемой) сопоставляем соответственно характеристике с двумя искусственными пластами по каротажу, используя уже описанную схему для двух пластов. Правомерность такого решения базируется на следующих логических рассуждениях: если проницаемые пласты, чередующиеся с плотными прослоями, имеют одинаковые коллекторские свойства, керн, отобранный из любого из них, будет характеризовать проницаемую часть разреза. Если их свойства различны, описанный выше метод разделения матрицы данных на участки с одинаковой характеристикой и послойное сопоставление их позволят осуществить привязку керна к каротажу. Привязка осуществляется при любой представительности керна, так как в условиях тонкопереслаивающихся плотных и проницаемых пластов образцы могут быть подняты в достаточном количестве из отдельных пластов малой мощности. Недоучет этих образцов приведет к потере информации. На запись выдается характеристика представительности: хорошая, средняя, плохая.

При сопоставлении между собою искусственных колонок по керну и каротажу могут быть встречены следующие случаи.

А. Среднеарифметическое значение пористости отдельных зон (проницаемой или плотной) равно (с заданной погрешностью) средневзвешенному по мощности значению Кп всех пластов соответствующей зоны. Проверяем, нет ли значительных отклонений (>0,005 д. е. абс.) всех значений пористости по керну и по каротажу от среднего:

При этом возможны варианты:

все значения sКп < 0,005 по керну и по каротажу. Тогда на запись выдается информация, что керн можно относить к любому проницаемому (плотному) пласту в заданном интервале каротажа;

часть значений sКп.к>0,005. Если таких образцов больше одного, матрица значений Кп.к разделяется на зоны, в которых Кп последующего образца равно с погрешностью ±0,005 Кп предыдущего. Определяется среднее значение Кпh зон и сопоставляется с данными каротажа по схеме, описанной выше;

часть значений sКпh>0,005. Проверяется их суммарная мощность. Если она превышает 1 м, матрица значений Кпh делится на зоны по такой же схеме, определяется Кп.ср зон и каждая зона сравнивается с данными по керну;

часть значений sКп.к (больше одного значения) и Кпh (больше 1 м) отклоняется от средних более чем на 0,005. В этом случае обе матрицы разделяются на зоны и сопоставляются последовательно сверху вниз значения Кп по зонам при соблюдении условия учета мощности: из 1 м мощности пласта отобрано не более двух образцов керна. Каждый образец керна и каждый пласт на каротаже, Кп которых отличаются от предыдущих или последующих значений более чем на 0,005 д. е., может составлять отдельную зону.

При сопоставлении искусственных колонок между собою возможно полное или частичное несовпадение данных пористости по керну и каротажу. В первом случае можно сделать заключение, что метод оценки пористости по каротажу требует пересмотра. Частичное несовпадение можно объяснить следующими причинами: образец керна представляет собой пласты мощностью менее 0,4 м, которые не проявляются на диаграммах каротажа, либо из некоторых пластов, зафиксированных каротажем, керн не отобран.

Б. Среднеарифметическое значение пористости по керну не равно средневзвешенному по мощности значению Кп по каротажу. В этом случае обе матрицы значений Кп делятся на зоны и последовательно сопоставляются по описанной ранее схеме.