Известны трудности выделения по материалам геофизических исследований скважин (ГИС) карбонатных коллекторов со сложной структурой порового пространства - трещинных, кавернозных и смешанных гранулярно-трещинно-кавернозных. В отличие от гранулярных эти коллекторы не обладают достаточным набором прямых качественных признаков, отражающих проникновение в породы фильтратов промывочных жидкостей и образование зон проникновения. Для них не характерны также такие косвенные количественные критерии, как значения пористости Кп и показания основных видов ГИС (АК, НГК и др.), указывающие на переход от непроницаемых пород к коллекторам. В то же время коллекторы со сложной структурой порового пространства уверенно устанавливаются по материалам измерений, выполненных по специальным методикам и фиксирующих динамику изменения свойств или размеров зоны проникновения во времени [1, 2].

Из всех возможных вариантов исследований по специальным методикам [1] наиболее легко осуществляются повторные измерения электрическими видами каротажа (БК, БМК, БКЗ) при заполнении скважины промывочной жидкостью с постоянными свойствами, поскольку при этом не требуются какие-либо технологические операции для подготовки скважин к исследованиям. Эффективность таких измерений иллюстрируется материалами скважин-дублеров, пробуренных с одного основания, если повторные измерения выполнены в одной из них. В первой скважине ( рис. 1 , а) по материалам ГИС выделяются только гранулярные и гранулярно-кавернозные коллекторы, для которых значения общей пористости Кп и пористости гранулярной матрицы Кп.м существенно превышают нижнее граничное значение Кп.гр для гранулярных коллекторов. Они характеризуются мощными шламовыми корками на кривых кавернометрии ДС и разностью показаний разноглубинных зондов БМК и БК. Породы в интервалах глубин 1648,4-1650,6; 1653,2-1655,2 и 1674,2-1675,0 м со значениями Кп, близкими либо меньшими Кп.гр, не обладают качественными признаками коллекторов. Во второй скважине ( рис. 1 , б) по последовательному уменьшению во времени сопротивлений на трех кривых БК устанавливаются существенно большие мощности коллекторов, чем в первой скважине. По этим данным, к коллекторам принадлежат также низкопористые прослои между ранее выделенными гранулярными коллекторами. Проницаемость низкопористых пород обусловлена микротрещинами и частично гранулярными порами, а сами породы относятся к трещинным (если Кп< Кп.гр) или гранулярно-трещинным (Кп=Кп.м >= Кп.гр) коллекторам, для которых качественные признаки гранулярных коллекторов нехарактерны.

Проницаемость низкопористых прослоев для пластовых флюидов и промывочной жидкости, в качестве которой применен неглинистый предельно минерализованный рассол, подтверждается прямыми измерениями пластовых давлений Рпл и эффективной проницаемости Кпр.эф с помощью гидродинамического (ГДК) каротажа [6]. При исследовании изучаемого интервала с шагом 0,4 м притоки фильтрата в измерительный баллон аппаратуры ГДК не были вызваны в коллекторе только в двух точках ( рис. 2 ), а в одной точке был зафиксирован приток промывочной жидкости из ствола скважины вследствие неплотного прилегания башмака прибора к стенке скважины при отсутствии глинистой корки. Остальные точки исследования оказались проницаемыми. Несмотря на то что против уплотненных прослоев за время измерения, не превышающее 300 с во избежание прихвата прибора, давление в измерительном баллоне иногда не успевало восстановиться до пластового, вычисленные по времени и профилю притока значения Кпр.эф подтверждают принадлежность этих пород к коллекторам. Эффективная проницаемость по воде (вязкость m= 1) уплотненных прослоев на один-два порядка выше проницаемости для гранулярных коллекторов.

Повторные измерения БК выполняются, как правило, во время технологических остановок бурения, а также при исследованиях скважины отдельными видами ГИС для стратиграфической привязки забоя и при перекрытии вышележащих интервалов на последующих этапах исследований, что уменьшает их стоимость. Однако, несмотря на низкие затраты и высокую эффективность получаемых материалов для выделения коллекторов, сами повторные измерения в практике ГИС проводятся относительно редко. Одной из причин этого могут быть жесткие ограничения, предъявляемые к условиям и срокам выполнения первого и последующих измерений. Для получения максимальной разницы значений измеряемых сопротивлений r_к рекомендуется проводить измерения в условиях резко выраженной контрастности между удельными сопротивлениями промывочной жидкости r_с и пластовых флюидов, обычно пластовой воды r_в. Четкие характеристики понижающего и повышающего проникновений получают при r_с><5r_в. В пластах с понижающим проникновением значимая разница в измеряемых сопротивлениях достигается при r_з.п/r_п<0,5, где r_з.п - удельное сопротивление зоны проникновения при диаметре D зоны проникновения в пределах от двух до восьми диаметров d скважины. В пластах с повышающим проникновением такая же разница сопротивлений достигается при r_з.п/r_п>5 и 2d<D<4d [3]. Считается, что перечисленные условия можно выполнить, если первое измерение проводится в течение 2- 5 сут после разбуривания исследуемых пород, а повторное через 20-30 сут и более после первого [3,4]. Рекомендуемые сроки измерений уменьшаются при бурении на промывочных жидкостях с высокой водоотдачей.

На практике возможны значительные отклонения от накладываемых ограничений при сохранении достаточной эффективности получаемых материалов для выделения коллекторов. Рассмотрим это на примере массовых повторных измерений, выполненных на нефтегазовых месторождениях Юго-Западной Якутии в геолого-технических условиях, казалось бы наиболее неблагоприятных для этой цели. Карбонатные коллекторы района принадлежат к гранулярному, гранулярно-кавернозному и гранулярно-трещинному типам и представлены породами сложного минералогического состава - известковыми доломит-ангидритами. Роль трещинных коллекторов с Кп 5 % незначительна. Пластовые воды хлор-кальциевого типа предельно минерализованы; концентрация солей в них достигает 360-490 кг/м³. Аномально низкие пластовые температуры (+5-8°С) и давления, равные или ниже гидростатических, предопределяют бурение скважин на высокоминерализованных неглинистых жидкостях (рассолах), применяющихся во избежание гидратообразований и гидроразрывов пластов. При отсутствии глинистых корок происходят поглощения промывочной жидкости коллекторами, интенсивность которых составляет от единиц до 10- 20 м³/ч. Вследствие этого против коллекторов, находящихся вблизи забоя скважины, образуются мощные, но проницаемые шламовые корки, облегчающие вместе с материалами разноглубинных зондов БМК и БК выделение гранулярных и гранулярно-кавернозных коллекторов (см. рис. 1 ). Против трещинных коллекторов шламовые корки не наблюдаются. Со временем в зонах проникновения происходит химическая реакция растворенного в пластовых водах хлористого кальция с карбоксилметилцеллюлозой (КМЦ), добавляемой в промывочную жидкость с технологическими целями. Образующийся нерастворимый осадок кальциевой КМЦ постепенно заполняет поры породы вплоть до полной их закупорки в водонасыщенных и низкопористых продуктивных коллекторах. Шламовые корки против таких коллекторов снимаются во время проработок скважины и не восстанавливаются [5].

В таких условиях повторные измерения БК выполнены в 31 скважине с достоверно установленными газо-, нефте- и водонасыщенными коллекторами. Промежуток времени t₁ между разбуриванием коллекторов и первым измерением кажущихся сопротивлений r_к, изменялся в этих скважинах от 0,5 до 50 сут; повторное измерение r_к, выполнялось спустя 20 сут и более после первого (промежуток времени t₂). Несмотря на большие значения t₁, коллекторы выделены по материалам повторных измерений БК в 24 скважинах. С другой стороны, в остальных скважинах, а также в части коллекторов первых 24 скважин при проведении первого измерения через 4-18сут после разбуривания пластов изменения сопротивлений во времени уже не наблюдались (rк₁ - rк₂ = 0). Время t₁ в течение которого достигалось успешное решение задачи, уменьшалось при переходе от газонасыщенных коллекторов к нефте- и водонасыщенным.

В газонасыщенных коллекторах повторные измерения проведены в 11скважинах и в 9 из них зафиксированы уменьшения r_к коллекторов во времени. Это составляет 82 % исследованных скважин и 90 % газонасыщенных пластов (73 из 81). Уменьшение сопротивлений (rк₁ - rк₂) наблюдалось во всем диапазоне изменения t₁ - от 4 до 34 сут ( рис. 3 , а). Вместе с тем в тех же скважинах ряд пластов с ухудшенными коллекторскими свойствами (Kп<10%) не выделяется по кривым повторных измерений уже при t₁ = 18 сут. По мере увеличения t₁ уменьшаются также относительные значения (rк₁- rк₂)/rк₁. Максимальное уменьшение сопротивлений (до 120 Ом-м, или 89% от первоначальной величины rк₁ ) зафиксировано в двух скважинах, первое измерение в которых выполнено в течение 4-10 сут после разбуривания пластов.

Нефтенасыщенные коллекторы исследованы повторными измерениями БК в 11 скважинах и в 9 из них отмечено уменьшение кажущихся сопротивлений во времени против коллекторов (рис. 3, б). При одинаковых условиях вскрытия и проведения измерений уменьшение сопротивлений характерно для высокопористых (K_п>12%) неглинистых коллекторов, в то время как против небольшого количества глинистых и низкопористых (Кп<10 %) коллекторов, выделенных по материалам БМК и БК, сопротивления не изменялись уже через 4-8 сут после их вскрытия. Причинами этого могут быть низкая подвижность нефти, особенно в низкопористых коллекторах, и быстрое образование в них глубоких зон проникновения при тех же объемах профильтровавшихся флюидов. Подобно газонасыщенным коллекторам, относительное изменение сопротивлений (rк₁ -rк₂)/rк₁, тем больше, чем меньше t₁. Максимальный эффект отмечен в одной скважине, первое измерение в которой выполнено в течение 2-4 сут после вскрытия исследуемых пластов. В остальных восьми скважинах сопротивления варьировали при изменении t₁ от 4 до 48 сут; одновременно в тех же скважинах против части пластов изменения не наблюдались уже через 4 сут после вскрытия коллекторов.

Близкие значения удельных сопротивлений пластовых вод и фильтратов промывочных жидкостей (рассолов) не способствуют выделению водонасыщенных коллекторов по материалам электрических видов каротажа, в том числе и по кривым повторных измерений БК. Однако из девяти скважин, в которых водонасыщенные коллекторы охвачены повторными измерениями, в шести отмечено уменьшение r_к во времени: выделены 32 пласта из 45. Причины уменьшения сопротивлений водонасыщенных пластов во времени могут заключаться в оттеснении каких-то небольших количеств подвижных УВ из зоны проникновения или в интенсивной промывке пород рассолом от остаточной нефти, которая повсеместно встречается в водонасыщенных пластах вблизи продуктивных интервалов. Максимальные изменения сопротивлений (см. рис. 3 , в) отмечены в скважине, для разных пластов которой t₁ составило от 12 до 24 ч. В остальных скважинах первое измерение выполнялось более чем через 4 сут после разбуривания коллекторов; относительные изменения сопротивлений не превышают в них 0,5, а против 1/3 пластов они не наблюдались совсем. Стабилизация r_к пластов во времени быстрее наступала в низкопористых пластах, что объясняется закупоркой пор осадком кальциевой КМЦ.

Таким образом, большинство повторных измерений БК во времени выполнено в Ботуобинском нефтегазоносном районе в поздние сроки (10- 50 сут) после разбуривания коллекторов, что обусловлено технологией бурения скважин. Тем не менее, по их материалам удается выделить в разрезах скважин большую часть нефтегазонасыщенных (80-90 %) и водонасыщенных (70 %) коллекторов. С учетом преобладания в районе коллекторов со сложной структурой порового пространства - гранулярно-кавернозных и гранулярно-трещинных - следует признать достаточно высокую эффективность полученных материалов для выделения коллекторов и целесообразность выполнения повторных измерений БК даже в поздние сроки после разбуривания исследуемых интервалов. Представляется, что эффективность таких измерений будет более высокой при бурении на глинистых промывочных жидкостях с меньшей водоотдачей. В последнем случае исследуемые пласты должны подвергаться интенсивным воздействиям в промежутке времени t₂ между измерениями для снятия глинистых корок и обеспечения условий фильтрации в проницаемые породы фильтров промывочных жидкостей.

При выполнении повторных измерений БК в поздние сроки после разбуривания пород часть коллекторов по их материалам не выделяется. В первую очередь это относится к низкопористым гранулярным и гранулярно-трещинным коллекторам, в которых уже в момент первого исследования формируются зоны проникновения с размерами, превышающими глубинность зондов БК. Вероятность выделения коллекторов различных типов увеличивается при выполнении первого измерения по возможности в минимальные сроки (2-5 сут) после разбуривания исследуемых пород, а повторного спустя 20-30 сут после первого. Такие целенаправленные повторные измерения необходимо выполнять на каждом месторождении в поисковых или первых разведочных скважинах для определения типов коллекторов в разрезе и выбора методик проведения ГИС и выделения по их материалам коллекторов в последующих скважинах.

1. Басин Я.Н., Петросян Л.Г., Махов Ю.И. Специальные геофизические исследования скважин, бурящихся на нефть и газ. - Прикладная геофизика. М., 1979, вып. 94, с. 184-192.
2. Вендельштейн Б.Ю., Резванов Р.А. Геофизические методы определения параметров нефтегазовых коллекторов. М., Недра, 1978.
3. Изотова Т.С., Гриельская А.О. Повторные исследования разрезов боковым каротажем. - Геология нефти и газа, 1975, № 2 , с. 63-69.
4. Изучение карбонатных коллекторов методами промысловой геофизики / Г.М. Золоева, Н.В. Фарманова, Н.В. Царева и др. М, Недра, 1977.
5. Сталенный Я.Т., Пинкевич К.В. Дополнительные критерии оценки насыщенности карбонатных коллекторов в скважинах северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы (ЯАССР). - ЭИ. ВИЭМС. Сер. Техника и технол. проведения геологоразв. работ. Организация производства. 1979, вып. 22, с. 6-10.
6. Фионов А.И., Бубеев А.В. Опыт определения проницаемости терригенных коллекторов с помощью испытателей пластов на кабеле. - Геология нефти и газа, 1979, № 3 , с. 59-61.

Рис. 1. Выделение коллекторов в скважинах-дублерах, пробуренных с одного основания, при отсутствии (а) и наличии (б) материалов повторных измерений БК. Скв. 630 (а) и 617 (б) Верхневилючанского месторождения (ЯАССР).

Пористость коллектора: 1-гранулярная Кп.м. 2 - общая Кп; 3, 4, 5 - повторные измерения, выполненные соответственно через 8, 33 и 263 сут после вскрытия исследуемого интервала бурением при r_с-0,055-0,065 Ом-м; 6 - коллекторы. Точками нанесены значения пористости, измеренные на образцах керна

Рис. 2. Выделение (заштриховано) отдающих интервалов по данным ГДК. Скв. 619 Верхневилючанского месторождения.

1,2 - повторные измерения БК; 3 - приток при ГДК не получен; 4 - приток из ствола скважины; 5 - значения Рпл и Кпр.эф, измеренные при ГДК; 6, 7 - соответственно гранулярная и общая пористости

Рис. 3. Относительные изменения кажущихся сопротивлений во времени против газо- (а), нефте- (б) и водонасыщенных (в) карбонатных коллекторов Верхневилючанского Вилюйско-Джербинского и Среднеботуобинского месторождений