К оглавлению	УДК 550.832.74:553.98
	© M.Т. Бондаренко, В.Т. Чукин, Н.Н. Зефиров, О.М. Снежко, Е.В. Чаадаев, Я.Н. Васин, 1991

Перспективы развития бокового каротажа

М.Т. БОНДАРЕНКО, В.Т. ЧУКИН, Н.Н. ЗЕФИРОВ (ВНИИгеофизика), О.М. СНЕЖКО, Е.В. ЧААДАЕВ (ВНИГИК), Я.Н. БАСИН (ВНИИгеоинформсистем)

Разработка и внедрение метода двухзондового многоэлектродного бокового каротажа (БК) в нашей стране продолжаются более 15 лет. Тем не менее, на сегодня двух-трехзондовый БК существует в качестве «нового» или «специального» вида ГИС, не играя существенной роли в объемах детальных ГИС нефтяных и газовых скважин. Несмотря на высокое мнение специалистов об этом виде исследований, данные двухзондового БК из-за малых объемов и бессистемности не фигурируют при подсчете запасов месторождений. В то же время объемы исследований трехэлектродным боковым каротажем продолжают ежегодно расти, хотя на конечном этапе разведки, при подсчете запасов, ему отводится подчиненная роль по сравнению с другими видами электрического каротажа.

Зарубежные фирмы с 1970 г. на всех этапах разведки карбонатных разрезов и в терригенных разрезах с понижающим проникновением повсеместно используют серийную аппаратуру Dual Laterolog, включающую два разноглубинных девятиэлектродных зонда и зонд бокового микрокаротажа, которая полностью вытеснила трехэлектродный БК.

Причины, помешавшие успешному внедрению отечественной аппаратуры двухзондового БК, следующие.

1. Аппаратура двухзондового БК была низкого качества и выпускалась в ограниченном количестве. К аппаратуре БКС-1 эти недостатки относятся в полной мере. Если объем выпуска аппаратуры БКС-2 можно считать достаточным для новой разновидности ГИС, то ее качество мало способствовало успешному освоению на производстве. Конструкция зонда с маслонаполненным кожухом и малопрочным гибким несущим стержнем при большой длине (~8 м) была причиной низкой надежности: наиболее частая причина выхода из строя аппаратуры заключалась в механической поломке зонда.

2. Аппаратура БКС-2 распределялась в производственные организации без учета ее специфического назначения. Значительная часть продукции поступила в экспедиции Тюменской области и других районов, где разрез, вскрытый скважинами с пресными буровыми растворами, сложен песчано-глинистыми отложениями повышенной проницаемости. Двухзондовый БК в принципе не может дать положительных результатов в этих геолого-геофизических условиях, что исказило объективную картину о его геологической эффективности (В последние годы в Тюменской области внедряется методика вскрытия разреза отдельными специальными скважинами с минерализованным раствором, в результате чего в продуктивных коллекторах наблюдается понижающее проникновение. В этих случаях двухзондовый БК весьма эффективный вид ГИС и успешно здесь применяется (аппаратура БКС-2).).

3. Комплекс зондов во всех разработанных модификациях аппаратуры нельзя признать оптимальным, так как в нем отсутствует микробоковой каротаж. Кроме того, хотя приборы БКС-1 и Э9 позволяют регистрировать показания трех зондов, два из них практически одинаковы по радиусу исследования. Таким образом, осложнение схемных решений не было обосновано методической выгодой.

4. Косвенная причина отставания в развитии и внедрении двухзондового БК - интенсивное совершенствование и массовый выпуск аппаратуры трехэлектродного бокового каротажа. Сейчас зонд БК-3 входит в состав четырех видов комплексной аппаратуры, включая новый прибор ЭК-1 с цифровой телесистемой. Такая техническая обеспеченность в известной мере затрудняет переход на более эффективный двухзондовый БК. В то же время геологическая эффективность трехэлектродного БК существенно уступает техническому совершенству аппаратуры.

В условиях песчано-глинистого разреза при пресных буровых растворах задача определения УЭС решается главным образом при помощи ИК и левой ветви БКЗ. Данные БК-3, как правило, не используют для количественной интерпретации, в лучшем случае определяют по БК УЭС отдельных уплотненных или предельно насыщенных пластов с УЭС> >50 Ом-м. В условиях карбонатных разрезов при минерализованных буровых растворах эффективность зондов ИК и БКЗ резко падает. Однако одной кривой БК-3 даже в комплексе с БМК недостаточно для определения УЭС пластов-коллекторов с понижающим проникновением: для решения этой задачи требуется второй, отличающийся по радиусу исследования зонд БК.

Изложенное наглядно иллюстрирует следующий пример. В перспективном интервале скв. 16 Астраханского газоконденсатного месторождения в комплексе ГИС проведены измерения зондами БК-3 и БКС-2. Этот интервал сложен биогенными известняками среднего карбона. Пористые разности известняков являются коллекторами преимущественно каверново-порового или порово-трещинного типа, вмещающими служат слои плотных известняков.

Для пластов-коллекторов пористостью выше 6 % (граничное значение, принятое при подсчете запасов) и мощностью, достаточной для количественных оценок УЭС, проведена количественная обработка диаграмм БК-3 и БКС-2. По данным БК-3 определено условное УЭС , представляющее собой кажущееся сопротивление, исправленное за влияние скважины и ограниченной мощности, а по данным двух зондов БКС-2 - истинное УЭС  и глубина зоны проникновения. Необходимое для интерпретации данных двухзондового БК удельное сопротивление зоны проникновения  находили по значениям средней пористости пласта, полагая, что зона полностью насыщена фильтратом бурового раствора; пористость устанавливали по данным акустического каротажа АК.

На рис. 1 приведены диаграммы АК и РК, характеризующие степень глинистости и пористость известняков, показаны результаты интерпретации БК. Видно, что газонасыщенные коллекторы при пористости выше граничной достаточно уверенно выделяются с помощью БК-3 по превышению над (понижающее проникновение) и безошибочно с помощью БКС-2 по более чем двухкратному превышению над . Наглядно проявилось преимущество двухзондового БК над однозондовым при оценке коэффициента нефтегазонасыщенности Кнг; информативность БК-3 недостаточна для решения этой задачи.

Следует отметить, что геолого-технические условия Астраханского месторождения весьма благоприятны для применения БК вследствие контрастного понижающего проникновения при равенстве минерализации пластовой воды и промывочной жидкости и слабой глинистости коллекторов. Но и здесь оценка характера насыщения коллекторов пористостью 3-5 %, пока не причисляемых к промышленным, с использованием одного зонда БК (например, БК-3 и БМК) проводится недостаточно уверенно вследствие повышенной остаточной водонасыщенности, уменьшающей контрастность проникновения, и недостоверности результатов БМК при высоких. В других районах с менее благоприятными условиями, вызывающими слабоконтрастное по сопротивлению понижающее проникновение, особенно глубокое, существующий комплекс (БМК и БК-3) мало эффективен даже при оценке характера насыщения. Главная причина этого - трудности оценки (ограниченные возможности имеющейся модификации БМК при высоких  и толстых глинистых или шламовых корках и низкая достоверность оценок  косвенными способами в случаях неприменимости обычного электрического каротажа). В таких условиях наиболее эффективным оказывается двухзондовый БК, позволяющий решать задачу оценки характера насыщения и во многих случаях определения.

Положительный опыт применения двухзондового БК накоплен в районах деятельности Мангышлакской ЭГИС в Западном Казахстане. Песчано-глинистый разрез вскрыт здесь скважинами, заполненными буровым раствором с =0,04-0,25 Ом-м, а УЭС пластовых вод равно 0,02-0,045 Ом-м. Проникновение фильтрата в продуктивные коллекторы в основном понижающее, в водонасыщенные - повышающее. Мощности проницаемых интервалов, как правило, не превышают 3 м, поэтому построение завершенных кривых БКЗ невозможно. Глубина зоны проникновения меняется от 2-6 на месторождении Комсомольское до 8-16 d_c на площади Тасым, что значительно ограничивает возможности одиночных зондов БК-3 и ИК при определении УЭС коллекторов.

В этих геолого-технологических условиях повышение эффективности детального комплекса ГИС достигается благодаря применению двухзондового БКС аппаратурой БКС-2. Оба зонда БК обеспечивают хорошее расчленение разреза. Выделение проницаемых интервалов и определение характера проникновения промывочной жидкости проводились с помощью построенной во ВНИГИКе палетки, предназначенной для качественной экспресс-интерпретации показаний большого и малого зондов с учетом коэффициента анизотропии  и  двухслойной среды. На эту палетку были нанесены данные по 12 скважинам площадей Комсомольской, Тасым, Кискудук, Карамурун (рис. 2). Видно, что точки, соответствующие по данным ГИС непроницаемым пластам, расположены на двухслойных палеточных кривых с = 1 и 2; 75 % точек, отвечающих коллекторам, расположены выше или ниже (с учетом возможной погрешности 15 %) палеточных кривых, что соответствует понижающему или повышающему проникновению; остальные 25 % точек, характеризующих пласты-коллекторы, попали в зону неоднозначности и по данным БК не могут быть однозначно отнесены к проницаемым интервалам.

Правильное определение типа проникновения позволяет верно оценить и характер насыщения, так как большинство пластов с понижающим проникновением относится к продуктивным (см. рис. 2). Исключение составляют водонасыщенные коллекторы площади Кискудук с понижающим проникновением, так как на этой площади. Однако с учетом этой особенности технологии проводки скважины и низкого УЭС водонасыщенных пластов наличие понижающего проникновения не может быть причиной неправильной оценки характера насыщения этих пластов.

Для 36 испытанных продуктивных пластов с зоной проникновения по данным БМК и БКС-2 определены УЭС, которые сходятся с УЭС при интерпретации по изорезистивной методике с помощью других видов электрического каротажа (БКЗ и ИК или БКЗ и БКб).

Таким образом, применение двухзондового БК на месторождениях Западного Казахстана позволяет уверенно выделять проницаемые пласты, разделять их по типу проникновения, определять УЭС при понижающем проникновении и в благоприятных условиях в большинстве случаев устанавливать характер насыщения.

Аппаратура БКС-2 получена Мангышлакской ЭГИС 10 лет назад, отдельные приборы работают ненадежно: одни диаграммы к интерпретации непригодны, другие перед количественной интерпретацией претерпевают существенные корректировки по специально разработанной методике. Очевидна необходимость обновления аппаратуры этого вида детальных ГИС.

Положительные результаты применения двухзондового БК получены в девонских отложениях Северо-Сарембойского месторождения. Исследуемая толща представлена терригенно-карбонатными отложениями, насыщенными пластовой водой с , близким к 0,02 Ом-м. При опробовании открытым стволом в перспективном интервале общей мощностью около 200 м получен приток нефти, но задача выделения коллекторов типовым комплексом детальных ГИС не решается. Коллекторами служат известняки и доломиты со смешанной пористостью Кп >5 %. Они могут быть выделены путем сопоставления условных УЭС двух разноглубинных зондов БК (аппаратура БКС-2) при вскрытии на буровом растворе с минерализацией 50-100 г/л (=0,05-0,03 Ом-м). Нами выделены продуктивные коллекторы по скв. 20, в которой перспективная часть разреза расположена выше ВНК (рис. 3). На графике проведена граничная линия (пунктир), выше которой расположены точки, соответствующие заведомо непроницаемым породам (аргиллиты, плотные известняки и доломиты, окремнелые известняки), ниже - продуктивным пластам (пористые известняки).

С учетом высокой геологической эффективности двухзондового БК и зарубежного опыта во ВНИИгеофизике проведены работы по дальнейшему развитию теории, методики и техники БК. Эти работы направлены на улучшение характеристик зондов БК и БМК, комплексирование их с другими зондами электрического каротажа, а также компьютеризацию измерений для повышения их производительности, технологичности и качества. Сотрудниками Киевского ОКБ ГП и ВНИИгеофизики разработана комплексная цифровая аппаратура электрического каротажа ЭК-КП, основными в которой являются блоки двухзондового многоэлектродного каротажа и бокового микрокаротажа.

Аппаратура ЭК-КП предназначена для работы с цифровой программно-управляемой каротажной лабораторией. При комплектовании наземным вычислительно-управляющим блоком ее можно применять и с обычной аналоговой лабораторией. Аппаратура рассчитана на одновременную регистрацию показаний следующих измерительных установок: семи зондов комплекта БКЗ, резистивиметра, ПС, градиента ПС, семиэлектродного БК, девятиэлектродного псевдобокового каротажа, обычных микрозондов, трехэлектродного бокового микрокаротажа, микрокаверномера.

Скважинный прибор состоит из трех сочленяемых блоков: электронного, зондового БК, электромеханического (управляемое прижимное устройство с микрозондами). Кожухи электронного и электромеханического блоков служат экранными электродами зонда БК. Прибор в сборке имеет длину 8,9 м, диаметр кожухов 80 мм, описанный диаметр прижимного устройства при сложенных башмаках микрозондов 120 мм. Термобаростойкость его 120 °С и 100 МПа. В аппаратуре применена кодоимпульсная (цифровая) телеизмерительная система. Принципиальная отличительная особенность аппаратуры - поэлементный способ измерения КС.

Девятиэлектродная установка БК аппаратуры модернизирована. Ее размеры позволили уменьшить влияние неосевого положения прибора на показания зонда ПБК по сравнению с уровнем аппаратуры БКС-2 и Dual Laterolog. Сопутствующее этому 40 %-ное занижение  для зонда БК относительно  учитывается при обработке исходных сигналов в наземной аппаратуре. Вертикальная и радиальная характеристики зондов БК и ПБК остались практически такими же, как у известных аналогов. Примененный в аппаратуре трехэлектродный микрозонд БМК имеет значительно лучшие метрологические и методическую характеристики, чем используемый в настоящее время двухэлектродный микрозонд. Его показания подвержены существенно меньшему влиянию контактного сопротивления электродов, проявляющемуся при сильной минерализации бурового раствора. Он обеспечивает заметно больший предел измерения  и, что особенно важно, обладает существенно меньшей чувствительностью к влиянию глинистой корки.

Метрологические характеристики блоков БКЗ, ПС, обычного микрокаротажа такие же, как у последних образцов существующей аппаратуры, но с тем добавлением, что введенный впервые канал градиента ПС и имеющееся матобеспечение позволяют восстанавливать кривую ПС в условиях, в которых прямые измерения ее невозможны.

Практически полный комплекс электрических методов, за исключением индукционного, улучшенные метрологические и методические характеристики блоков БК и БМК, возможность контроля результатов в процессе измерения, более совершенная и точная методика интерпретации двухзондового БК позволяют использовать аппаратуру ЭК- КП в районах с разнообразными геолого-техническими условиями, включая песчано-глинистые разрезы с повышающим проникновением. В последнем случае она может заменить приборы ЭК-1 и МК-АГАТ. Однако основная область ее применения - районы, для которых характерно понижающее проникновение в коллекторы, особенно разрезы, представленные карбонатами. Здесь более достоверно, чем сейчас, в том числе и в неблагоприятных условиях, удается оценить характер насыщения коллекторов и определить коэффициент нефтегазонасыщенности.

Abstract

A state of the promotion of dual laterolog into domestic geophysical well logging service is considered. It has been concluded that this tecnique has no extensive application due to some technical and organization reasons. A high efficiency of the dual laterolog is shown when making exploration decisions. Discussed are the prospects of further improvements in the method related to the development of the integrated equipment EK-KP with digital recording.

Рис. 1. Изменение с глубиной УЭС зоны проникновения и неизмененной части пласта - карбонатного коллектора в перспективном интервале скв. 16 Астраханской:

1 - глина, известняк: 2 - плотный, 3 - глинистый, 4 - газонасыщенный, 5 - водонасыщенный; а - по к_п; условное УЭС: б - по БК-3, в - по большому зонду БКС-2; г - по БКС-2; д - Кнг

Рис. 2. Сопоставление показаний большого и малого зондов БКС-2 в скважинах Западного Казахстана.

Пласты: 1 - непроницаемые, 2 - продуктивные по данным испытаний, 3 - продуктивные по данным ГИС, 4 - водонасыщенные в 12 скважинах разных площадей; 5 - водонасыщенные площади Кискудук. Шифр кривых -

Рис. 3. Сопоставление условных УЭС большого и малого зондов БКС-2 в скв. 20 Северо-Сарембойской:

1 - аргиллиты; 2 - продуктивные известняки и доломиты- 3 - окремнелые известняки; 4 - плотные известняки и доломиты