К оглавлению	УДК 550.832:552.2.061.43(571.51)
	© Ю.Л. Брылкин, В.А. Кринин, С. А. Скрылев, 1991

Прогнозирование зон трещиноватости карбонатных отложений рифея Юрубчено-Тохомской зоны по данным ГИС

Ю.Л. БРЫЛКИН (Сибгео), В.А. КРИНИН, С.А. СКРЫЛЕВ (Енисейнефтегазгеология)

В пределах рассматриваемой зоны Красноярского края продуктивная толща рифея сложена доломитами серыми, светло-розовато-серыми, мелко- среднезернистыми, массивными, волнисто- и линзовидно-слоистыми, иногда брекчиевидными, крепкими, плотными, неравномерно перекристаллизованными, участками слабоизвестковистыми, окремненными, глинистыми. Доломиты пиритизированы, интенсивно преобразованы вторичными процессами перекристаллизации, доломитизации и окремнения. Содержание доломита изменяется от 37 до 100 %, нерастворимого остатка - от нуля до 63 % (чаще 5-15%); обломочный материал представлен кварцем (22-72 %), полевыми шпатами (9- 67 %). Открытая пористость доломитов колеблется от 0,11 до 10,8 % (в среднем 1,2-1,6 %), общая пористость - от 0,7 до 16,5 % (в среднем 2,5 %). Доломиты трещинные, трещинно-кавернозные, трещинно-кавернозно-межзерновые. Средняя раскрытость трещин по керну 20 мкм. Преобладают вертикальные и субвертикальные открытые тектонические трещины. По трещинам зачастую наблюдаются щелевидные каверны шириной до 5 мм и более значительной протяженности. В отдельных случаях отмечены изометрические мелкие каверны перекристаллизации или мелкие послойно-щелевидные каверны выщелачивания. Стенки каверн выполнены кристаллами доломита, реже кварца, черного битума, глинистого вещества, ангидрита.

Указанные особенности строения порового пространства рифейских доломитов, в отдельных случаях их полиминеральный состав, наличие в разрезе скважин как пластов с АВПД (выше рифейских отложений), так и пластов с АНПД, технологические сложности вскрытия отложений (наличие протяженных зон поглощения), в целом низкая пористость матрицы пород, высокая минерализация пластовых вод и применяемых при бурении промывочных жидкостей не позволяют во всех случаях с помощью одной методики решать основную задачу - выделять участки разреза, соответствующие потенциальным коллекторам. С этих позиций, несомненно, перспективна методика, используемая в Чечено-Ингушетии [3], основанная на изучении соотношения горного, бокового и пластового давлений, как не требующая не только специальной подготовки скважин для проведения ГИС, но и специальных технических мероприятий для разобщения пластов с принципиально отличными пластовыми давлениями.

Сущность методики состоит в том, что считается априорно доказанной возможность существования зияющих горизонтальных или вертикальных трещин большой протяженности только в том случае, если в силу особенностей региона пластовое давление превышает как горное, так и боковое. В условиях, например, Чечено-Ингушетии установлено, что горное давление (р_гор) в зависимости от местоположения скважины на структуре превышает пластовое (р_пл на 10-50 МПа, а р_пл - боковое (р_6ок) на 10-30 МПа. Такие соотношения давлений позволяют утверждать, что на территории Чечено-Ингушетии могут существовать зияющие вертикальные трещины большой протяженности и горизонтальные трещины крайне малых раскрытия и протяженности (микротрещины).

Каковы же реальные возможности применения указанной методики в пределах Юрубчено-Тохомской зоны (ЮТЗ)?

С этой целью допустим, что минимальная глубина залегания кровли рифея 2000 м, а максимальная 2500 м. Допустим также, что интегральная плотность пород над рифейскими образованиями составляет 2500±200 кг/м³. В этом случае воспользуемся формулой

где- ускорение свободного падения, м/с²; - интегральная плотность вышележащего комплекса пород над рифейским, кг/м³; Н - глубина залегания кровли рифея, м [1,3].

Легко установить, что на ЮТЗ при принятых нами условиях 45<=р_гор<=66.

Из формулы (1) видно, что при расчете р_гор необходимо особое внимание уделить точности определения интегральной плотности части разреза, залегающей выше интерпретируемого пласта. Наиболее близкое к действительности значение плотности пласта можно получить по данным ГГКП. При отсутствии их следует воспользоваться рекомендациями Б.Н. Ивакина, Е.В. Каруса и О.Л. Кузнецова [2] и применительно к региону для расчета по кривой АК плотности пластов использовать выражения

для пластов любого литологического состава (кроме галита) и

для пластов галита, суммарная мощность которых на ЮТЗ достигает нескольких сотен метров (в скв. 6 Вэдрешевской 512 м);- скорость продольных волн, м/с.

Общее представление об изменении р_пл в отложениях рифея региона можно получить, например, по данным испытания скважин Юрубченской площади. Согласно этим данным в интервале глубин 2289-2533 м в скв. 12, 16, 21 указанной площади р_пл изменяется от 21,1 до 21,6 МПа. Поэтому для дальнейших расчетов нами принимается величина р_пл, равная 21 МПа (именно это значение р_пл принято и по скв. 14, что и показано на рисунке). В соответствии с этим эффективное давление (р_эф) на ЮТЗ, вероятно, находится в пределах 24<=р_эф<=45. Это означает, что в отложениях рифея региона нет условий для существования зияющих горизонтальных трещин большой протяженности, так как даже при минимально возможной глубине залегания кровли рифея р_пя<р_гор. Однако горизонтальная микротрещиноватость вполне возможна.

Для расчета р_бок воспользуемся выражением

причем

где- коэффициент Пуассона породы;- соответственно интервальное время пробега продольной и поперечной волн, мкс/м.

Для того чтобы определиться с наиболее вероятными для региона значениями  пород, примем к сведению данные, полученные по 417 образцам в лаборатории петрофизики СНИИГГиМСа. В соответствии с ними на скв. 1, 2, 3 Вэдрешевских, 156 Мандринской и 7, 8, 10, 11, 12, 13 Юрубченскихпород рифея соответственно составляет 0,16-0,33, 0,20-0,32 и 0,22-0,33. При этом 363 образца (87 %) имеют, варьирующий от 0,28 до 0,32 (у 81 % образцов коллекции коэффициент открытой пористости не более 0,9 %).

Исходя из этого и используя формулу (4), нетрудно установить, что при р_гор=45 МПа боковое давление будет колебаться от 7,9 до 24,2 МПа, а при р_гор= 66 МПа - от 11,6 до 35,5 МПа при

Это означает, что геолого-тектонические особенности региона благоприятны для образования зияющих вертикальных трещин относительно большой протяженности. При этом следует иметь в виду, что при р_гор=45 МПа указанные трещины возможны в породах с , а при р_гор= 66 МПа - не более 0,23 (при р_пл= 21 МПа).

Применение этой методики целесообразно для выделения в разрезе рифея региона участков, в которых можно наметить зияющие вертикальные трещины достаточно большой протяженности (см. рисунок).

В указанной скважине измерения  выполнены в интервале глубин 2383,5-2488 м. Причем значения скоростей рассчитаны с дискретностью по глубине, равной 0,5 м. Использование этих данных позволило провести оценку значений р_6ок ив каждой точке разреза с указанной дискретностью.

Расчет р_гор по скважине проводился по формуле (1). При этом в связи с отсутствием диаграммы ГГКП по всему стволу скважины для определения плотности пород каждого пласта использовалась только формула (2), так как суммарная мощность пластов галита по разрезу невелика (всего 24,5 м) и влиянием их плотности можно пренебречь. На основании проведенных расчетов установлено, что на глубине 2383,5 м р_гор-59,6, а на глубине 2488 м - 62,5 МПа.

Расчет р_6ок проводился по формуле (4) через 0,5 м по глубине с учетом рассчитанных по формуле (5) значений. Расчеты показали, что р_6ок по разрезу изменяется в широких пределах и может быть как отрицательным (-11 и -0,9 МПа), так и положительным (0,5-32,2 МПа, см. рисунок). Естественно, что такая особенность изменения Р_бок по разрезу может быть обусловлена существенными колебаниями , так как в описываемом интервале глубин на забое р_гор на 2,9 МПа больше, чем в начале интервала.

И действительно, как следует из расчетов, в основномпород разреза изменяется от 0,226 до 0,347 (примерно 80 % всех рассчитанных значений), что вполне согласуется с лабораторными измерениями по шести скважинам Юрубченской площади. В то же время в четырех точках разреза  имеет значения 0,100-0,150, в семи - 0,151 - 0,175, в девяти - 0,176-0,200, в 12 - 0,201 - 0,225. Наряду с этим зафиксированы и аномальные значения: в двух точках разреза  имеет отрицательные значения (-0,218 на глубине 2445 м и -0,015 на глубине 2487,5 м); именно в этих точках отрицательны и р_6ок, а в пяти точках - низкие положительные значения (на глубине 2478,5 м - 0,008, 2446,5 и 2477,5 - 0,067, 2414 - 0,014, 2481 - 0,081).

Столь значительный диапазон изменения значенийпород, наблюдаемый в скважине, как видно из формулы (5), определяется величиной отношения . В свою очередь, значения каждого из этих параметров - следствие влияния не только реального соотношения коэффициентов межзерновой (блоковой), трещинной и каверновой (в подавляющем числе случаев каверны - это щели или «раздутия» трещин) составляющих общей пористости (Кпо), фактической ориентации трещин (хаотической, хаотической с преобладанием горизонтальных или вертикальных микротрещин и т. д.) в единице объема изучаемой среды, но и существенного изменения  твердой фазы (скелета) и коэффициентов сжимаемости, Пуассонаи плотности пород. При этом, несмотря на наблюдаемые изменения к_по в разных интервалах (пластах) разреза в связи с относительно невысоким его значением, влияние этого параметра незначительно. Так, по данным петрофизических и литологических исследований, результатам обработки материалов ГИС, выполненных партией подсчета запасов ПГО Енисейнефтегазгеология, разрез рассматриваемой скважины представлен доломитами, в разной степени окремненными, иногда известковистыми, слабоглинистыми, коэффициент Кпо которых изменяется от 0,5 до 5,8 % (76 % всех Кпо не превышает 2 %) при межзерновой пористости Кп.м блоков от 0,3 до 3,1 % (83 % всех Кп.м не превышает 1,5 %). Наибольшую пористость, равную 15,6 %, имеет песчаник, в разной степени доломитизированный, неглинистый в интервале глубин 2444,2-2446,2 м, с интенсивно развитой трещиноватостью, что подтверждается наиболее низкими по разрезу значениями БК около 12-15 Ом-м, в то время как ниже 2452 м эти значения достигают 180-200, а выше 2438 м - 500-1500 Ом-м (аномально высокое значение ГК пласта - результат наличия на стенках щелевидных каверн возможно радиоактивного битума).

Именно по описанным выше причинам изменение значенийили(увеличение или уменьшение) в любой точке разреза скважины по сравнению с близлежащими не следует однозначно связывать с наличием преобладающей ориентации трещин и микротрещин. Проведенные по специальной методике расчеты с использованием основных зависимостей для  [2, 5] показали, что у доломитов разреза время пробега продольной волны в твердой фазе пород изменяется от 120 до 141, а поперечной - от 207 до 264 мкс/м. Следовательно, только в том случае, когда измеряемые в скважине  одновременно превышают эти пределы (соответственно более 141 и 264 мкс/м), можно уверенно допускать наличие перечисленных типов трещиноватости. Разумеется, что в этом случае при хаотическом ее распределении в единице объема породы коэффициенты трещиноватости Кп.т, определяемые по продольным и поперечным волнам, будут равными.

Увеличение в единице объема породы значений  происходит как за счет наличия вертикальных микротрещин, так и зияющих вертикальных трещин разной протяженности (увеличение значений  происходит только за счет преобладающего наличия горизонтальных микротрещин, так как по всему разрезу скважины всегда Ргор>Рпл). В практике геологоразведочных работ на нефть и газ особое значение имеют именно зияющие вертикальные трещины, методические приемы определения местоположения которых в разрезах скважин с оценкой их протяженности - задача, имеющая большое практическое значение.

Описанная методика определения р_гор, р_6ок и методика сопоставления этих давлений достаточно просто позволяют решать поставленные задачи. В интервалах (II) разреза (см. рисунок), в которых Р_6ок<р_пл, наряду с вероятным наличием зияющих вертикальных трещин вполне возможно существование вертикальных и горизонтальных микротрещин. В интервалах (III) разреза, где Р_6ок>Р_пл, наиболее вероятно наличие вертикальных и горизонтальных микротрещин (доказательство - получение притока из интервала 2427-2432 м, в котором нет зияющих вертикальных трещин). Наблюдаемое при этом кажущееся несоответствие (завышенные значенияпри р_6ок>Рпл) в действительности таковым не является. На самом деле в таких точках разреза присутствуют вертикальные микротрещины, но нет зияющих вертикальных трещин, а за счет относительно большего объема вертикальных микротрещинпороды возрос настолько, что р_6ок стало больше р_пл. Иначе говоря, необходимым условием наличия в разрезе скважин интервалов с зияющей вертикальной трещиноватостью является превышение р_пл над р_6ок. Именно с таких позиций и следует рассматривать соотношения р_вок и р_пл на рисунке.

Выше нами уже отмечалось, чтопород может быть как положительным, так и отрицательным. Возможность получения отрицательных значений  отмечает и Г.М. Авчан [5] (до значений, равных -0,30 в газонасыщенных трещиноватых рифогенных известняках). Из формулы (5) нетрудно увидеть, что если отношение, то породы будут всегда иметь отрицательные значения . К сожалению, в настоящее время нет возможности осуществить измерениепород в скважинах, например статическим методом [4], при котором отрицательных значенийне может быть.

Результаты испытания четырех интервалов разреза полностью подтвердили наличие коллекторов, так как из всех интервалов получены притоки флюида. Так, в интервале глубин 2462-2471 м при динамическом уровне 1175 м приток нефти составил 2,1 м³/сут, 2438-2450 м приток нефти - 118 м³/сут и газа - 31,7 тыс. м³/сут, 2427-2432 м приток нефти - 59,5 м³/сут, 2405-2415 м газа - 127,3 тыс. м³/сут. К сожалению, интервал разреза 2471-2488 м не испытывался, хотя в нем отмечается наличие зон с развитой системой вертикальных трещин (по меньшей мере, пяти интервалов с существенно заниженными значениями боковых давлений).

Анализ диаграмм ГИС и соотношений давлений, представленных на рисунке, позволяет выявить следующие закономерности. Начиная примерно с глубины 2437,5 м и до забоя, несмотря на наличие в этом интервале достаточно протяженных (до 3 м) зияющих вертикальных трещин и получение из интервала 2438-2450 м промышленного притока нефти, измерения БК, выполненные с помощью двух растворов, практически совпадают, т.е. не отражают наличия трещиноватых коллекторов. Так, по всему указанному интервалу глубин примерно 75 % отношений БК (I), измеренных при относительно пресном растворе, к БК (II) при более соленом растворе находятся в пределах от 1 до 1,2, 7 % - от 0,80 до 0,99 и 18 % - от 1,21 до 1,60. В то же время, например, в интервале глубин 2427- 2432 м, из которого также получен приток промышленной нефти, отношение БК (I) к БК (II) изменяется в пределах от 2 до 2,7, т. е. четко подтверждает наличие межзернового коллектора, но с развитой микротрещиноватостью, преимущественно горизонтальной. Такой вывод правомерен в связи с тем, что соотношения р_бок и р_пл в этом интервале не подтверждают наличия зияющих вертикальных трещин (2,5 м испытанного разреза не охарактеризованы продольными и поперечными волнами).

Отмеченная особенность изменения кривых БК с применением двух растворов, исключающая возможность выделения коллекторов с развитой системой вертикальных зияющих трещин (на рисунке интервал ниже 2437,5 м), обусловлена, как нам представляется, техногенными причинами - необходимостью ликвидации зон поглощения. В этом случае, как известно, в промывочную жидкость добавляют различные механические и химические наполнители, которые заполняют трещины, что и исключает проникновение растворов разного УЭС в эти трещины. Естественно, что межзерновые коллекторы даже с относительно низкой блоковой пористостью (до 1-1,5 %), но с развитой микротрещиноватостью этому процессу не будут подвержены и кривые БК с применением двух растворов будут их четко фиксировать (интервал 2425- 2437,5 м). Такое допущение обосновывается следующими реальными условиями бурения рассматриваемой скважины.

Так, 23.08.1988 г. при бурении с глубины 2486 м было зафиксировано поглощение интенсивностью до 12 м³/ч, с глубины 2488,5 м - до 4, с глубины 2489 - до 2, в интервале 2489,5 - 2490 м - до 1,2 м³/ч. Добавка опилок и КМЦ позволила снизить поглощение до 0,8 м³/ч. При бурении интервала 2490-2493 м вновь было отмечено поглощение до 0,8 м³/ч, а интервала 2493-2500 м - до 3. Для ликвидации этого поглощения при забое 2500 м добавили 6 м³ глинистой пасты, которая была продавлена в скважину 20 м³ промывочной жидкости. Именно добавление в промывочную жидкость опилок, глинистой пасты и КМЦ (существует мнение, что при смешении КМЦ с высокоминерализованными пластовыми водами образуется студенистый осадок) и привело к кольматации трещин, что и выразилось практически в полном совпадении кривых БК ниже 2437,5 м, хотя измерения проводились в растворах, различающихся по сопротивлению примерно в 7 раз. Нельзя не отметить, что в скважине проводились также и временные измерения БК до глубины 2470 м за 11, 7 и 3 дня до вскрытия первой поглощающей зоны. Указанные измерения БК четко отличаются от выполненных 25.08.1988 г., т. е. проведенных уже после ликвидации всех зон поглощения, которые совпадают между собой по всему интервалу рифейских образований. Эти три временных измерения БК одинаковы и с измерением от 25.08.1988 г. до глубины 2437,5 м (на рисунке показан лишь интервал 2425- 2437,5 м). Такой характер изменения временных измерений БК вполне закономерен, так как они проведены до вскрытия зон поглощения на относительно пресной промывочной жидкости, которая и заполнила трещины. Измерения же 25.08.1988 г., т. е. после кольматации трещин, выполнены с помощью менее пресной промывочной жидкости, что и отразилось на кривых БК, если сравнивать первые три замера с последним. В то же время верхняя часть разреза (выше 2437,5 м), как имеющая только микротрещины, т. е. слабопроницаемая, не отразилась на сопротивлении всех четырех кривых БК. Из этого следует, что при изучении отложений рифея необходимо в обязательном порядке предусматривать проведение временных измерений БК для выделения коллекторов с зияющими вертикальными трещинами, но только до вскрытия поглощающих зон. Следует иметь в виду, что описанная методика расчета и сопоставления по разрезу Рбок с Рпл решает эту же задачу даже после ликвидации зон поглощения. Поэтому широкое применение методики - путь, несомненно, целесообразный и необходимый, так как методика не требует изменения технологии бурения и позволяет не только выделять вертикальные зияющие трещины по разрезу скважин, но и оценивать их протяженность, что особенно важно при установлении возможных перетоков флюида из одного интервала перфорации в другой и не решается другими стандартными методами ГИС.

Выводы

1. Геолого-тектонические условия Юрубчено-Тохомской зоны неблагоприятны для наличия зияющих горизонтальных трещин относительно большой протяженности (р_гор>р_пл примерно на 30- 40 МПа), но способствуют образованию вертикальных (субвертикальных) трещин достаточно большой протяженности (во всех тех участках разреза, в которых р_6ок<р_пл) и тем более микротрещиноватости любой ориентации.

2. Методика, основанная на сопоставлении р_бок и р_пл, позволяет на регионе не только выделять коллекторы с развитой системой зияющих вертикальных трещин, но и определять их протяженность. Задача разрешима даже после ликвидации зон поглощения, т. е. после применения специальных механических и химических добавок в промывочную жидкость, создающих зоны кольматации, что исключает различие кривых БК, полученных с помощью пресных и соленых растворов.

3. Фактические значения  пород рифея изменяются в значительно более широких пределах, чем это можно установить на керновом материале, в связи с невозможностью его получения из трещиноватых зон.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дзебань И.П. Акустический метод выделения коллекторов с вторичной пористостью.- М.: Недра.- 1961.

2. Ивакин Б.Я., Карус Е.В., Кузнецов О.Л. Акустический метод исследования скважин.- М.: Недра.- 1978.

3. Ильинский В.М., Лимбергер Ю.А. Геофизические исследования коллекторов сложного строения. М.: Недра.- 1981.

4. Физико-механические свойства горных пород /Под ред. Б.В. Залесского.- М.: Недра.- 1964.

5. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика / Под ред. Н.Б. Дортман. Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: Недра.- 1984.

Abstract

A possibility exists for recognizing, from geophysical logs and reservoir pressure data, zones of development of gaping vertical and subvertical fractures in the Riphean dolomite low-permeability reservoirs in the Yurubcheno-Tokhoma area (Krasnoyarsk Territory). There is also the possibility to determine the length of these fractures. The problem is solvable even in case of deep fracture "colmatation" by mechanical and chemical filling agents used as additives in washing fluids for lost circulation zone control.

Рисунок Характер изменения ГК, НГК, БК(1) БК(2) в скв. 14 Юрубченской в трещинно-каверново-межзерновых коллекторах рифея и пример выделения зон трещиноватости по соотношению р_бок и р_пл.

Интервалы разреза в которых: 1 – измерений  данных р_6ок нет; 11 - возможно наличие вертикальных зияющих трещин, а также вертикальных и горизонтальных микротрещин; III - возможно наличие только вертикальных и горизонтальных микротрещин; БК (I) - измерения при, БК (II) - при