Дифференциация неоднородных коллекторов по фильтрационным свойствам тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Ахметов, Вячеслав Нилович

• Ахметов, Вячеслав Нилович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ахметов, Вячеслав Нилович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Моделирование фильтрационных свойств неоднородных коллекторов: литературный обзор и постановка задачи исследований

1.1 Функциональные модели проницаемости

1.2 Статистические модели проницаемости литолого- 14 стратиграфического типа

1.3 Фрактальные модели проницаемости.

1.4 Выводы

Глава 2. Общий анализ петрофизических характеристик 21 терригенных коллекторов девонских отложений.

2.1 Общая литологическая характеристика терригенных пород 21 2.2. Обзор традиционных петрофизических моделей пластов горизонта Д

2.3 Выводы

Глава 3. Дифференциация неоднородных коллекторов по фильтрационным свойствам

3.1 Выбор критерия дифференциации фильтрационных свойств 38 неоднородных коллекторов

3.2 Анализ петрофизических свойств неоднородных коллекторов 44 в связи с их дифференциацией по индексу перколяции

3.2.1 Анализ распределений основных петрофизических 44 параметров неоднородных коллекторов

3.2.2 Анализ гранулометрических и порометрических 45 характеристик неоднородных коллекторов

3.3 Дифференцированные зависимости проницаемости по 58 воздуху от пористости

3.4 Выводы

Глава 4. Методика применения индекса перколяции при 63 интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС)

4.1 Обоснование применения критерия распознавания 63 неоднородных коллекторов по данным геофизических исследований скважин

4.2 Дифференциация фильтрационных свойств коллекторов по 68 данным геофизических исследований скважин (ГИС)

4.3 Выводы

Глава 5. Изучение фазовых проницаемостей в коллекторах 82 различного фильтрационного типа

5.1. Основные теоретические положения и задачи экспериментальных исследований

5.2. Методика и аппаратура проведения исследований фазовых 94 проницаемостей при моделировании пластовых условий я* 5.3. Результаты экспериментальных исследований фазовых 99 проницаемостей неоднородных терригенных коллекторов

5.4. Анализ результатов лабораторных экспериментов

5.5 Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Дифференциация неоднородных коллекторов по фильтрационным свойствам»

Изучение фильтрационных свойств коллекторов имеет большое значение для построения петрофизических моделей обеспечивающих решение широкого спектра задач: от интерпретации материалов геофизических исследований скважин (ГИС) до обеспечения проектов разработки месторождений и подсчета запасов.

Весь фонд скважин, как правило, охватывается лишь геофизическими методами исследования, по которым определяются емкостные и фильтрационные характеристики коллекторов, используя петрофизические корреляционные связи между ними. Однако теснота этих связей, например, между пористостью и проницаемостью нередко весьма слабая. Между тем, точность определения фильтрационных свойств пластов, особенно послойно неоднородных коллекторов, имеет важное значение для практики интерпретации данных геофизических исследований скважин, обоснования систем разработки, подсчета запасов, разработки мероприятий по повышению нефтеотдачи пластов и т.д.

Несмотря на большое количество исследований, посвященных дифференциации фильтрационных свойств неоднородных терригенных коллекторов, в условиях Татарстана до сих пор доминирует простой способ связи абсолютной проницаемости и пористости. Статистические зависимости, построенные по результатам анализа керна либо в целом по горизонту, либо по отдельному объекту (месторождение, горизонт, пласт), не решают проблему неоднозначности в зависимостях проницаемости от пористости.

Для условий девонских отложений нефтяных месторождений Татарстана характерна высокая послойная неоднородность фильтрационных свойств пластов. В то же время обширный материал керновых исследований, накопленный за время эксплуатации указанных отложений, позволяет перейти от простых статистических моделей петрофизических связей построенных по принципу объект - зависимость, к дифференцированным, с применением физически обоснованного критерия разделения объектов по фильтрационным свойствам.

С определенной долей условности, можно выделить следующие основные направления дифференциации неоднородных коллекторов по фильтрационным свойствам: формализованный подход, представляющий однозначную формулу зависимости пористости от проницаемости; литолого-статистический подход, подразумевающий построение статистических зависимостей по результатам исследования керна из конкретного объекта (как правило, горизонт, пласт, месторождение или залежь);

- формализованный на основе элементов теории перколяции и фрактальной геометрии, предлагающий алгоритм расчета на основе фрактально-статистических представлений о структуре порового пространства и движения фильтрационного потока.

Наиболее перспективным, на наш взгляд, является направление, в котором реализован комплекс геологического, литологического и физического анализа объекта исследований.

Литолого-физическая основа подобного подхода заключается в том, что:

- все многообразие литологических типов коллекторов представлено в основном их ограниченным количеством, которые преобладают в составе пластов;

- петрофизические свойства указанных типов перекрываются в широком диапазоне, т.е. могут иметь одни и те же величины; терригенные коллекторы имеют общую структуру скелета — межгранулярный тип, слагающую таким образом и однотипную структуру порового пространства.

Получение более тесных зависимостей пористость — проницаемость, учитывающих различный фильтрационный тип коллектора - веление времени, поскольку действующие простые петрофизические модели не удовлетворяют требованиям современной интерпретации ГИС и не решают задачи неоднозначности в связях проницаемость - пористость.

Полезность предлагаемых исследований, по мнению автора, заключается в том, что использование дифференцированных петрофизических моделей позволит более корректно проводить интерпретацию ГИС с целью определения фильтрационных характеристик послойно неоднородных пластов и как следствие обеспечить решение задач нефтепромысловой практики на основе более надежной информации.

Основной целью работы является дифференциация неоднородных терригенных коллекторов по фильтрационным свойствам и построение адекватных петрофизических моделей для обеспечения геолого-технологического моделирования и определения фильтрационных свойств коллекторов по результатам геофизических исследований скважин.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

1. Изучение особенностей фильтрационных свойств коллекторов девонских отложений на основе комплексного анализа петрофизических характеристик, определенных по результатам изучения большого объема кернового материала.

2. Обоснование критерия дифференциации неоднородных терригенных коллекторов по их фильтрационным свойствам, с целью построения более тесных зависимостей абсолютной проницаемости от пористости.

3. Разработка и обоснование методики идентификации коллекторов с различными фильтрационными характеристиками по результатам геофизических исследований скважин.

4. Изучение особенностей фазовых проницаемостей в коллекторах различного фильтрационного типа по результатам экспериментов, проведенных при моделировании пластовых условий.

Задачи, поставленные в диссертационной работе, решены с помощью статистических методов и экспериментальных исследований на керновом материале.

Предметом исследований являются фильтрационные характеристики терригенных коллекторов девона нефтяных месторождений Татарстана.

В работе рассмотрены и критически проанализированы основные методологические подходы в решении задач оценки фильтрационных свойств коллекторов.

На примере обширного материала керновых исследований терригенных пород Татарстана показано, что основные литологические типы пород продуктивных отложений девона обладают петрофизической инвариантностью. Петрофизические характеристики пород (пористость, проницаемость по воздуху, остаточная водонасыщенность) для разных литологических типов перекрываются в широком диапазоне.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований:

1. Предложен и обоснован критерий дифференциации фильтрационных свойств терригенных коллекторов — индекс перколяции.

2. Выявлена закономерность распределения индекса перколяции для множества литологических типов терригенных коллекторов девонских отложений. На большом количестве анализов кернового материала показано, что в терригенных коллекторах девона выделяются коллектора со значениями индекса перколяции: менее 0,1 мкм, от 0,1 до 0,2 мкм и более 0,2 мкм. Для указанных типов коллекторов на примере различных площадей Ромашкинского, Ново-Елховского месторождений и месторождений прикамской группы Татарстана установлены дифференцированные зависимости проницаемости от пористости.

3. Предложена методика идентификации фильтрационных свойств коллекторов по результатам геофизических исследований скважин (ГИС).

4. По результатам экспериментов, проведенных при моделировании пластовых условий, получены относительные фазовые проницаемости для коллекторов различного фильтрационного типа.

Основные защищаемые положения.

1. Критерий дифференциации фильтрационных свойств неоднородных терригенных коллекторов - индекс перколяции.

2. Методика построения дифференцированных зависимостей проницаемости по воздуху от пористости по результатам лабораторных исследований керна.

3. Методика идентификации фильтрационного типа коллектора по данным геофизических исследований скважин.

4. Зависимость фазовых проницаемостей по воде и нефти и коэффициента вытеснения в терригенных коллекторах смешанного типа смачиваемости от индекса перколяции (фильтрационного типа).

Практическая ценность работы. Проведенные исследования позволяют более корректно оценить фильтрационные характеристики неоднородных пластов с целью обеспечения работ по построению гидродинамических моделей, планированию мероприятий по увеличению нефтеотдачи пластов, интерпретации материалов геофизических исследований скважин.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Ахметов, Вячеслав Нилович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Установлено, что литологические и петрофизические характеристики неоднородных терригенных коллекторов девонских отложений месторождений Татарстана обладают взаимной инвариантностью. Это означает, что породы различных литологических групп обладают приблизительно одинаковым спектром фильтрационно-емкостных свойств: пористости, проницаемости по воздуху, остаточной водонасыщенности. Значимые отличия параметров наблюдаются в средних оценках и поэтому успешно применимы для решения задач, использующих интегральные характеристики объектов.

2. На основе анализа лабораторных исследований керна из терригенного девона различных площадей нефтяных месторождений Татарстана (Абдрахмановская, Азнакаевская, Ново-Елховская, Бондюжская, Кадыровская, Первомайская, Шийская и Зычебашская), выявлена общая закономерность в распределении комплексного параметра - индекса перколяции.

3. Построены дифференцированные зависимости проницаемости по воздуху от пористости для различных объектов. Полученные зависимости характеризуются высокими значениями коэффициентов корреляции (не менее 0,8) и соответсвуют установленным интервалам изменения индекса перколяции: < 0,1 мкм; 0,1 - 0,2 мкм и > 0.2 мкм.

4. Установлено, что индекс перколяции тесно связан с характером распределения пор по размерам. При возрастании величины индекса перколяции, распределения пор по размерам смещаются в сторону увеличения доли больших пор и наоборот.

5. Разработана методика идентификации фильтрационных свойств терригенных коллекторов по результатам геофизических исследований скважин, основанная на установленной связи между индексом перколяции и остаточной водонасыщенностью по результатам исследований кернового материала.

На примере детальных исследований по скв.24554 Азнакаевской площади, проведенных для интервала со 100%-ным отбором керна, показано, что даже при минимальной конфигурации геофизического комплекса, использование технологии дифференциации коллекторов по индексу перколяции позволяет получить реальную характеристику фильтрационной неоднородности терригенных коллекторов девонских отложений.

6. По результатам проведенных экспериментальных исследований при моделировании пластовых условий на образцах пород с различными фильтрационно-емкостными свойствами и типом смачиваемости показано, что в породах с близкими свойствами поверхности по типу смачиваемости, определяющим фактором является структура порового пространства, особенности которой достаточно достоверно характеризуются величиной индекса перколяции.

Установлено, что при прочих равных условиях, эффективность вытеснения максимальна для коллекторов с высокими фильтрационными свойствами и хорошей сортировкой зерен скелета породы. Этим условиям соответствуют коллекторы с индексом перколяции от 0,20 мкм до 0,24 мкм.

Из данных экспериментов проведенных при различных температурах следует, что снижение температуры пластовых флюидов на 5°С (в интервале 30С — 35С) вызывает уменьшение коэффициента вытеснения на величину от 4,1 % до 22,5 % абсолютных. При этом снижение эффективности вытеснения тем выше, чем лучше фильтрационная характеристика порового пространства.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Р.Н.Дияшев, А.Аскпу, В.Н.Ахметов. Дифференциация терригенных коллекторов с использованием индекса перколяции для последующей корреляции их фильтрационных свойств. / Казань: Георесурсы, - 2000. -№ 2(3).-С.32 -35.

2. Р.Н.Дияшев, В.Н.Ахметов, А.Асклу. Дифференциация неоднородных терригенных коллекторов с целью обоснования методов воздействия. // Труды научно-практической конференции VII Международной выставки «Нефть, газ - 2000» г.Казань, 5-7 сентября 2000. // Казань, 2000.-С. 242-248.

3. Р.Н.Дияшев, А.Асклу, В.Н.Ахметов. Потенциальная продуктивность нефтенасыщенных пластов: новый метод определения. / Новейшие методы увеличения нефтеотдачи пластов — теория и практика их применения. // Тезисы научно-практической конференции VIII Международной выставки «Нефть, газ. Нефтехимия - 2001», г. Казань, 5-8 сентября 2001.// Казань, 2001, - С.202-203.

4. Р.Н.Дияшев, Нафиков А.З., В.Н.Ахметов, А.Асклу. Методика распознавания коллекторов по данным керна и ГИС. // Материалы региональной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы геологического изучения и освоения мелких нефтяных месторождений» г. Ижевск, 4-5 октября 2001. //Ижевск.-2002.-С. 174 - 176.

5. Р.Н.Дияшев, В.Н.Ахметов, А.Асклу. Анализ характера фазовых проницаемостей по воде и нефти при моделировании пластовых условий. // Тезисы международной научно-практической конференции, г. Самара, 23-24 октября 2002. // Самара, - 2002, - С. 49.

6. P.C. Хисамов, Р.Н. Дияшев, В.Н. Ахметов, А. Асклу. Относительные фазовые проницаемости неоднородных коллекторов: результаты расчетов и экспериментов. / Повышение нефтеотдачи пластов. Освоение трудноизвлекаемых запасов. // Труды 12-го Европейского симпозиума «Повышение нефтеотдачи пластов», г. Казань, 8-10 сентября 2003. // Казань, 2003.-С. 696-701.

7. Патент 2211329. РФ. МКИ. Е 21 В 47/10, 49/00. Способ определения потенциального дебита скважины / Р.Н. Дияшев, В.Н. Ахметов, А. Асклу /М.: Бюл. Изобретения. Полезные модели -2003.-№ 24(111 ч.) - С.753.

8. В.Н. Ахметов, А. Асклу. Идентификация проницаемости коллекторов сложного строения по данным керна и ГИС для прогнозирования продуктивности скважин. / Перспективы и эффективность разработки залежей нефти в карбонатных и слабопроницаемых коллекторах. // Тезисы межрегиональной научно-практической конференции г. Альметьевск, 21-23 августа 2003. // Альметьевск, 2003.-С.19.

9. В.Н.Ахметов. Анализ экспериментальных исследований фильтрационных свойств коллекторов порово-трещинно-кавернозного типа. // Тезисы международной научно-практической конференции, - г. Самара, 25-26 октября 2004. // Самара, 2004.-С. 138.

10. В.Н. Ахметов, А. Асклу, Р.Н. Дияшев, В.М. Хусаинов. Идентификация фильтрационных свойств неоднородных коллекторов по результатам геофизических исследований скважин. / Тверь: НТВ «Каротажник».- 2005.-№ 2(129). -С. 121 - 133.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ахметов, Вячеслав Нилович, 2005 год

1. С.Д.Пирсон. Учение о нефтяном пласте, пер. с англ., М., Гостоптехиздат, 1961

2. М.М.Элланский. Единая теоретическая модель абсолютной, эффективных и фазовых проницаемостей продуктивных отложений с межгранулярным типом пустот. // Изв. РАЕН. Наука и технология углеводородов №1, 2001,с. 48-54.

3. Grain E.R. «Calculating permeability, productivity, reservoir volume, and cashflow» //The Log Analysis Handbook, 1986,vol. 1, № 3, p. 294-322.

4. И.С.Джафаров, С.Ф. Хафизов, П.Е. Сынгаевский. Модели оценки проницаемости по данным каротажа методом ядерно-магнитного резонанса в сильном магнитном поле. // Геология и геологоразведочные работы, № 12,2002

5. Е.Федер. Фракталы, пер. с англ., М., Мир, 1991

6. В.В. Кадет, А.А. Максименко. Принципы аналитического описания течения жидкости в решетчатых моделях пористых сред. // Механика жидкости и газа, № 1, 2000, с. 79-83.

7. В.Н.Кобранова, Б.И. Извеков, С.Л. Пацевич, М.Д. Шварцман. Определение петрофизических характеристик по образцам. Под ред. В.Н. Дахнова, М., Недра, 1977

8. В. А. Бабадаглы, Т.С. Изотова, И.В. Карпенко, Е.В. Кучерук. Литологическая интерпретация геофизических материалов при поисках нефти и газа. М., Недра, 1988.

9. Бродский А.Л. Влияние особенностей структуры порового пространства на фильтрационные характеристики низкопроницаемых коллекторов Красноленинского свода. Дисс. канд. геолого-минераАогических наук. М., 1989.

10. А.В. Мальшаков, В.А. Ефимов. Проницаемость и перколяционные свойства порового пространства осадочных горных пород. //Инженерно-физический журнал, том 61, № 4, октябрь 1991, с. 635 -639.13