Интерпретация спектрометрических ядерно-физических методов с целью определения геологических характеристик низкопоровых карбонатных и терригенных пород тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат технических наук Журавлев, Тимур Борисович

  • Журавлев, Тимур Борисович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2009, Москва
  • Специальность ВАК РФ25.00.10
  • Количество страниц 95
Журавлев, Тимур Борисович. Интерпретация спектрометрических ядерно-физических методов с целью определения геологических характеристик низкопоровых карбонатных и терригенных пород: дис. кандидат технических наук: 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых. Москва. 2009. 95 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Журавлев, Тимур Борисович

1. ВВЕДЕНИЕ.

1. ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ГИС - ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

1.1. Задачи, решаемые с помощью комплекса ЯФМ.

1.2. Зарубежный опыт.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСА ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ.

2.1. Интегральный импульсный нейтрон-нейтронный каротаж.

2.1.1. Физические основы.

2.1.2. Аппаратура.

2.1.3. Метрологическое обеспечение.

2.1.4. Интерпретационное обеспечение.

2.2. Импульсный спектрометрический нейтронный гамма (СЮ)-каротаж

2.2.1. Физические основы.

2.2.2. Аппаратура.

2.2.3. Метрологическое обеспечение.

2.2.4. Интерпретационное обеспечение.

2.3. Спектрометрия естественного гамма-излучения.

2.3.1. Физические основы.

2.3.2. Аппаратура.

2.3.3. Метрологическое обеспечение.

2.3.4. Интерпретационное обеспечение.

3. МЕТОДИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ.

3.1. Методические основы решения задачи.

3.2. Входные и выходные данные.

3.3. Анализ погрешности геофизических параметров ЯФМ.

3.4. Организация интерпретации в программном комплексе LOGTOOLS

3.4.1. Оценка вещественного состава и определение пористости.

3.4.2. Выделение коллекторов.

3.4.3. Определение нефтегазонасыщенности.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ.

4.1. Кратко о режимах и технологиях измерений.

4.2. Технология интерпретации.

4.3. Примеры скважинных исследований.

4.4. О сходимости насыщенности по ЯФМ с результатами испытаний

ВЫВОДЫ.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.10 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интерпретация спектрометрических ядерно-физических методов с целью определения геологических характеристик низкопоровых карбонатных и терригенных пород»

Актуальность работы. Контроль текущей насыщенности разрабатываемых продуктивных пластов является одной из наиболее важных и сложных задач нефте-газопромысловой геофизики. Сложность задачи связана с необходимостью выявления и учета большого числа физических, геологических и технических факторов, влияющих на процессы изменения флюидонасыщенности коллекторов.

Для определения текущего характера насыщенности пластов в обсаженном стволе скважины традиционно применяется импульсный нейтронный каротаж в интегральном варианте (ИНК). Метод основан на облучении породы быстрыми нейтронами импульсного источника и регистрации тепловых нейтронов или индуцированного ими гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ).

Тенденции и темпы развития ИНК (впервые предложенного в 1950-х годах) существенным образом зависели от характеристик основного элемента приборов — скважинного генератора нейтронов и достигнутого уровня применяемых для реализации каротажа измерительно-информационных решений. Современная аппаратур-но-методическая база ИНК, применяемая для контроля текущей нефтегазонасыщен-ности пластов, весьма разнообразна и во многих случаях эффективна. В интегральных модификациях ИНК используется контраст нейтронно-поглощающих свойств водо- и нефтегазонасыщенного пласта. Точность интегральных методов зависит от содержания в пластовой воде ядер основного поглотителя тепловых нейтронов — хлора. Благоприятными для интегрального ИНК являются высокопористые непер-форированные пласты без проникновения в них фильтрата промывочной жидкости при минерализации пластовых вод не менее 30-50г/л NaCl (в перфорированных пластах минерализация пластовых вод должна быть больше ГООг/л). Проблемы возникают в тех нередких для практики случаях, когда минерализация пластовых вод в зоне исследования ИНК ниже указанного уровня или вообще неизвестна (из-за недостаточной контролируемости процессов вытеснения углеводородов). Кроме того, традиционные ("монометодные") способы оценки насыщенности даже при применении современных многозондовых модификаций ИНК дают приемлемые результаты для коллекторов, содержащих только один тип углеродсодержащего флюида (нефть или газ). В реальности же ситуация, как обычно, сложнее. Флюидальный состав продуктивных отложений многих месторождений характеризуется наличием нефти, нефти с высоким газовым фактором, газового конденсата, газа и воды неизвестной минерализации. Во всех этих случаях эффективными являются комплексные спектрометрические исследования, включающие методы, ориентированные на непосредственную оценку содержания углеводородов в пласте (определение углерода, кислорода и водорода).

Актуальность работы определяется все более широким применением на практике комплекса ядерно-физических методов, включающего спектрометрический гамма-каротаж и импульсные интегральные и спектрометрические модификации нейтронного каротажа (СГК, ИНК и ИНГКС), который нуждается в создании эффективного программно-интерпретационного и методического обеспечения.

Одной из наиболее востребованных задач является определение текущей неф-тегазонасыщенности коллекторов через обсадную колонну на месторождениях, находящихся в разработке и эксплуатации длительное время. Постановку и выполнение работы также стимулировал недостаточно высокий и неоднородный уровень современного метрологического и методического обеспечения импульсных нейтронных методов.

Цель работы - создание методики интерпретации данных ядерно-физических методов (ЯФМ) в комплексе с другими видами ГИС, позволяющей оперативно и качественно определять основные геологические характеристики пород (в том числе, пористость, вещественный состав и насыщенность) в сложных геологических условиях. Это месторождения, характеризующиеся низкой пористостью коллекторов (обычно не более 15%), сложным вещественным составом, находящиеся в разработке в течение длительного времени или законсервированные и очень часто слабо документированные данными ГИС. К ним относятся многозалежные и многопластовые месторождения перми и карбона Волго-Уральской нефтегазоносной провинции и республики Коми.

Основные задачи исследований:

1. Анализ современного состояния аппаратурно-методической и интерпретационной базы ИНК, ИНГКС и СГК и геолого-технических условий проведения измерений с целью определения условий информативности ЯФМ, основных проблем и путей их решения.

2. Систематизация и формализация геолого-геофизической информации об объектах исследований многозалежных отложений перми и карбона месторождений Волго-Уральской нефтегазоносной провинции.

3. Создание адекватной интерпретационной петрофизической модели комплекса ЯФМ и «неядерных» видов ГИС как основы определения вещественного состава, емкостных свойств и характера насыщенности пород-коллекторов сложного состава.

4. Разработка отдельных алгоритмов и методики комплексной интерпретации в целом, а также ее тестирование на фактическом материале путем решения ряда практических задач промысловой геофизики с оценкой достоверности получаемых результатов.

5. Внедрение и использование разработанной методики в производственном режиме потоковой обработки данных комплекса ЯФМ и ГИС по скважинам месторождений Волго-Уральской нефтегазоносной провинции.

Методы исследований — анализ данных экспериментальных и скважинных исследований, применение результатов математического моделирования и статистики, практическая интерпретация данных ЯФМ в эксплуатационных скважинах с целью определения геологических параметров горных пород.

Разработка программно-алгоритмической поддержки новой интерпретационной модели и методики в рамках производственного программного комплекса LogTools.

Научная новизна

1. Расширена система петрофизических уравнений комплекса ЯФМ и ГИС за счет включения уравнений, связывающих относительные содержания основных породообразующих элементов по данным ЯФМ с определяемыми геологическими параметрами исследуемых залежей, что позволило обеспечить количественное определение вещественного состава, емкостных свойств и насыщенности пород на уровне, не доступном для интегральных видов ГИС.

2. В рамках программного пакета LogTools разработана интерпретационная модель, включающая объемную модель породы (7-9 компонентов матрицы и 5 компонентов порового пространства породы) и систему универсальных петрофизиче-ских уравнений, адаптированную к условиям отложений перми и карбона Оренбургской области.

3. Разработаны алгоритмы настройки параметров интерпретационной модели с применением результатов многомерной корреляции данных в рамках исследуемой залежи, которые реализованы в программном наполнении системы LogTools.

Защищаемые положения

1. Разработанная методика интерпретации данных ЯФМ в комплексе с другими видами ГИС, позволяет оперативно определять основные геологические характеристики пород (в том числе пористость, вещественный состав и насыщенность) в сложных условиях низкопоровых карбонатных и терригенных отложений.

2. Методика формализована в виде системы специализированных программных модулей и интегрирована в комплекс LogTools, а ее эффективность подтверждена успешным применением для количественной интерпретации данных ЯФМ в многозалежных отложениях перми и карбона нескольких десятков месторождений Волго-Уральской нефтегазоносной провинции.

3. Углубленная интерпретация данных ИНГКС, ИНК и СГК, регистрируемых отечественной аппаратурой ЯФМ (преимущественно разработки ВНИИА) позволяет получать характеристики вещественного состава и насыщенности пород с точностью, удовлетворяющей требованиям производства при разработке и доразведке нефтяных месторождений.

Личный вклад

Автором выполнен анализ современного мирового уровня в области спектрометрии ЯФМ, проведен анализ геолого-геофизической информации по объектам перми и карбона Оренбургской области и результатов теоретического решения прямых задач ЯФМ и обоснованы структура и параметры интерпретационной модели

ЯФМ. Составлены и включены в систему LogTools специализированные модули для проведения обработки и статистического анализа первичной информации и результатов интерпретации, включающие элементы контроля качества и площадной корреляции данных. Разработана технология (рекурсивный граф обработки и интерпретации данных ЯФМ) с целью получения достоверной геологической информации.

Практическая значимость

Разработанные методики и технологии активно используются в производственном режиме оперативной интерпретации данных ЯФМ на месторождениях Оренбургской, Самарской, Саратовской областей и Удмуртии. Достоверность методик подтверждается сопоставлением с данными испытаний. Совпадение результатов испытаний наблюдается не менее чем в 75% скважин при выборке, состоящей из нескольких сотен скважин (в диссертации имеется необходимая документация о внедрении).

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

1. Конференция Ядерного Геофизического общества, г. Октябрьский, 2007г.

2. 3-я Международная конференция и выставка EAGE «Санкт-Петербург — 2008. Геонауки: От новых идей к новым открытиям», Санкт-Петербург, 2008г.

3. VIII и IX Международные конференции «Новые идеи в науках о Земле». Москва, РГГРУ, 2008г и 2009г.

4. Международная геолого-геофизическая конференция и выставка EAGE "Тюмень - 2009. К эффективности через сотрудничество", Тюмень, 2009г.

По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Похожие диссертационные работы по специальности «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», 25.00.10 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Журавлев, Тимур Борисович

Выводы

Получены следующие результаты:

1. Проведенный анализ современного состояния аппаратурно-методической и интерпретационной базы ИНК, ИНГКС и СГК, геолого-технических условий проведения измерений и геолого-геофизической информации по многозалежным отложениям карбона и перми месторождений Волго-Уральской нефтегазоносной провинции позволил обосновать, сформировать и формализовать в рамках комплекса LogTools универсальную интерпретационную модель ЯФМ.

2. Интерпретационная модель ЯФМ включает физическую модель исследуемых объектов и систему петрофизических уравнений, обеспечивающих связь (в рамках физической модели) геофизических параметров с определяемыми геологическими характеристиками. В модель включены данные ядерно-физической спектрометрии в виде относительных содержаний основных породообразующих элементов. Это позволило расширить объемную модель породы путем введения дополнительных и важных для исследуемых залежей компонентов матрицы и порового пространства пород и сформировать оптимальную систему петрофизических уравнений для проведения количественной интерпретации по расширенному комплексу методов ГИС.

3. В рамках модели разработана и обоснована на тестовых и фактических материалах методика совместной обработки данных ЯФМ и комплекса ГИС, обеспечивающая количественное определение вещественного состава, емкостных свойств и насыщенности пород-коллекторов нефти и газа.

4. Методика опробована в производственном режиме для решения широкого круга задач нефтегазовой промысловой геофизики при исследовании низкопоровых карбонатно-терригенных отложений перми и карбона нескольких десятков месторождений Волго-Уральской НГП и включена в программный комплекс LogTools.

5. Достоверность методики, основанной на высоком качестве средств измерений и обработки первичных данных, подтверждается количеством положительных соответствий результатов каротажа и испытаний. По данным разработки в низкопоровых карбонатно-терригенных породах при выборке, порядка 100 скважин количество положительных соответствий условно достигает 70%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Журавлев, Тимур Борисович, 2009 год

1. Badruzzaman A., "Nuclear Logging Technology Present and Future - an Operating Company Perspective", SPWLA 45,h Annual Logging Sympozium, June 6-9, 2004

2. Badruzzaman A., Neuman C.H., Adeyemo A.O., e.a., "Progress and Future of Pulse Neutron Technology in Oil Field Management", SPE Annual Technical Conference and Exhibition, September 27-30, 1998, SPE 49228.

3. Badruzzaman A., Badruzzaman Т., Adeyemo A.O., and Limon M.A., "Carbon/Oxygen Logging In Complex Borehole Completions," 38th Annual SPWLA Logging Symposium, Houston, TX., June 1997, Paper KK.

4. Jacobson L. A., Ethridge R., and Simpson G., 39th SPWLA Annual Logging Symposium, Keystone, CO, May 26-29, 1998, Paper K.

5. Scott H.D., Stoller C., Roscoe B.A., Plasek R.E., Adolph R.A., "A New Compensated Through-tubing Carbon/Oxygen Tool for Use in Flowing Wells," 32th Annual SPWLA Annual Logging Symposium, Midland, TX., June 1991, Paper MM.

6. Celata C.M., et. al., Proc. of the 1997 Particle Accelerator Conference, Vancouver, Canada. (p3807).

7. Leung K. N., Lawrence Berkeley Lab, Berkeley, CA, Personal Communication, Sept 2002.

8. D van Loef E. V., et. al., Phys. Letters, VoL 79, No. 10, pl573-1575, 2001.

9. Aristdemou E., et. al., SPWLA Symposium, June 22-25, 2003. Paper Q.

10. Stoller C., et. al., SPE paper 25375, Proc. SPE Asia Pacific Oil & Gas Conference, Singapore, February 1993

11. Wyatt D.F., Jacobsen L.A., Fox P., "Use of Supplemental Curves From Pulsed Spectral Gamma Logs To Enhance Log Interpretation." SPE 284410, SPE 69th Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, LA, 25-28 September, 1994.

12. Moake G.L., Madigan W. PP., "Design of a Cased-Hole Density Tool-Phase 1," GRI-95/0246, A Technical Report Prepared for Gas Research Institute, Chicago, IL, August 1995.

13. Odom R.C, Hogan G.P., Rogers C.B., Smith R.L., Sirgo, "Cased-Hole Lithology and Density Measurements," 39th Annual SPWLA Annual Logging Symposium, Keystone, CO., May 26-29, 1998. Paper ZZ.

14. Roscoe B.A, and Grau J. A., "Response of the Carbon/Oxygen Measurement for an Inelastic Gamma Ray Spectroscopy Tool," SPE Formation Evaluation, pp76-80, March 1988.

15. Wilson R.D., "Bulk Density Logging With High-Energy Gamma Produced by Fast Neutron Reaction with Formation Oxygen Atoms," 1995 IEEE Nuclear Science Symposium, pp209-213.

16. Badruzzaman A., et. al., 1998 SPWLA Annual Symposium. Key Stone, CO. Paper CC.

17. Badruzzaman A., et. al., 43 SPWLA Annual Logging Symposium, June 2-5, 2002

18. Badruzzaman A., Nguyen P. Т., Stonard S. W., Logan J. P., SPE37745, 1997 SPE Middle East Oil Show, Bahrain, March 15-18.

19. Badruzzaman A., Skillin R.H., Zalan T.A., Badruzzaman Т., and Nguyen P.T., "Accurate Oil Saturation Determination from Carbon/Oxygen Logs in Three-phase Reservoirs," 39th Annual SPWLA Annual Logging Symposium, Keystone, CO., May 26-29, 1998, Paper CC.

20. Badruzzaman A., SPE 80468, SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition, Jakarta, Indonesia, 9-11, September 2003.

21. Badruzzaman A., US Patent No. 5,825,024, (October 20, 1998).

22. Ullo J. J., Nucl. Sci. & Eng., 92, 228, 1986.

23. Badruzzaman A., Badruzzaman Т., Nguyen P. Т., Zalan T. A., Proc. 12th Biennial American Nuclear Society RPSD Topical Meeting, April 15-18, 2002, Santa Fe, NM.

24. Day S. N. J. and Petler J. S., Paper A, SPWLA Symposium, 1991.

25. Fitz D. E. and Ganapathy N., SPWLA 34th Annual Symposium, June 13-16, 1993.

26. Frankel S. C., Reedy R. C., and Young P. G., 12th Biennial American Nuclear Society RPSD Topical Meeting, April 15-18, 2002, Santa Fe, NM

27. Guo P., et. al., 43 SPWLA Annual Logging Symposium, June 2-5, 2002 Oiso, Japan. Paper BBB.

28. Guo P., Gardener R., Liu L., Technical Progress Report on wok done at NC State in support of the ACTI project at Los Alamos National Laboratory, August, 1997.

29. Mosher S., et. al., 12th Biennial American Nuclear Society RPSD Topical Meeting, April 15-18, 2002, Santa Fe, NM.

30. Импульсный нейтронный каротаж. Справочник геофизика «Скважинная ядерная геофизика», 2-ое изд., гл. 2, р. 2.2. М.: Недра, 1990.

31. Импульсный нейтронный каротаж. Руководство по применению промыслово-геофизических методов для контроля за разработкой нефтяных месторождений, гл.6, р. 16. М: Недра, 1978.

32. Шимелевич Ю.С., Кантор С.А., Школьников А.С.и др. Физические основы импульсных нейтронных методов исследования скважин. М: Недра, 1976.

33. Стандарт ЕАГО-043-01, Аппаратура ИННК нефтегазовых скважин. М. 1977.

34. Амурский А.Г., Боголюбов Е.П., Бабкин И.В. и др. Информационно-измерительная система многозондового ИННК. НТВ "Каротажник", вып., Тверь: 2000.

35. Амурский А.Г., Титов И.А., Еникеева Ф.Х., Журавлев Б.К., Тропин А.Н. Применение аппаратурно-методического комплекса АИНК-89 для определения нефтегазонасыщенности горных пород. НТВ "Каротажник", вып. 125-126,с.138-158, Тверь: 2004.

36. Аппаратура импульсного нейтрон-нейтронного каротажа нефтегазовых скважин. Параметры, характеристики, требования. Методы контроля и испытаний. СТ ЕАГО-043-01. М.: 1997.

37. Импульсный нейтронный каротаж. Методические указания по проведению измерений и интерпретации результатов. МУ 41-06-026-83. М: ВНИИЯГГ, 1984.

38. Боголюбов Е.П., Миллер В.В., Кадисов Е.М., и др. Ряд аппаратурно-программных комплексов МАРКА для исследования разрезов нефтегазовых скважин спектрометрическими модификациями ГК, НТК и ИНГК. НТВ "Каротажник", вып. 125-126, с. 198-218, Тверь: 2004.

39. Кадисов Е.М., Копылов С.И., Миллер В.В. Метрологические аспекты аппара-турно-программных комплексов АИНК-89С и АИНГК-89С. НТВ «Каротажник», вып. 180, Тверь: 2009.

40. Кучурин Е.С., Гайнетдинов Р.Г., Рыскаль О.Е., Огнев А.Н. Оценка коэффициента нефтенасыщенности коллекторов по данным углеродно-кислородного каротажа. НТВ «Каротажник», вып. 125-126, Тверь: 2004.

41. Методические рекомендации по применению ядерно-физических методов ГИС, включающих углерод-кислородный каротаж, для оценки нефте- и газонасыщенности пород-коллекторов в обсаженных скважинах. Согласованы с ГКЗ РФ. Москва-Тверь: 2006.

42. Fertl W.H. Gamma ray spectral logging: a new evaluation frontier. World Oil, 1983

43. Аппаратура спектрометрического гамма-каротажа. Параметры, характеристики, требования. Методы контроля и испытаний. СТЕАГО-086-01. М.: 2002.

44. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. РД 153-39.0-072-01. М. 2001.

45. Нефтяные и газовые месторождения СССР. Справочник. М: «Недра», 1987.

46. Геологическое строение и нефтегазоностность Оренбургской области. Справочник. Оренбург: «Оренбургское книжное издательство», 1997.

47. Еникеева Ф.Х., Жуков A.M., Журавлев Б.К., Тропин А.Н. "Определение текущей насыщенности терригенных коллекторов со сложным флюидальным составом по данным ядерно-физической спектрометрии". НТВ "Каротажник", вып. 110, с. 135-150, Тверь: 2003.

48. Еникеева Ф.Х., Журавлев Б.К., Тропин А.Н., Черменский В.Г. "Опыт промышленного применения С/О-каротажа. Проблема оценки достоверности получаемых данных". НТВ "Каротажник", вып. 100, с.224-236, Тверь: 2002.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.