В последние годы комплексные геолого-технологические исследования (ГТИ) разрезов осадочных толщ непосредственно в процессе бурения глубоких скважин все более и более внедряются в практику поисково-разведочных работ на нефть и газ. Геологическая составляющая ГТИ обычно включает литологические наблюдения и одновременное прослеживание смены основных литотипов пород, сопровождающееся изучением их петрофизических свойств в наиболее перспективных интервалах [1].
Вовлечение в сферу литолого-петрофизических исследований бурового шлама позволило значительно повысить информативность глубокого бурения путем непрерывной документации разрезов скважин [2, 3]. при этом открылись возможности непосредственного изучения не только пород – коллекторов, но и флюидоупоров, которые часто оказываются неосвещенными керном в связи с его малыми отборами. Вместе с тем, как показал опыт работ, малый размер частиц шлама ограничивает его использование при определениях коллекторских свойств и изучении текстурно-структурных характеристик пород, в значительной мере определяющих эти свойства. Отсюда вытекает настоятельная необходимость комплексного исследования всего каменного материала, как в образцах керна, так и в пробах шлама, и тесной взаимосвязи их результатов между собой и с данными ГИС. Лишь при таком подходе может быть получен максимум информации о разрезах осадочных нефтегазоносных толщ и особенностях слагающих их пород [4].
Таким образом, общей целью литолого-петрофизтических исследований в системе ГТИ является выяснение литологических и петрофизических критериев нефтегазоносности, выявление и прослеживание в разрезе пластовых нефтегазоносных резервуаров.
Однако их задачи на различных стадиях и этапах нефтегазопоисковых работ будут существенно варьироваться. Если задачи петрофизических исследований керна при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений в основном сформулированы [5], то в отношении задач изучения бурового шлама и его комплексирования с керновыми определениями ясность пока отсутствует.
Ниже делается попытка восполнить этот пробел в соответствии с новыми возросшими требованиями к изучению осадочных нефтегазоносных отложений.
Последовательность поисково-разведочных работ на нефть и газ, а также используемые при этом методические приемы изучения нефтегазоносных отложений зависят от реализуемых этапов и стадий геолого-геофизических исследований [6]. не являются в этом отношении исключениями ГТИ и литолого-петрофизические исследования каменного материала в образцах бурового шлама и керна.
Согласно Временному положению об этапах и стадиях геологоразведочных работ на нефть и газ, утвержденным Приказом МПР РФ от 07.02.2001 N 126 «Об утверждении временных положения и классификаций», выделяют три этапа – региональный, поисково-оценочный и разведочный. Каждый из них характеризуется спецификой задач и способов их решения.
Основной задачей региональных работ является получение геолого – геофизической информации с целью оконтуривания и выявления основных черт геологического строения перспективных территорий, изучения предположительно нефтегазоносных комплексов, экранов и коллекторов в разрезе осадочного чехла, выделения возможных зон нефтегазонакопления и первоочередных объектов для дальнейших поисков.
В общем комплексе региональных геолого-геофизических исследований важное место принадлежит бурению параметрических и структурных скважин. А.В. Овчаренко рекомендует разделить параметрические скважины по задачам и условиям заложения на две группы. к первой немногочисленной группе относятся скважины, решающие общую задачу изучения осадочного чехла, его геолого – геофизической характеристики. Бурение этих скважин предшествует проведению региональных геофизических работ.
Во вторую группу входят параметрические скважины, которые закладывают после проведения региональных или рекогносцировочных геофизических работ и выявления ими антиклинальных перегибов. Для заложения таких скважин выбираются наиболее крупные и рельефные тектонические и тектоно-седиментационные поднятия. Эти скважины по своему значению являются больше опережающими поисковыми скважинами, их основные задачи – изучение нефтегазоносности отложений в пределах конкретных участков перспективных территорий при отсутствии здесь подготовленных к глубокому бурению структур.
Таким образом, одной из наиболее общих задач параметрического бурения (для обоих типов скважин) является определение оптимальных направлений дальнейших поисково – разведочных работ. Поэтому, прежде чем перейти к рассмотрению задач литолого – петрофизических исследований при параметрическом бурении, оговоримся, что под направлением геолого-разведочных работ на нефть и газ мы, вслед за Н.А. Крыловым, будем понимать совокупность однотипных месторождений, поиски и разведка которых ведутся по единой методике и единым комплексом технических средств, которые сосредоточены в одном нефтегазоносном этаже и в пределах единой тектонической зоны.
Последнее обстоятельство, как мы увидим далее, весьма важно, поскольку обеспечивает возможность применения системного подхода при постановке геолого-технологических и литолого-петрофизических исследований и, особенно, при интерпретации их результатов практически на всех этапах и стадиях нефтегазопоисковых работ.
При параметрическом бурении первостепенную важность приобретает выделение в разрезе групп (комплексов) карбонатных, терригенных, терригенно-карбонатных, галогенных, вулканогенно – осадочных и других пород. Процедура выделения и прослеживания смены в разрезе таких групп пород сводится к использованию признаков литологической однородности (постоянные чередования одних и тех же типов пород) или неоднородности (резкие вертикальные или латеральные замещения литологически разнотипных пород) осадочных толщ.
Реализация этой процедуры может быть обеспечена в оперативном режиме ГТИ (табл. 1) непосредственно на буровой путем литологических наблюдений за каменным материалом, определением вещественного состава и емкостных свойств пород либо на градационном уровне (коллектор – неколлектор), либо с использованием визуальных оценочных классификаций.
Таблица 1
Основные задачи ГТИ во временных режимах исследований
|
Задачи ГТИ и цели разных этапов геологоразведочных работ на нефть и газ |
Основные задачи ГТИ в режимах |
|
|
оперативном |
стационарном |
|
|
Региональный этап Изучение общих черт геологического строения, оценка перспектив нефтегазоносности, выявление зон нефтегазонакопления. |
Литологическое расчленение разреза, выявление его однородности (неоднородности), а также пород – коллекторов и флюидоупоров. |
Выявление нефтегазопроизводящих и аккумулирующих фациальных комплексов. Выделение в разрезе возможных резервуаров УВ. Оценка коллекторских и физико – механических свойств пород. |
|
Поисково-оценочный этап Изучение геологического строения перспективных площадей, открытие месторождений нефти и газа, их предварительная оценка. |
Литологическое расчленение с целью ориентировки в разрезе. Выявление коллекторов и прогноз момента их вскрытия, выявление флюидоупоров. Прогноз АВПД. |
Детальная литологическая и петрофизическая характеристика коллекторов и флюидоупоров. Моделирование пластовых резервуаров и обеспечение ГИС, обоснование подсчетных параметров. |
|
Разведочный этап Подготовка месторождений к разработке с подсчетом и уточнением запасов по отдельным залежам, подготовка для составления проектов доразведки. |
Литологическое расчленение разреза, выделение и предварительная типизация коллекторов. Прогноз момента их вскрытия, прогноз АВПД. |
Детальное литолого – петрофизическое моделирование пластовых резервуаров и уточнение существующих моделей. Детальная литолого – петрофизическая характеристика типов коллекторов и получение кондиционных петрофизических зависимостей. |
Обнаружение в разрезе характерных смен литотипов пород, указывающих на возможное наличие резервуара УВ, является основанием для передачи каменного материала в стационарную лабораторию для получения более подробной информации о литолого-петрофизических свойствах пород. Изучение последних включает определение вещественного состава, фильтрационно-емкостных и физико – механических свойств пород. Точность измерения таких параметров, как пористость, проницаемость, твердость и абразивность не регламентируется. Точность определения вещественного состава, основанная на потребностях интерпретации ГИС, приведена в табл. 2.
Таблица 2
Геофизические параметры и точность их определения для различных этапов работ
|
Задачи ГТИ и цели основных этапов геологоразведочных работ на нефть и газ |
Критерии (параметры) и точность их определения для решения геологических задач |
|
|
Региональный этап Изучение общих черт геологического строения, оценка перспектив нефтегазоносности, выявление зон нефтегазонакопления |
Вещественный состав, емкость пород на градационном уровне |
Вещественный состав в соответствии с принятыми классификациями осадочных пород. Емкость – оценка открытой пористости, точность не регламентируется. Твердость, абразивность. |
|
Поисково-оценочный этап Изучение геологического строения перспективных площадей, открытие месторождений нефти и газа, их предварительная оценка |
Вещественный состав на полуинструментальном уровне (ИК). Емкость на полуинструментальном уровне (ЯМР) |
Пористость (точность + 5 – 10 %). Проницаемость (точность не регламентируется). Коэффициенты нефте – и водонасыщенности (точность + 7–10 %). Вещественный состав комплексов инструментальных методов |
|
Разведочный этап Подготовка месторождений к разработке с подсчетом и уточнением запасов по отдельным залежам, подготовка для составления проектов доразведки |
Вещественный состав на полуинструментальном уровне (ИК). Емкость на полуинструментальном уровне (ЯМР) |
Пористость (точность + 2 – 5 %). Проницаемость (точность + 15 – 25 %). Коэффициент нефте – и водонасыщенности (точность + 3 – 7 %). Вещественный состав комплексов инструментальных методов |
Основной задачей поисково-оценочного этапа является детальное изучение геологического строения районов, поиск локальных ловушек и конкретных перспективных площадей, выявление в разрезе продуктивных и перспективных горизонтов, получение исходных данных для подсчета запасов.
В оперативном режиме ГТИ решаются задачи литологического расчленения разрезов, выделения коллекторов и прогноз момента их вскрытия. при опоисковании глубокозалегающих объектов (более 4,5 км) важное значение приобретает задача прогнозирования АВПД. Выявление и прослеживание в разрезе продуктивных горизонтов, коллекторов и экранов в их составе требует привлечения к исследованию пород в полевых условиях экспрессных полуинструментальных и инструментальных методов. Весьма полезным в деле изучения вещественного состава окажется метод ИК-спектрометрии, а пористости пород – ЯМР – анализ.
В задачи стационарных ГТИ на этом этапе входит детальная литологическая и петрофизическая характеристика коллекторов и флюидоупоров, обеспечение ГИС и получение петрофизических зависимостей и обоснование подсчетных параметров. Возрастающие требования к точности определений (табл. 1,2) обусловливают необходимость лабораторного изучения практически всего объема каменного материала. Сгущается частота отбора проб как шлама, так и керна.
Особенностью поисково-оценочного этапа является размещение скважин по определенной системе – сетке или профильным пересечением перспективных площадей. в связи с этим, при условии оснащения всех буровых станциями ГТИ, перед стационарными исследованиями должна ставиться задача площадного трассирования коллекторов и флюидоупоров и моделирования пластовых нефтегазоносных резервуаров. Методика такого моделирования с применением системного подхода была рассмотрена нами ранее и опробована при изучении резервуаров нижнего карбона Северо – Лиманского месторождения.
Прогнозирование АВПД в глубокозалегающих продуктивных толщах должно базироваться на определениях плотности, пористости и содержания связанной воды в глинистых породах [2].
Необходимо учитывать, что методика ГТИ на поисковом этапе во многом зависит от направления геолого – разведочных работ. Ясно, что наборы методических приемов литолого – петрофизических исследований при изучении карбонатных (например, рифогенных) и терригенных (например, аллювиально-русловых или дельтовых) нефтегазоносных осадочных комплексов будет существенно варьировать. Однако этот вопрос является предметом специальных исследований и здесь не рассматривается.
В задачи разведочного этапа входит изучение структурных особенностей выявленных месторождений, состава продуктивных пластов, эффективной мощности, коллекторских свойств, нефтегазонасыщения и характера изменения этих параметров по разрезу и площади.
В этой связи к задачам оперативных литолого – петрофизических исследований, реализованных на поисковом этапе, добавляется предварительная типизация вскрываемых скважинами коллекторских толщ. Она должна осуществляться на основе априорной литолого – петрофизической информации, полученной при изучении каменного материала поисковых скважин. при целенаправленном исследовании уже известных продуктивных горизонтов частота отбора проб в их пределах сгущается.
На разведочном этапе накапливается большой массив литологической, петрофизической и промыслово – геофизической информации не только по месторождению в целом, но и по отдельным залежам. Систематизация этой информации с целью подготовки данных для подсчета запасов и проектирования разработки должна реализоваться в детальном литолого-петрофизическом моделировании отдельных резервуаров с выделением и прослеживанием типов коллекторов и оценкой экранирующих свойств пород – флюидоупоров. по мере накопления материала модели уточняются. Составление их, по-видимому, можно осуществлять с учетом всех типов петрофизических зависимостей. Точность определения всех параметров при этом возрастает (табл. 3).
Таблица 3
Требования к точности определения минеральных компонентов при изучении вещественного состава пород в стационарном режиме ГТИ.
|
Этапы работ |
Точность определения состава пород, % |
|
|
карбонаты и эвапориты |
терригенные |
|
|
Региональный |
8 – 10 |
̴ 10 |
|
Поисково-оценочный |
≥5 |
≥5 |
|
Разведочный |
≥3 |
≥3 |
Подводя итог изложенному, отметим, что формулировка указанных выше задач литолого – петрофизических исследований ГТИ носит достаточно ясный и мобильный характер. Они конкретизируются в зависимости от особенностей геологического строения изучаемого региона и состава нефтегазоносных толщ и по мере накопления опыта работы соответствующей службы. Наиболее типичной особенностью исследований подобного рода является получение общей литолого-петрофизической информации в полевых условиях (оперативный режим) с последующей её детализацией в лаборатории (стационарный режим). Таким образом, в соответствии с Временным положением об этапах и стадиях геологоразведочных работ на нефть и газ, утвержденным Приказом МПР РФ от 07.02.2001 N 126 «Об утверждении временных положения и классификаций», Технической инструкцией по проведению геолого-технологических исследований нефтяных и газовых скважин, принятой в соответствии с Приказом Минэнерго России от 09.02.2001 г. № 39 с 01.03.2001 г. «О введении в действие РД 153–39.0–069–01», Национальным стандартом Российской Федерации, утвержденным Приказом Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии от 19 августа 2009 г. № 295 – ст. сформирована информационная система ГТИ [7], позволяющая решать ряд прогнозных геолого – геофизических задач.