II. ТЕХНИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДОВ РАДИОМЕТРИИ ПРИ ВЫЯВЛЕНИИ И ОЦЕНКЕ ХАРАКТЕРА НАСЫЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ

По данным анализа естественной радиоактивности образцов горных пород и диаграмм гамма-метода установлены широкие возможности этого метода при изучении разрезов Западно-Сибирской равнины. Диаграмма гамма-метода может быть применена для разделения пород по их минералогическому составу. Так, при наличии в разрезе полимиктовых и кварцевых песчаников, последние выделяются низкими значениями гамма-активности. Глины по гамма-активности практически перекрывают весь диапазон изменения естественной радиоактивности песчано-алевритовых пород. Установлено, что преобладание монтмориллонита и гидрослюд приводит к повышению гамма-активности глин, хлоритовый состав этих отложений понижает естественную радиоактивность. Низкие значения радиоактивности опок и опоковидных глин позволяют производить выделение некоторых стратиграфических границ в отложениях палеогенового и верхнемелового возраста.

Среди других литологических разностей аномально низкими значениями радиоактивности выделяются угли и известняки. По гамма-методу уверенно разделяются породы фундамента. Высокими и аномально высокими значениями гамма-активности выделяются основные и ультраосновные породы и метаморфизованные сланцы. Возможность литологического расчленения разреза в зависимости от различия пород по минералогическому составу является самостоятельной информацией диаграмм гамма-метода. В ряде случаев эта информация не может быть получена по диаграммам других геофизических методов.

Толща битуминозных глин баженовской свиты на границе нижнемеловых и юрских отложений по гамма-методу выделяется как региональный репер при литолого-стратиграфическом расчленении разреза на меловые и юрские отложения. Этот репер является устойчивым в большинстве районов Западно-Сибирской равнины.

Данные гамма-метода могут привлекаться также при оценке характера насыщения и изучении коллекторских свойств пород. Показано влияние смены насыщающих флюидов на естественную гамма-активность коллекторов. Содержание газа в поровом пространстве коллектора значительно снижает общую плотность. Вследствие этого в коллекторах с высокой естественной гамма-активностью минерального каркаса и содержащих газ при невысоком давлении (сеноманские газовые залежи севера Западно-Сибирской равнины - Уренгойское, Медвежье и др.) гамма-метод может выделять газоносные пласты повышенными значениями естественной радиоактивности (рис. 1).

Условное обозначения:

Y^п и Y^гл - естественная радиоактивность соответственно пласта и опорных глин турона,

Н - расстояние пласта от ГВК, 1, 2 - соответственно газо- и водонасыщенные пласты.

Рис. 1. Естественная радиоактивность газонасыщенных песчаников в сравнении с водоносными. Уренгойская площадь

В практике геологоразведочных работ в связи со спецификой условий разреза Западно-Сибирской равнины (полимиктовый состав скелета пород, низкая минерализация пластовых вод, значительная промытость коллекторов, обусловливающая в целом низкие значения остаточной газо- и нефтенасыщенности, наличие коллекторов со сложной структурой порового пространства и т.д.) возникает ряд задач, которые не могут быть решены обычными объемами и применяемой методикой геофизических исследований. Расширение возможностей каротажа и вследствие этого дальнейшее повышение его эффективности и в целом повышение уровня геологоразведочных работ в подобных случаях достигается постановкой дополнительных исследований скважин по специальным программам, в отличие от стандартных, выполняемых во всех скважинах.

В разрезах Западно-Сибирской равнины отсутствуют региональные реперы по водородосодержанию. Вследствие этого нейтронные методы применимы, в основном, для разделения глин и песчано-алевритовых пород с целью изучения локальных структур. Высокопластичные глины выделяются минимальными показаниями нейтронного гамма-метода и метода плотности тепловых нейтронов, которые против размытых каверн могут еще более снижаться. Средние скорости счета против водонефтенасыщенных пластов выше на 20-50 процентов. Однако значительная глинистость коллекторов и их полимиктовый состав (скелет породы содержит значительное количество глинистых минералов, а следовательно и кристаллизационно связанной воды) снижают показания нейтронных методов. Это затрудняет литологическое расчленение разреза.

В целом при литологическом расчленении разреза нейтронные методы дают новую информацию к данным электрометрии, гамма-метода и существенно дополняют их.

В условиях разрезов Западно-Сибирской равнины исследования нейтронными методами необходимы в первую очередь для определения положения газожидкостных контактов, выявления газоносных коллекторов, изучения пластов с трехфазным заполнением порового пространства и изучения сложных типов коллекторов. Определение характера насыщения пластов стационарными нейтронными методами возможно только в газонасыщенных пластах. Проведенными исследованиями установлено, что применяемая в стандартном геофизическом комплексе методика однократного измерения интенсивности вторичного гамма-излучения и плотности потока тепловых нейтронов обеспечивает выделение газонасыщенных коллекторов только с высоким коэффициентом остаточной газонасыщенности в исследуемой части пласта. В абсолютно преобладающем большинстве случаев газонасыщенные пласты имеют проникновение фильтрата бурового раствора и по однократным измерениям нейтронными методами не выделяются, так как замеры проводятся до расформирования зоны проникновения. В случае зоны проникновения, превышающей радиус исследования нейтронными методами, газонасыщенные пласты выделяются двукратными замерами до и после расформирования зоны проникновения.

При изучении строения газонефтяных залежей, когда требуется определять положение газонефтяных контактов, оценке коэффициента газонасыщенности коллекторов повторный замер должен быть выполнен, когда зона проникновения в пласте полностью расформируется.

Область применения способа измерения гамма-излучения радиационного захвата и плотности потока тепловых нейтронов зондами двух размеров ограничивается коллекторами с высоким газонасыщением и глубиной зоны проникновения фильтрата бурового раствора, превышающей радиус исследования зонда малого размера, но меньшей радиуса исследования зондовой установки большого размера.

Весьма эффективным для выделения газонасыщенных коллекторов при отсутствии или незначительных размерах в них зоны проникновения является способ совместного анализа диаграмм нейтронного гамма-метода и нейтрон-нейтронного метода по тепловым нейтронам, основанный на противоположном влиянии на параметры интенсивности вторичного гамма-излучения и плотности потока тепловых нейтронов поглощающих свойств (плотности) горных пород.

Изучены возможности использования импульсного нейтрон-нейтронного метода. Задача разделения нефте- и водонасыщенных пластов в условиях обсаженных неперфорированных скважин и определения положения водонефтяного контакта для месторождений с низкой минерализацией пластовых вод Западно-Сибирской равнины решается только импульсным нейтрон-нейтронным методом.

При отсутствия зоны проникновения (или неглубоком проникновении., менее 2-3 диаметров скважин) и учете влияния изменений пористости и глинистости коллекторов возможно разделение нефтеносных и водоносных пластов по однократному замеру ИННК при различных временах задержки и минерализации пластовых вод порядка 20-25 кг/куб.м хлористых солей. В случае более низкой минерализации (14-16 кг/куб.м хлористых солей) и значительной глинистости коллекторов необходимы повторные измерения импульсного нейтрон-нейтронного метода, которые позволяют учесть влияние литолого-петрографических особенностей и пористости пород. Для количественных определений коэффициентов газо- и нефтенасыщенности и диффузионно-нейтронных параметров пород необходимо проведение измерений ИННК в обсаженных неперфорированных скважинах после полного расформирования зоны проникновения фильтрата бурового раствора.

Анализ материалов исследований по выбору наиболее эффективных методов и методики их применения свидетельствуют, что наиболее достоверные результаты при выделении газоносных коллекторов получаются путем сопоставления диаграмм нейтронных методов, зарегистрированных в разное время. При этом существенное влияние на показания нейтронных методов оказывают зона проникновения фильтрата бурового раствора, литолого-петрографические особенности и фактор времени. Изменения показаний нейтронных методов при повторных измерениях обусловлены только изменением газонасыщенности коллекторов за счет расформирования зоны проникновения фильтрата бурового раствора в них. Для выделения газонасыщенных пластов и определения пористости в условиях разреза Западно-Сибирской равнины необходимо применение метода плотности тепловых нейтронов (НКТ-50). Замеры НКТ-50 обеспечивают более высокую дифференциацию разреза по водородосодержанию и более точное определение коэффициента пористости, особенно в пластах с высокими коллекторскими свойствами. Для количественной оценки коэффициента газонасыщенности и определения положения газожидкостных контактов в комплексе необходим нейтронный гамма-метод (НГК-70) как специальный вид исследований обсаженных неперфорированных скважин после полного расформирования в пласте зоны проникновения. Установлено, что для разделения газо-нефтеводоносных пород могут эффективно использоваться стационарные нейтронные методы. Для разделения нефтеводонасыщенных пород в условиях обсаженных неперфорированных скважин необходимы импульсные нейтронные методы.

Так как измерения нейтронными методами с использованием временных замеров требуют в ряде случаев довольно длительного простоя обсаженных неперфорированных скважин, то проводить их рекомендуется не во всех разведочных и поисковых скважинах. Ниже представлены этапы разведки для проведения временных измерений методами радиометрии.

На начальном этапе разведки месторождений проводятся многократные исследования методами радиометрии по всему стволу в двух-четырех первых скважинах каждой новой разведочной площади для выделения всех газонефтенасыщенных пластов и выбора оптимальных технико-методических приемов исследования остальных скважин. Это дает возможность определить положение газожидкостных, водонефтяных контактов, коэффициентов газонефтенасыщенности, правильно расположить скважины на структуре, выбрать оптимальный объем исследований в скважинах и иметь к концу разведки достаточный объем геофизических данных для подсчета запасов. Недостаточность геофизической информации из-за несвоевременного проведения временных измерений методами радиометрии требует бурения новых дополнительных скважин и испытания излишнего количества объектов.

На любом этапе разведки месторождений необходимо проводить временные измерения методами радиометрии в скважинах с благоприятными условиями для исследования (вскрывших многопластовые залежи и т.п.). Наиболее удобными для исследования являются глубокие поисковые и разведочные скважины. В каждой глубокой скважине испытывается, как правило, несколько объектов. В скважинах, вскрывших многопластовые залежи, испытания растягиваются на несколько месяцев. Во время испытания нижележащих объектов в вышерасположенных газоносных пластах (и водоносных) идет расформирование зоны проникновения. Повторные замеры методами радиометрии перед испытанием каждого объекта дадут сведения о необходимом и достаточном времени ожидания скважины и позволят решить все перечисленные задачи.

На конечном (завершающем) этапе разведки месторождения эти исследования должны проводиться с целью экономии средств, на бурение дополнительных скважин и сокращения количества объектов опробования, нефтегазоносность которых установлена испытаниями в ранее пробуренных на месторождении скважинах.

На основании проведенных исследований и данных О.М.Нелепченко (1974) рекомендованы комплекс ядерно-геофизических исследований в обсаженных скважинах и усовершенствованная методика применения радиометрии для выделения коллекторов и оценки характера их насыщения (таблицы 2, 3) с учетом разграничения этапов разведки месторождений и выявленных особенностей расформирования зоны проникновения в коллекторах, что существенно расширяет возможности геофизического мониторинга геологической среды.

Таблица 2

Набор методов и методика применения радиометрии для разделения газонефтенасыщенных зон

Набор методов и методика применения радиометрии для разделения нефтеводонасыщенных зон