Актуальность темы
Большинство месторождений нефти и газа, эксплуатируемых на данный момент, находятся в завершающей стадии разработки, которая характеризуется широким применением системы поддержания пластового давления (ППД). В связи с этим остро встает проблема обводнения продукции, как пластовыми, так и закачиваемыми водами. Как правило, закачка производится пресными водами, с минерализацией менее 15 г/л., поэтому развивающееся обводнение не может быть четко отслежено традиционными методами промыслово-геофизического контроля скважин, применяемыми для определения характера насыщенности пластов коллекторов.
В таких условиях разработка альтернативных методов исследования, нацеленных на поиск источников обводнения и определение характера насыщенности пласта, и основанных на принципиально других физических принципах и явлениях, представляется весьма актуальной.
Наибольший интерес, в этом плане, представляет такое явление как эмиссионная активность многокомпонентной гетерофазной пористой флюидонасыщенной геологической среды. Сейсмоакустическая эмиссия является проявлением метастабильного состояния вещества в недрах Земли и обладает чрезвычайно высокой чувствительностью к внешним воздействиям.
В ходе выполнения работ по контролируемому акустическому воздействию на пласт-коллектор было установлено, что направление изменения сейсмоакустической активности в пласте после внешнего акустического воздействия однозначно связано с характером его флюидонасыщенности. В пласте-коллекторе с преобладающим количеством углеводородов наблюдается положительный эмиссионный отклик, а в коллекторе с преобладающим количеством воды — отрицательный [1]. В полностью обводненном коллекторе или вне его эмиссионного отклика нет. Данный эффект был впервые зарегистрирован и описан коллективом НПФ Интенсоник Дрягиным В. В., Шаркеевым В. В., Иголкиной Г. В. Однако следует отметить сложность регистрации и выделения эффекта вызванной САЭ, соответственно, создание методики активного каротажа сейсмоакустической эмиссии, использующей данный эффект и базирующейся на принципе: каротаж — акустическое воздействие — каротаж (КВК), представляется актуальной задачей.
Этим обусловлен выбор темы исследования и определены цели и основные задачи.
Цель работы. Создание эффективной методики проведения каротажа, включающей в себя необходимый комплекс измерений в цикле каротаж — воздействие — каротаж, а так же алгоритма интерпретации для решения задачи выделения нефтенасыщенных коллекторов и определения источников обводнения.
Основные задачи исследований:
Анализ явления естественной сейсмоакустической эмиссии в различных геологических средах.
Создание методики каротажа САЭ для решения задач оценки параметров флюидонасыщенности коллектора и выделения источников обводнения в скважине.
Разработка алгоритма интерпретации полученных исходных материалов.
Апробация созданной методики каротажа и алгоритма интерпретации данных на месторождениях углеводородов, с целью подтверждения эффективности методики.
Основные защищаемые положения:
1. Разработанная методика измерения сигналов сейсмоакустической эмиссии в скважине, позволяет при минимально возможном времени измерений фиксировать эффект эмиссионного отклика после акустического воздействия, в цикле каротаж — воздействие — каротаж.
2. Предложенный алгоритм и технология интерпретации исходных сигналов САЭ, обеспечивает получение информации о характере флюидонасыщенности исследуемого пласта.
3. Возможность прогноза параметров обводнения водами с низкой минерализацией коллекторов по предлагаемой методике, подтверждена на примере работ по Сибирскому и другим месторождениям углеводородов.
Научная новизна. Проведенные исследования позволили получить ряд новых результатов:
— Предложен алгоритм регистрации, обеспечивающий оптимальные параметры записи для получения информации об активности среды в виде вызванной САЭ.
— Разработана схема интерпретации полученного материала, включающая в себя полный цикл работ от расчета исходных кривых, характеризующих энергетическое распределение отклика среды по глубине, до оформления результатов в формате производственных организаций.
— Получены новые данные об источниках обводнения скважин пресными водами из системы поддержания пластового давления на Сибирском месторождении углеводородов.
— Рассмотрен один из возможных механизмов реакции среды на акустическое воздействие, основанный на модели дискретной среды с трением.
Практическая значимость. Предложенная автором методика исследования позволяет решать актуальные задачи определения характера насыщенности пластов — коллекторов, выделения водо-нефтяного контакта, проведения контролируемого акустического воздействия, в эксплуатационных обсаженных скважинах, когда существует ограничение на применяемость стандартных методов исследования. Решения, описанные в диссертации, позволяют оптимизировать время, затраченное на проведение работ, и тем самым сократить общее время остановки скважины на геофизические исследования.
Результаты диссертации, а именно методика проведения исследований и алгоритм интерпретации материалов были использованы при создании методики исследования и утверждены Технологическим регламентом по проведению работ методом каротажа сейсмоакустической эмиссии в ЗАО «ЛУКОЙЛ — ПЕРМЬ» в 2005 году.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 работы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Отдельные части работы докладывались и обсуждались на Уральской молодежной школе по геофизике (Пермь, Екатеринбург, 2004, 2005 гг.), на Горно-промышленной декаде УГГГА (Екатеринбург, 2003, 2004 гг.), на Вторых научных чтениях Ю. П. Булашевича (Екатеринбург, 2003 г.), на Четвертой Международной Конференции — конкурсе молодых ученых и специалистов «Геофизика — 2003» (г. Санкт-Петербург), на Международной конференции «Фундаментальные проблемы разработки нефтегазовых месторождений добычи и транспортировки углеводородного сырья» (Москва, 2004 г.), на чтениях Федынского (Москва, 2005 г.), на международной конференции EAGE67 (Мадрид, 2005 г.). Исходные материалы и личный вклад автора.
Работа выполнена на кафедре геоинформатики Уральского государственного горного университета и лаборатории промысловой геофизики Института геофизики УрО РАН и базируется на материалах, полученных автором в период обучения в магистратуре УГГГА и аспирантуре ИГ УрО РАН. В течение всего периода исследований, начиная с 2002 года, автор принимал активное участие в разработке основ методики и полевых работах. Все представленные в работе фактические материалы получены при непосредственном участии автора. Дальнейшая интерпретация полученных материалов и их анализ также осуществлялись при активном участии автора. Пользуясь случаем, автор выражает свою признательность за предоставленные материалы и неоценимую помощь в апробации работы научному консультанту директору ООО НПФ «Интенсоник» к.т.н. Вениамину Викторовичу Дрягину и всем коллегам по работе, а именно Шаркееву В. В., Свалову В. В., Дрягину А. В. Автор выражает благодарность д.г.-м.н., зав. кафедрой геоинформатики Уральского государственного горного университета Владимиру.
Борисовичу Писецкому за оказанную поддержку и помощь в написании этой работы.
Особую благодарность автор выражает научному руководителю д.г.-м.н., зав. лабораторией промысловой геофизики Галине Валентиновне Иголкиной. Структура и объем работы:
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и приложений на 150 страницах.
Выводы.
Таким образом в данной главе показана одна из возможных моделей реакции среды на акустической воздействие, которая позволяет объяснить эффект вызванной сейсмоакустической эмиссии.
Заключение
.
В результате работы над диссертацией была создана эффективная методика и проведения каротажа сейсмоакустической эмиссии, включающий в себя необходимый комплекс измерений в цикле «каротаж — воздействиекаротаж», а так же разработан алгоритм интерпретации, для решения задачи выделения нефтенасыщенных коллекторов.
В процессе выполнения решены следующие задачи:
Проведен анализ явления сейсмоакустической эмиссии в геологической среде, и возможности его применения для получения информации о состоянии среды.
Создана методика каротажа сейсмоакуустичской эмиссии, для решения задач определения характера насыщенности пластовколлекторов в скважине. Разработаны технологические схемы работы по методике КСАЭ, что позволяет включать данный метод практически в любой комплекс ГИС, используемый на данный момент.
Создан алгоритм интерпретации полученных исходных материалов, позволяющий получить достоверные материалы по характеру насыщенности исследуемых интервалов.
Предложенная методика работ и алгоритм интерпретации были опробованы на месторождениях углеводородов Пермского Края. Полученные материалы позволили существенно дополнить данные по скважинам новой информацией. Запроектировать эффективные меры по предотвращению обводнения скважин.
Развитие метода каротажа САЭ, заключается в совершенствовании аппаратной части, а именно, разработке прижимного устройства прибора, акустического изолятора системы прибор — геофизический кабель, разработке многоканальной аппаратуры с соответствующим программным обеспечением. Многоканальный вариант позволит локализовать в пространстве источники естественного и наведенного излучения сейсмоакустической эмиссии и более точно характеризовать изучаемый разрез по наиболее информативному параметру флюдонасыщенных сред — коэффициенту Пуассона. Перспективность этой идеи доказана в последние годы на примерах мониторинга процессов разработки нефтяных месторождений с использованием наземных полевых сейсмических систем наблюдений (4D ЗС МОГТ).
Так же накопление статистической информации, позволит вывести имперические зависимости сигналов сейсмоакустической эмиссии от различный петрофизических и физических параметров изучаемых сред. Одной из важнейших задач, которые в дальнейшем автор ставит перед собой это создание физической модели отклика среды на акустическое воздействие. Создание такой модели позволит перейти на существенно более высокий уровень достоверности и точности метода и расширить круг решаемых задач. n.
