Обзорная лекция в рамках конференции «Геомодель 2013»

Спектрометрический гамма-каротаж нефтегазовых скважин

Лектор: Энгель Габдрауфович Урманов, главный научный сотрудник ФГУП ГНЦ РФ «ВНИИгеосистем», д.т.н.

Место проведения: г. Геленджик

Дата: 9 сентября 2013 г.

Время: 09:00–13:00

Продолжительность: 4 часа

Тематика: геофизика

Уровень сложности: средний

Краткое описание курса

Излагаются физические и геологические основы спектрометрического гамма-каротажа нефтегазовых скважин. Рассматриваются принципы построения аппаратуры для исследований разрезов нефтегазовых скважин различной конструкции, в том числе глубоких и сильно наклонных вплоть до горизонтальных, и метрологического обеспечения измерений. Даются рекомендации по стандартизации методики измерений, обработке результатов и оформлению получаемых материалов. Подробно рассматривается методика интерпретации материалов СГК нефтегазовых скважин, в том числе в комплексе с данными других методов ГИС. Приводятся примеры решения геологических задач с использованием данных СГК. Даётся полная информация по работе с разработанными автором курса программами обработки результатов поверки, градуировки и калибровки аппаратуры, а также обработки материалов скважинных измерений и интерпретации результатов СГК.

Описание

Для нефтегазовой промышленности России, да и многих нефтегазодобывающих стран мира, характерно усложнение условий ведения поиска и разведки новых месторождений и продуктивных залежей нефти и газа для пополнения запасов, а также ввода их в эксплуатацию и контроля разработки. Они обусловлены, прежде всего геологическими причинами — неоднородностью коллекторов, большими глубинами их залегания, многофазностью насыщения, различием фильтрационных характеристик объектов совместной эксплуатации и др. Не менее существенны и геолого-технологические факторы: увеличение фонда скважин со сложной траекторией ствола, необходимость избирательного вскрытия и эксплуатации многофазно насыщенных пластов, ухудшение их фильтрационных свойств и технического состояния скважин.

В этих условиях для повышения эффективности работ важна наиболее полная информация о свойствах коллекторов во вскрываемых скважинами разрезах, характеристике глинистого цемента для целенаправленного выбора методов вскрытия и эксплуатации пластов. Она может быть получена на основе совершенствования геофизических информационных систем. Решение этой задачи предусматривает: во-первых, повышение чувствительности, точности и технологичности измерительных систем существующего комплекса геофизических исследований скважин (ГИС), и, во-вторых, расширения его информационной базы за счет привлечения данных новых методов.

Если совершенствование измерительных систем существующего комплекса ГИС ведётся постоянно путём использования более чувствительных датчиков, внедрения цифровой технологии сбора и обработки информации и интерпретации результатов, то выбор новых информативных методов существенно ограничен. Как показали результаты многочисленных отечественных и зарубежных исследований, наиболее информативным в этих усложнённых геолого-технических условиях является спектрометрический гамма-каротаж (СГК), при котором определяются три независимых параметра — массовые содержания естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) — тория (Тh), урана (U) и калия (K) в горных породах в разрезе не обсаженных и обсаженных скважин. Потенциальные возможности этого метода при решении сложных геологических задач, таких как: детальная стратиграфическая корреляция разреза, выделение в различных фациях отдельных типов пород (глинистых, карбонатных, эвапоритовых, магматических и метаморфических), высокопроницаемых трещиноватых зон, а также обводненных интервалов, были показаны как отечественными, так и зарубежными исследователями. В частности, при исследовании архейских отложений кристаллического фундамента в разрезе Кольской сверхглубокой скважины СГК, несмотря на существенные недостатки использованной аппаратуры и технологии измерений, явился наиболее информативным и, практически единственным, методом для литологического расчленения разреза.

В разрезах нефтегазовых скважин метод позволяет более точно, чем данные применяемого комплекса ГИС, оценить глинистость пласта, тип и содержание глинистых минералов, а также содержание органогенного углерода в аргиллитах. Эти данные необходимы не только для выделения коллекторов и более точной оценки их ёмкостных свойств, но и для правильного выбора способов их вскрытия и эксплуатации, чтобы предотвратить ухудшения фильтрационных свойств пластов-коллекторов вследствие разбухания глинистых минералов цемента при контакте с водой. Однако из-за ограниченности спроса при исследовании менее сложных объектов нефтегазовых скважин и отсутствия системного подхода к решению проблем создания аппаратуры для условий глубоких скважин, метрологического обеспечения, технологии регистрации и обработки информации, а также интерпретации результатов, метод в нашей стране всё ещё не нашёл широкого применения при исследовании разрезов нефтегазовых скважин.

Между тем метод СГК давно используется ведущими зарубежными фирмами в комплексе геофизических исследований нефтегазовых скважин — любая связка геофизических приборов для исследований бурящихся скважин с 80-х годов включает модуль СГК. И, соответственно, известные в мировой практике ГИС обрабатывающие системы каротажных данных (типа GLOBAL, ELAN и др.) для литологического анализа в комплексе ГИС используют СГК. Данные СГК входят составной частью в геохимический каротаж, осуществляемый ядерными методами ГИС на основе определения элементного состава пород и их концентрации.

Цели курса

Ознакомление с физическими и геологическими основами метода СГК, использование результатов СГК при комплексной интерпретации данных геофизических исследований нефтяных и газовых скважин.

Краткое содержание

Часть 1 (2 часа)

1. Аппаратура СГК

   • Основные элементы аппаратуры СГК, определяющие её технико-эксплуатационные характеристики

   • Разновидности аппаратуры СГК, их технико-эксплуатационные характеристики

   • Порядок хранения и перевозки аппаратуры СГК

2. Метрологическое обеспечение СГК

   • Средства метрологического обеспечения СГК

   • Градуировка аппаратуры СГК

   • Калибровка аппаратуры СГК

   • Метрологическая аттестация аппаратуры СГК

   • Программы обработки результатов метрологических измерений

3. Методика скважинных измерений

   • Регистрируемые при СГК параметры

   • Порядок измерений с различными типами аппаратуры (выбор шага квантования информации по глубине, скорости каротажа, интервала повтора)

   • Особенности проведения измерений с автономными приборами

   • Оформление материалов (данные о геолого-технических условиях — ГТУ измерений, сведения о добавках в промывочную жидкость, в особенности KCl и утяжелителей, и их объёмах)

Часть 2 (2 часа)

4. Физические и геологические основы СГК

   • Состав естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) и спектры их гамма-излучения

   • Аппаратурный спектр ЕРЭ

   • Распространенность ЕРЭ в нефтегазоносных отложениях

   • Связь измеряемых при СГК параметров с геологическими параметрами разреза

5. Первичная обработка материалов скважинных измерений

   • Расчет геофизических параметров (учет ГТУ — диаметра скважины, плотности и собственного излучения ПЖ, наличия обсадки; фильтрация)

   • Программа расчета геофизических параметров СГК

   • Оценка качества материалов

   • Оформление результатов (выдаваемые в las-формате и графике параметры, их мнемоники)

6. Интерпретация результатов СГК

   • Качественная интерпретация данных СГК

   • Определение глинистости по данным СГК

   • Оценка содержания полевых шпатов

   • Оценка минерального состава глин

   • Программа интерпретации материалов СГК (SGK2)

7. Использование данных СГК при комплексной интерпретации материалов ГИС

   • Методика учета влияния минерального состава пород на показания НК, АК, ГГК и ИНК при определении пористости и насыщенности коллекторов

   • Методика комплексной интерпретации материалов ГИС, включающих СГК

   • Построение планшетов с результатами интерпретации

Кому адресован этот курс

Курс рассчитан на профессиональных геофизиков и геологов, занимающихся исследованием разрезов бурящихся и обсаженных нефтегазовых скважин.

Необходимая начальная подготовка

Высшее образование — геофизик, геолог.

О лекторе

Энгель Габдрауфович Урманов — главный научный сотрудник ФГУП ГНЦ РФ «ВНИИгеосистем», доктор технических наук, член правления Ядерного геофизического общества. После окончания Башкирского государственного университета (1965 г.) работал старшим инженером, старшим геофизиком и главным инженером Опытно-методической экспедиции треста «Татнефтегеофизика». С 1984 года работал главным геологом и начальником Центральной опытно-методической экспедиции по геофизическим исследованиям сверхглубоких скважин. С 1988 года работал старшим и ведущим научным сотрудником ВНИГИК, затем ВНИИЯГГ и НПП «ГЕРС». С 2009 года главный научный сотрудник ГНЦ РФ ВНИИгеосистем». Специализируется в области приборостроения и методики исследования нефтегазовых скважин ядерно-геофизическими методами, а также методики решения геологических задач (в частности, оценки текущей нефте- и газонасыщенности коллекторов) с применением данных этих методов. Автор свыше 100 опубликованных научных работ, в том числе 23-х авторских свидетельств и патентов на изобретения и ряда научных обзоров в области применения новейших технических и методических разработок при геофизических исследованиях нефтегазовых скважин, а также наведения стволов скважин при ликвидации аварийных выбросов нефти и газа. Кандидатская диссертация Э.Г. Урманова, защищённая в 1979 году, была посвящена разработке методики выделения нефтенасыщенных коллекторов на основе исследований разрезов обсаженных скважин ядерно-геофизическими и акустическим методами каротажа при доразведке карбонатных отложений Ромашкинского месторождения нефти. Докторская диссертация (2001 г.) посвящена разработке автоматизированной системы измерения содержания естественных радионуклидов в разрезе глубоких нефтегазовых скважин. Э.Г. Урманов награждён памятным знаком «300-лет горно-геологической службе России».