На правах рукописи УДК 550.834:552 Ахтямов Рустем Анварович
advertisement
На правах рукописи УДК 550.834:552 Ахтямов Рустем Анварович ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВСП С НЕНАПРАВЛЕННЫМ ИСТОЧНИКОМ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ОЦЕНКИ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ПОРОД 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа – 2010 2 Работа выполнена в ОАО «Башнефтегеофизика» Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Ленский Владимир Анатольевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Валиуллин Рим Абдуллович кандидат технических наук Даниленко Виталий Никифорович Ведущая организация: ОАО НПП «ВНИИГИС» (г. Октябрьский) Защита диссертации состоится «03» декабря 2010 г. в 14:00 ч. в конференц-зале на заседании диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 520.020.01 при Открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика») по адресу: 45005, г. Уфа, ул. 8-ое Марта, 12. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика». Автореферат разослан «01» ноября 2010 г. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук Хисаева Д.А. 3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Трещиноватость является важнейшим свойством резервуаров углеводородов. Информация о наличии трещиноватых интервалов, определение степени преобладающего направления трещиноватости, оценка трещиноватости необходимы для прогноза фильтрационно- емкостных свойств коллектора и направлений потока флюидов как при оценке возможности формирования ловушки углеводородов, так и при вскрытии коллектора наклонно направленными и горизонтальными скважинами, а также при техногенных воздействиях на продуктивный пласт с целью повышения нефтеотдачи, например, при гидроразрыве пласта. Информация об азимутальном направлении трещиноватости пород в околоскважинном пространстве может быть получена из данных трехкомпонентного непродольного вертикального сейсмического профилирования (НВСП). Классические способы изучения анизотропии и трещиноватости пород методами скважинной сейсморазведки предусматривают применение источников поперечных волн с управляемым направлением воздействия (Кузнецов В.М., Жуков А.П., Шнеерсон М.Б., 2006). Физической основой его является расщепление поперечной волны в анизотропной среде на медленную и быструю. Необходимость постановки специализированных исследований для изучения азимутально трещиноватых пород не вызывает сомнений, поскольку только в этом случае можно обеспечить их высокую точность и детальность. Однако в последние годы в нефтегазоносных районах для решения структурных задач выполняется большой объем работ методом трехкомпонентного НВСП с ненаправленными источниками возбуждения продольных волн. Извлечение из полученных материалов дополнительной информации о трещиноватости коллекторов без затрат на дорогостоящие специализированные наблюдения существенно повысит геологическую эффективность традиционной широко используемой модификации ВСП. Цель диссертационной работы – разработка научно-методических ос- 4 нов применения традиционного НВСП с ненаправленным источником возбуждения продольных волн для получения дополнительной информации о трещиноватости пород (обнаружения трещиноватых интервалов, определения азимутального направления трещиноватости, оценки трещинной пористости). Основные задачи исследования 1. Обзор существующих методик определения азимутального направления трещиноватости пород по НВСП. 2. Разработка методики определения азимутального направления трещиноватости пород по данным неспециализированных наблюдений НВСП (с ненаправленным источником возбуждения продольных волн). 3. Разработка способа оценки трещинной пористости по данным неспециализированных наблюдений НВСП. 4. Адаптация методики обработки данных неспециализированных наблюдений НВСП к условиям решения задачи выявления и оценки азимутальной трещиноватости пород. 5. Опробование разработанных методик определения и оценки трещиноватости пород в производственных условиях. Методы исследования Для решения поставленных задач проводились теоретические и экспериментальные исследования по архивным материалам НВСП. Выполнялись: поляризационная обработка данных НВСП, поляризационный анализ полученных результатов, анализ скоростей и затухания продольных и поперечных волн, анализ и обобщение геологических, промысловых и геофизических данных. Научная новизна работы 1. Разработана методика выявления трещиноватых интервалов и определения азимутального направления трещиноватости по данным неспециализированных наблюдений методом НВСП (с ненаправленным источником 5 возбуждения продольных волн), основанная на комплексном использовании параметров обменных PS-волн. 2. Разработан аналитический способ оценки трещинной пористости по данным неспециализированных наблюдений НВСП. Основные защищаемые положения 1. Методика определения азимутального направления трещиноватости пород по данным наблюдений НВСП с ненаправленным источником возбуждения продольных волн. 2. Аналитический способ оценки трещинной пористости по данным неспециализированных наблюдений НВСП, основанный на определении эффективных коэффициентов Пуассона и сжимаемости в трещиноватых и нетрещиноватых интервалах. 3. Результаты изучения трещиноватости пород на исследованных объектах. Практическая ценность. Результаты исследований по теме диссертации составляют методическую основу для получения информации о трещиноватости пород по данным НВСП с ненаправленным источником возбуждения продольных волн (обнаружение трещиноватых интервалов, определение азимутального направления трещиноватости, оценка трещинной пористости) и позволяют повысить геологическую эффективность и информативность традиционных исследований методом НВСП Реализация в промышленности. Результаты диссертационной работы внедрены в процесс интерпретации данных НВСП в ОАО «Башнефтегеофизика». По методике, предложенной в диссертационной работе и утвержденной в ОАО «Башнефтегеофизика», получена информация о трещиноватости пород в околоскважинном пространстве десяти скважин на СевероКочевском, Кочевском, Северо-Конитлорском, Тевлино-Русскинском, Южно-Ягудинском и Ватьеганском месторождениях ТПП «Когалымнефтегаз». Полученные результаты позволяют выбрать оптимальные направления для 6 бурения горизонтальных стволов. Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на международных научно-практических конференциях: «Геомодель2008» (г. Геленджик, 2008), «Гальперинские чтения-2008» (г. Москва, 2008); VII межрегиональной научно-практической конференции (г.Уфа, 2008); «Геомодель- 2009» (г. Геленджик, 2009). Личный вклад автора. Заключается в постановке задач исследований, непосредственном участии в сборе и анализе геолого-геофизической информации, в теоретических исследованиях, разработке методик и их опробовании. Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 9 печатных работ, в том числе 1 работа в издании, рекомендованном ВАК. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов. Текст изложен на 148 страницах, включая 69 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 70 наименований. Автор выражает особую благодарность своему научному руководителю д. г.-м.н. В.А. Ленскому за постановку темы, постоянное внимание и поддержку. Автор благодарит к.т.н. Р.Я. Адиева за поддержку и помощь. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследования, научная новизна и защищаемые положения, показана практическая значимость работы. В первой главе рассмотрены особенности распространения продольных и поперечных волн в анизотропных средах и дан обзор существующих методических приемов определения азимутального направления трещиноватости по данным НВСП. Трещиноватые породы (осадочные и кристаллические) являются широко распространенным типом коллекторов. Для больших глубин характерно 7 преобладание субвертикальных раскрытых трещин одного направления, определяемого действующими напряжениями (Бродов Л.Ю., 1992). Трещины другого направления если и имеются, то обычно находятся в закрытом состоянии. Наличие ориентированной открытой трещиноватости вызывает анизотропию упругих свойств горных пород (скорости и поглощения упругих волн). Степень анизотропии существенно зависит от ориентировки, плотности и характера насыщения трещин. Распространение продольных (Р) и поперечных (S) волн в анизотропных средах обладает рядом особенностей (Бродов Л.Ю. и др., 1990, 1992). При распространении Р-волны в трансверсально изотропной среде скорость зависит от направления распространения, то есть ее величина вдоль оси симметрии (Vp┴) и параллельно плоскости изотропии (Vp║) отличаются. В трещиноватых породах Vp║ > Vp┴ вследствие повышенной податливости (сжимаемости) трещин. Зависимость поглощения обратная. В изотропной среде при ненаправленном возбуждении S-волна поляризована линейно в лучевой плоскости. S-волны при прохождении через границу трансверсально изотропной среды изменяют свою поляризацию и расщепляются на две волны, имеющие разную поляризацию и распространяющиеся с разными скоростями: SH-волну, поляризованную вдоль плоскости изотропии, и SV-волну, поляризованную перпендикулярно плоскости изотропии. Cкорость и поглощение расщепленных волн зависят от направления их распространения. Быстрая SH-волна (S1) при распространении вдоль плоскости изотропии имеет максимальную скорость Vs║, а перпендикулярно плоскости изотропии - минимальную скорость Vs┴ . Медленная SV-волна (S2) при распространении вдоль или перпендикулярно плоскости изотропии имеет скорость Vs┴. Скорости распространения быстрой и медленной S-волн слабо зависят от типа флюида. Если анизотропия среды вызвана ориентированной трещиноватостью, временная задержка между расщепленными S-волнами характеризует пре- 8 имущественно плотность трещин вдоль луча, а поляризация первой из Sволн соответствует ориентировке трещин. При небольших временных задержках между расщепленными SH- и SV-волнами происходит их интерференция. Поляризация интерференционной поперечной волны становится подобной эллиптической и проявляется в образовании тангенсальных (трансверсальных) компонент. Падение продольной волны на границу сред с различной азимутальной анизотропией приводит к образованию обменных отраженных и проходящих волн. Поляризация и скорости этих волн зависят от азимута лучевой плоскости и ориентации элементов симметрии контактирующих сред. Характерным признаком таких волн является образование интенсивных тангенсальных компонент (Бродов Л.Ю., 1992). Отраженная обменная волна, распространяющаяся в покрывающей изотропной среде, поляризована линейно. Проходящая обменная волна поляризована линейно только в случае совпадения лучевой плоскости с главными элементами симметрии. Традиционный метод выявления и оценки азимутальной трещиноватости по данным ВСП основан на возбуждении поперечных волн в двух ортогональных направлениях, регистрации колебаний среды трехкомпонентной установкой сейсмоприемников и получении набора любых направлений возбуждений и приема в горизонтальной плоскости расчетным способом при обработке данных (Кузнецов В.М., Жуков А.П., Шнеерсон М.Б., 2006). При обработке анализируют полярные (азимутальные) сейсмограммы. Производится поиск таких направлений воздействия, при которых поляризация Sволны в точке приема линейная (возбуждается только одна из волн S1 или S2). Только быстрая (S1) или только медленная (S2) волны возбуждаются при ориентировках источника соответственно в направлении плоскости изотропии или оси симметрии среды. После разделения волн S1 и S2 определяют вертикальные годографы этих волн и время запаздывания волны S2 относительно волны S1. Интервал глубин с увеличивающимся запаздыванием соот- 9 ветствует азимутально анизотропной трещиноватой части разреза, а поляризация волны S1 указывает на преобладающее направление трещин. Выделение продуктивных коллекторов и оценка их фильтрационно-емкостных свойств выполняется с использованием интервальных скоростей всех волн (продольной, S1 и S2) как по вертикали (ближний пункт возбуждения), так и в разных азимутах (удаленные пункты возбуждения), отношения γ= VS/VР и коэффициента Пуассона. Трещиноватые коллекторы выделяются по повышенной анизотропии, пониженной скорости S-волн и γ. С оценкой трещиноватости тесно связано определение анизотропии гидропроводности азимутально трещиноватых коллекторов (выявление направления максимальной подвижности флюида, заполняющего поры и трещины). Решение задачи осуществляется путем воздействия на пластколлектор продольными волнами с разных направлений (Амиров А.Н., Гальперин Е.И., 1990). Способ основан на наблюдениях НВСП в разно ориентированных лучевых плоскостях с одновременной регистрацией как смещений частиц среды, так и давления жидкости в скважине. Для этого скважинные приборы оснащаются дополнительным датчиком – геофоном, размещенным вне герметичного корпуса. Для компенсации неидентичности амплитуды воздействий амплитуду гидроволны нормируют к амплитуде Р-волны. Описанная методика получила название способа возбужденной гидроволны. Существующие способы определения азимутального направления трещиноватости пород обладают высокой точностью, но требуют применения источника направленного возбуждения поперечных волн и не могут быть использованы при традиционных неспециализированных наблюдениях методом НВСП с ненаправленным источником продольных волн. Способ оценки гидропроводности также не может быть использован при традиционных неспециализированных наблюдениях методом НВСП, так как скважинная сейсмическая аппаратура не дополняется геофонами в негерметичном корпусе. 10 Отличие характера распространения продольных и поперечных волн в анизотропных средах позволяет разработать способы определения азимутального направления трещиноватости пород на основе анализа скорости, затухания и поляризации обменных PS-волн, образованных продольной волной на промежуточных сейсмических границах между источником и приемником и на кровле трещиноватого интервала. Вторая глава посвящена разработке методики определения азимутального направления трещиноватости пород и оценки трещинной пористости при неспециализированных наблюдениях НВСП. Основным отличием широко применяемых работ НВСП, выполняемых преимущественно с целью уточнения строения ловушек углеводородов и свойств коллекторов в околоскважинном пространстве, является применение небольшого числа ненаправленных источников продольных волн, что исключает возможность использования рассмотренных в первой главе методических приемов оценки азимутального направления трещиноватости. Использование для выделения и оценки трещиноватых интервалов ненаправленных источников в системах наблюдений с разноориентированными лучевыми плоскостями в принципе возможно, но это значительно усложняет обработку и интерпретацию данных НВСП. Часто прямая поперечная волна имеет слабую интенсивность, плотность систем наблюдений также может быть невысокой. В условиях слабой интенсивности прямой поперечной волны основным источником информации об анизотропии среды могут служить обменные PS-волны, образованные продольной волной на промежуточных сейсмических границах между источником и приемником. Оценку направления трещиноватости можно выполнить по поляризации быстрой обменной волны, так как медленную волну трудно выделить из-за меньшей амплитуды и высокого уровня помех. Для поляризационного анализа и выделения быстрой S-волны могут быть использованы азимутальные графики амплитуды, на которых макси- 11 мальные амплитуды соответствуют азимуту плоскости поляризации Sволны. Совпадение азимута поляризации быстрой S-волны для всех положений источника при пространственных наблюдениях НВСП свидетельствует о достоверности результатов (Ленский В.А., 2008-2009) [1-6]. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований, учитывая характер распространения продольных и поперечных волн в анизотропных средах, для выявления интервалов с субвертикальной трещиноватостью и определения азимутального направления трещиноватости по данным неспециализированных наблюдений НВСП разработана следующая методика, алгоритм использования которой приведен на рис. 1. Рис. 1. Алгоритм исследований по определению азимутального направления трещиноватости 1. Поляризационная обработка данных НВСП с получением следящих компонент падающих Р-волн и проходящих обменных РS-волн (в вертикальной плоскости), а также трансверсальной компоненты поля. 12 2. Анализ следящих компонент обменных РS-волн и трансверсальных компонент для всех положений источника и выявление кровли интервала интенсивно трещиноватых пород (по уменьшению амплитуды РS-волн на его кровле на следящих компонентах или появлению на его кровле достаточно интенсивных регулярных падающих и отраженных волн поперечного типа на трансверсальных компонентах). 3. Расчет азимутальных (полярных) сейсмограмм в горизонтальной плоскости ниже выделенной кровли интервала интенсивно трещиноватых пород. Анализ поляризации РS-волн, выделение проходящих обменных РSволн, поляризованных не в лучевой плоскости. Расчет азимутальных графиков амплитуды наиболее интенсивной РS-волны и количественная оценка направления азимутальной трещиноватости. 4. Расчет компонент волнового поля в направлении главных элементов симметрии, выделение проходящих обменных РS-волн и, если это представляется возможным, разделение волн S1 и S2 и определение задержки между ними, уточнение по задержке положения интервала трещиноватых пород. 5. Анализ изменения интервальной скорости Р- и S-волн и их поглощения для различных положений источника. Трещиноватый интервал может быть выделен по повышению различий интервальной скорости Р- и S-волн и их поглощения для разных азимутов лучевой плоскости, понижению интервальной скорости S-волн и γ=VS/VР. Если число источников с разными азимутами позволяет успешно выполнить эллиптическую аппроксимацию полученных данных, может быть определено преобладающее направление трещин. Интервалы с хаотической или субгоризонтальной трещиноватостью могут быть выделены по повышению поглощения Р- и S-волн при отсутствии закономерности в изменении других параметров. Разумеется, при неспециализированных наблюдениях точность и детальность оценки трещиноватости будут ниже, чем при традиционном подходе с использованием направленных источников поперечных волн. Тем не 13 менее, полученная информация может быть вполне достаточной для планирования геолого-технологических мероприятий (Пахомов В.Ф., 2008) [7-9]. По результатам анализа известных положений теории упругости (Козлов Е.А., 2007) и основ обработки данных акустического каротажа (АК) (Дзебань И.П., 1981) и с использованием разработанной методики определения азимутального направления трещиноватости нами предложен аналитический способ оценки трещинной пористости по данным ВСП (рис.2). Рис. 2. Алгоритм оценки трещинной пористости В случае порово-кавернозного типа коллекторов, а также поровотрещинного и порово-кавернозно-трещинного типа коллекторов при хаотической трещиноватости ее оценка производится следующим способом. 1. Выделяются интервалы коллекторов по понижению скоростей Vp, Vs и отношения Vp/Vs. В выделенных интервалах с использованием плотности по данным ГГКП и известного выражения (1) βэф= 3/ρ(3Vp2 - 4Vs2) (1) определяется эффективное значение коэффициента сжимаемости βэф. Каверны существенно меньше влияют на скорости Vp и Vs из-за низкой сжимаемости, поэтому трещиноватые коллекторы даже при небольшой трещиноватости выделяются повышенными значениями сжимаемости βэф. 14 Одним из критериев выделения порово-кавернозных коллекторов (не содержащих трещиноватости) может служить значительное превышение скорости Vp, определенной по данным ВСП, над рассчитанной по уравнению среднего времени с использованием коэффициента пористости, определенного по НГК или ГГК (Дзебань И.П., 1981). Наоборот, в случае порово-трещинных коллекторов может наблюдаться значительное понижение скорости Vp, определенной по данным ВСП, относительно рассчитанной по уравнению среднего времени с использованием коэффициента пористости, определенного по НГК или ГГК. 2. Для коллекторов сложного типа (со вторичной каверновой и трещинной пористостью) эффективная сжимаемость βэф зависит от всех составляющих и равна βэф = Kпм βм/ Kп + Kпк βк/ Kп + Kпт βт/Kп, (2) где Kпм и βм – коэффициенты межзерновой пористости и сжимаемости пористой матрицы, Kпк и βк – коэффициенты каверновой пористости и сжимаемости каверн, Kпт и βт – коэффициенты трещинной пористости и сжимаемости трещин, Kп - коэффициент общей пористости. Учитывая небольшие значения трещинной пористости, последняя определится выражением Kпт = (βэф – βпк)/βт, (3) где βпк – учитывает порово-кавернозную составляющую. Коэффициент сжимаемости трещин βт может быть определен по коэффициентам продуктивности η1 и η2 при двух давлениях, отличающихся на величину ΔР (Дзебань И.П., 1981) βт = (η11/3 - η21/3)/η11/3 ΔР. (4) Для хаотически расположенных трещин эффективная сжимаемость равна (Дзебань И.П., 1981) βэф = βпк[1 + 2Kпт/3а(1 - 2σ)], (5) откуда получим другое выражение для определения трещинной пористости Kпт = 3а(1 - 2σпк)(βэф/βпк - 1)/2, (6) 15 где βпк и σпк – коэффициент сжимаемости и коэффициент Пуассона поровокавернозной части; а – аспектное отношение (среднее отношение раскрытости трещин к их длине). Для повышения точности результата аспектное отношение предлагается определять из зависимости (6) по экспериментальным данным в близких условиях на участках с известной трещинной пористостью. При ориентированной трещиноватости проводятся следующие действия: 1. Выделяются трещиноватые интервалы по расщеплению поперечной волны на быструю и медленную, понижению скоростей Vp и Vs, понижению отношения скоростей Vp/Vs и появлению зависимости этого отношения от азимута удаления источника по повышению сжимаемости βэф. С использованием описанной выше методики в выделенных интервалах определяется преобладающее направление субвертикальной трещиноватости. 2. Эффективный (экспериментально определяемый) коэффициент Пуассона σэф зависит от угла φ между направлением трещин и направлением распространения волны. В связи с большим удалением источника по сравнению с длиной волны, в ВСП фронт волны в точке приема можно считать плоским. Для плоской волны (Дзебань И.П., 1981) σэф = σм/(1 + 2Kптsin2φ/а), (7) где σм – коэффициент Пуассона для пористой матрицы. Выражение (7) позволяет определить коэффициент трещинной пористости непосредственно по коэффициенту Пуассона Kпт = а(σм/σэф - 1)/2sin2φ. (8) По данным НВСП (выбирается источник, удаленный в направлении, близком к азимуту направления трещиноватости) определяются скорости продольной волны Vp и быстрой поперечной волны Vs║. С использованием найденных скоростей и значения плотности по данным плотностного каротажа по выражениям (1) и (9) 16 σ = (0.5 Vp2/Vs2 – 1)/(Vp2/Vs2 – 1), (9) рассчитываются эффективный коэффициент Пуассона σэф и коэффициент эффективной сжимаемости βэф. Поскольку в выбранной системе наблюдений скорости Vp и Vs║ практически не зависят от трещиноватости, найденные коэффициенты Пуассона и сжимаемости соответствуют коэффициенту Пуассона и сжимаемости порово-кавернозной матрицы σм и βм. 3. По данным других НВСП определяются скорости продольной волны Vp, быстрой и медленной поперечных волн Vs║ и Vs┴ и угол φ между направлением трещин и направлением распространения волн. Рассчитываются эффективные коэффициенты Пуассона σэф. По найденным значениям σм, φ и σэф с использованием выражения (8) определяется коэффициент трещинной пористости Kпт. Поскольку реальный характер индикатрис скоростей поперечных волн существенно отличается от эллиптического, целесообразно использовать не менее трех источников НВСП и путем аппроксимации (с учетом данных продольного ВСП) определить минимальное значение скоростей продольных и поперечных волн (при котором Vs║ = Vs┴). При использовании минимальных значений скоростей φ принимается равным 90°. Разумеется, практическое использование этих приемов зависит от точности и детальности определения скоростных характеристик по данным ВСП и НВСП и точности оценки аспектного отношения. В третьей главе рассмотрена практическая реализация предложенной методики выявления и определения азимутального направления трещиноватости пород по материалам неспециализированных наблюдений НВСП. Практическая отработка предложенных методических приемов выполнена на материалах НВСП в скважинах № 521П и № 522П СевероКочевского месторождения, представленных ТПП «Когалымнефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь». Выполненные работы НВСП в этих скважинах в наибольшей мере соответствуют решаемой задаче: наблюдения выполнены из 3-4 удаленных пунктов возбуждения, размещение пунктов возбуждения отличается от ортогонального, удаление источника составляет 17 0.42-0.45 от глубины скважины, различие удалений разных пунктов небольшое (30-35 м). Выполнена адаптация поляризационной обработки к предложенной методике выявления и оценки трещиноватости пород по данным неспециализированных наблюдений НВСП. Основное внимание при обработке полевых данных уделено выделению и анализу наиболее интенсивных обменных проходящих PS-волн. На объектах наиболее интенсивной обменной волной является волна PS2, образующаяся в кровле покурской свиты. При анализе трансверсальных компонент было установлено, что в скважине № 522П на всех пунктах возбуждения волновое поле слабое, интенсивность относительно регулярных восходящих и падающих поперечных волн вдоль профиля заметно не меняется. Это указывает на отсутствие интервалов с азимутальной трещиноватостью. В скважине 521П отмечено резкое возрастание интенсивности и регуляризации трансверсальной компоненты в самой нижней части (2900-2980 м), включающей продуктивный пласт Ю1. Это указывает на наличие азимутальной трещиноватости в данном интервале. В скважине № 521П выполнен расчет азимутальных сейсмограмм в выделенном интервале анизотропных пород на глубине 2940 м. Достаточно интенсивные обменные волны поляризованы практически линейно, но под некоторым углом к лучевой плоскости. Расчет азимутальных графиков амплитуд для обменной волны PS2 (рис.3) показал наличие главных элементов симметрии с азимутами 325º (пункт возбуждения ПВ2) и 235º (ПВ3 и ПВ4). Поскольку на материалах ПВ2 волна PS2 значительно лучше динамически выражена и имеет более линейную поляризацию вследствие меньшего затухания (более глубокий минимум на графике амплитуд – рис.3), азимут 325º соответствует азимуту плоскости изотропии (направлению трещиноватости), а азимут 235º - направлению оси симметрии. Совпадение направления трещиноватости с осью выделенной по материалам сейсморазведочных работ 18 положительной структуры поясняет, что трещиноватость возникла вследствие пликативных тектонических процессов. ПВ2 155ºПВ2 +170ºPS2 = 325º ПВ3 230ºПВ3 +10ºPS2 = 240º ПВ4 35ºПВ4 +200ºPS2 = 235º Рис. 3. Скважина № 521П Северо-Кочевского месторождения, азимутальные графики амплитуд обменной проходящей волны PS2 на глубине 2940 м. Азимут трещиноватости 325 º. Анализ компонент волнового поля в направлении главных элементов симметрии среды выполнен по наиболее интенсивной обменной волне PS2. Для пункта возбуждения ПВ2, удаление которого близко к определенному выше азимуту плоскости симметрии, в интервале анизотропии выявлено заметное запаздывание волны на компоненте, соответствующей 235º относительно компоненты 325º (около 3 мс). Для пункта возбуждения ПВ3 и ПВ4, удаление которых почти ортогонально ПВ2, время прихода интенсивной фазы обменной волны PS2 на обеих компонентах на нижней части одинаково, что характерно для распространения поперечной волны по оси симметрии. Полученные результаты подтверждают, что азимут 325º соответствует 19 направлению трещиноватости. Небольшая величина задержки (3 мс) указывает на относительно невысокую степень трещиноватости пород. Результаты определения интервальной скорости Р и S волн, отношения скоростей Vs/Vp и поглощения волн для скважины № 521П представлены в таблице 1. Таблица 1 - Скорость и поглощение Р и S волн в скважине № 521П Интервал Vp, м/с Vs, м/с Vs/Vp αp, дБ/м αs, дБ/м определений и номер ПВ 2590-2900м ПВ2 4000 2284 0.571 0.003 0.007 ПВ3 3975 2261 0.569 0.003 0.008 ПВ4 3971 2278 0.573 0.002 0.008 ПВ2 3435 1933 0.563 0.018 0.056 ПВ3 3446 1852 0.537 0.032 0.082 ПВ4 3377 1834 0.543 0.033 0.073 2900-2980м Определения выполнены в покрывающих породах в интервале 25902900 м и в анизотропном интервале 2900-2980 м. В покрывающих отложениях скорости Р и S волн и их поглощение практически не зависят от азимута пункта возбуждения. В анизотропном интервале (2900-2980 м) в направлении оси симметрии (ПВ3, ПВ4) скорости поперечной волны и отношение скоростей Vs/Vp существенно ниже, а поглощение как продольных, так и поперечных волн существенно выше. Это еще раз подтверждает достоверность определения трещиноватого интервала и направления азимутальной трещиноватости. Трещиноватый интервал отличается в целом пониженными значениями γ=Vs/Vp и повышенным затуханием как продольных, так и поперечных волн. В скважине № 522 как в покрывающих отложениях (2590-2890 м), так и в нижнем интервале (2890-2960 м) закономерное изменение скоростей Р и S волн и их поглощения не происходит. Разброс параметров носит хаотический характер и вызван ошибками расчетов. Это еще раз подтверждает отсутствие азимутальной анизотропии упругих свойств. 20 Таким образом, по появлению интенсивных S-волн на трансверсальных компонентах в скважине № 521П выявлен интервал с азимутальной анизотропией упругих свойств (2900-2980 м), включающий продуктивный пласт ЮС1. При анализе азимутальных (полярных) сейсмограмм и азимутальных графиков амплитуд по поляризации обменных PS-волн подтверждено наличие азимутальной анизотропии среды в интервале 2900-2980 м в скважине № 521П и отсутствие анизотропии в аналогичном интервале в скважине № 522П. В скважине № 521П на глубине 2940 м определено направление главных элементов симметрии: плоскости изотропии (325º) и оси симметрии (235º). Направление азимутальной трещиноватости совпадает с плоскостью изотропии (325º). По компонентам волнового поля в направлении главных элементов симметрии выполнено разделение волн S1 и S2 и определена задержка между ними. По небольшой величине задержки (3 мс) интервал охарактеризован как имеющий относительно невысокую степень трещиноватости пород. По понижению интервальной скорости S-волн и отношения VS/VР и по повышению различий их поглощения для различных положений источника подтверждено наличие трещиноватости в интервале 2900-2980 м в скважине № 521П и отсутствие трещиноватости в скважине № 522П. Результаты определений упругих параметров в скважине № 521П согласуются с определенным направлением азимутальной трещиноватости (325º) и могут быть использованы для количественной оценки трещиноватости. Согласованность полученных результатов по всему комплексу изученных параметров (поляризации, скорости, затухания) убеждает в работоспособности предложенной методики обработки и анализа данных неспециализированных наблюдений НВСП с целью выявления интервалов с субвертикальной трещиноватостью и определения азимутального направления трещиноватости. 21 В четвертой главе представлены результаты практической реализации предложенной методики определения азимутального направления ориентированной трещиноватости пород и оценки трещинной пористости на 10 объектах ТПП «Когалымнефтегаз» (таблица 2). Даны рекомендации по заложению эксплуатационных горизонтальных скважин. Таблица 2 - Результаты изучения трещиноватости на объектах ТПП «Когалымнефтегаз» Месторождение 1 СевероКочевское СевероКочевское СевероКонитлорское Кочевское ТевлиноРусскинское ТевлиноРусскинское ТевлиноРусскинское ТевлиноРусскинское ЮжноЯгудинское Тре№ щисква новажины тость 2 3 Характер трещиноватости Интервал трещиноватости 4 Ориентированная 5 Азимут трещиноватости, град. 6 2900-2980 325 0.06 - - - 2926-3000 172 0.17 - - - Коэффициент трещинной пористости, % 7 521П Да 522П Нет 314Р Да 82Р Нет Ориентированная - 132П Да Хаотичная 2720-2780 - 0.09 100Р Нет - - - - 126Р Нет - - - - 7219/ 190 Нет - - - - 302П Да Ориентированная 800-1600 280 0.10 - На четырех из 10 исследованных объектов установлено наличие трещиноватых интервалов и оценена их трещинная пористость. В области скважины № 521П Северо-Кочевского месторождения в интервалах водонасыщенных пластов-коллекторов нижнего мела трещиноватость отсутствует. В интервале продуктивного пласта ЮС1 породы субвертикально трещиноваты, направление преобладающих трещин составляет 325º. Коэффициент трещинной пористости по данным НВСП равен Кпт=0.06 %. Для интенсификации нефтедобычи рекомендовано бурение двух эксплуатационных горизонтальных стволов длиной до 250 м в направлении 22 55º и 235º (ортогонально к направлению азимутальной трещиноватости на участке распространения пласта ЮС1 и на одном гипсометрическом уровне со скважиной № 521П). В области скважины № 314Р Северо-Конитлорского месторождения в продуктивных отложениях нижнего мела трещиноватость отсутствует. В интервале продуктивного пласта ЮС1 породы субвертикально трещиноваты, азимут трещиноватости по данным НВСП составляет 172º. Коэффициент трещинной пористости по данным НВСП равен Кпт=0.17 %. Наличие субвертикальной трещиноватости должно учитываться при разработке рекомендаций к последующему бурению. В области скважины № 132П Тевлинско-Русскинского месторождения развита хаотическая трещиноватость, продуктивные отложения нижнего мела слабо трещиноваты, в отложениях верхней юры трещиноватость более интенсивная, что должно отразиться на повышении проницаемости коллекторов. Трещинная пористость по данным НВСП равна Кпт=0.09 %. В области скважины № 302П Южно-Ягудинского месторождения породы азимутально трещиноваты в интервале 800-1600 м., причем трещиноватость развита к югу от скважины, азимут трещиноватости 280º. Коэффициент трещинной пористости по данным НВСП равен 0.10 %. В продуктивной части разреза трещиноватость отсутствует. По данным НВСП в остальных скважинах в продуктивных отложениях нижнего мела и верхней юры трещиноватость отсутствует (как азимутальная, так и хаотическая). Основные выводы 1. На основании выполненного обзора существующих методических приемов определения азимутального направления трещиноватости пород по НВСП показано, что они не могут быть использованы при традиционных неспециализированных наблюдениях методом НВСП с ненаправленным источником продольных волн. 23 2. По результатам анализа характера распространения продольных и поперечных волн в анизотропных средах и особенностей неспециализированных наблюдений НВСП разработана методика выявления трещиноватых интервалов и определения азимутального направления субвертикальной трещиноватости, основанная на комплексном использовании параметров обменных PS-волн (скорости, затухания и поляризации). 3. По результатам теоретических исследований разработан аналитический способ оценки трещинной пористости по данным НВСП (как для ориентированной, так и для хаотической трещиноватости), основанный на определении эффективных коэффициентов Пуассона и сжимаемости в трещиноватых и нетрещиноватых интервалах. 4. На основании проведенных экспериментальных исследований выполнена адаптация методики обработки данных НВСП к условиям решения задачи выявления и оценки трещиноватости, что обеспечило получение согласованных результатов по всему комплексу изученных параметров (амплитуд, поляризации, скорости, затухания). 5. На основании результатов практической реализации выполненных методических и теоретических разработок по изучению трещиноватости пород с использованием данных НВСП в 10 скважинах, расположенных на 5 месторождениях ТПП «Когалымнефтегаз», установлено наличие трещиноватости и оценена трещинная пористость в продуктивных отложениях нижнего мела и верхней юры на четырех участках и выданы рекомендации по заложению эксплуатационных скважин с горизонтальными стволами. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих научных трудах: В изданиях, рекомендованных ВАК: 1. Ахтямов Р.А. Эффективность применения НВСП на нефтяных объектах Западного Оренбуржья./ Ахтямов Р.А., Ленский В.А., Адиев Р.Я., Бачурин Н.А., Шапоренко С.Н.// Технологии сейсморазведки. -М.: 2008. -Вып. 24 4. -С.87-92. В других изданиях: 2. Ахтямов Р.А. Анализ эффективности внедрения НВСП на нефтяных объектах западной части Оренбургской области. / Ахтямов Р.А., Ленский В.А., Адиев Р.Я., Бачурин Н.А., Шапоренко С.Н. // Сборник тезисов докладов X-ой юбилейной международной научно-практической конференции "Геомодель-2008"- Геленджик, 21-26 сентября 2008 [Электронный ресурс]: многопредмет.науч.журн. /Тезисы и публикации конференций EAGE, Geomodel 2008.-Режим доступа к сборн.: http://www.earthdoc.org. 3. Ахтямов Р.А. К оценке структуры порового пространства по данным ВСП. / Ахтямов Р.А., Ленский В.А., Адиев Р.Я.// Сборник тезисов докладов X-ой юбилейной международной научно-практической конференции "Геомодель-2008"- Геленджик, 21-26 сентября 2008 [Электронный ресурс]: многопредмет.науч.журн. /Тезисы и публикации конференций EAGE, Geomodel 2008.-Режим доступа к сборн.: http://www.earthdoc.org. 4. Ахтямов Р.А. Эффективность применения НВСП на нефтяных объектах Западного Оренбуржья. / Ахтямов Р.А., Ленский В.А., Адиев Р.Я., Бачурин Н.А., Шапоренко С.Н.// «Гальперинские чтения-2008». Материалы VIII Ежегодной Международной Конференции "ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке"-М.: 21-24 окт. 2008. -С.86-97. 5. Ахтямов Р.А. Геологическая результативность интегрированной технологии НВСП и бурения на примере Западной части Оренбургской области./ Ахтямов Р.А., Ленский В.А., Адиев Р.Я., Бачурин Н.А., Шапоренко С.Н. // «Гальперинские чтения-2008». Материалы VIII Ежегодной Международной Конференции "ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке". М.: 21-24 окт. 2008. -С.97-102. 6. Ахтямов Р.А. Возможность выявления и оценки трещиноватости пород по данным неспециализированных наблюдений НВСП. / Ахтямов Р.А., Ленский В.А., Иванов С.А., Скачек К.Г., Осерская Ю.А. // Сборник тезисов 25 докладов XI-ой юбилейной международной научно-практической конференции "Геомодель-2009": Геленджик, 6-11 сентября 2009 [Электронный ресурс]: многопредмет.науч.журн. /Тезисы и публикации конференций EAGE, Geomodel 2009.-Режим доступа к сборн.: http://www.earthdoc.org. 7. Пахомов В.Ф. Некоторые аспекты прогнозирования нефтеперспективности геологических объектов по данным ВСП при поисках, разведке и разработке нефтяных месторождений. / Пахомов В.Ф., Ахтямов Р.А., Масагутов Р.Х., Салихова Ф.Х., Каждан Е.Г. // «Гальперинские чтения-2008». Материалы VIII Ежегодной Международной Конференции "ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке". М.: 21-24 окт. 2008. -С.80-86. 8. Пахомов В.Ф. Оптимизация информационного обеспечения геологоразведочных работ методами сейсморазведки на поздней стадии освоения нефтегазодобывающих регионов. / Пахомов В.Ф., Ахтямов Р.А., Масагутов Р.Х., Салихова Ф.Х., Каждан Е.Г. // «Гальперинские чтения-2008». Материалы VIII Ежегодной Международной Конференции "ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке". М.: 21-24 окт. 2008. -С.71-79. 9. Пахомов В.Ф. Информационное обеспечение поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа методом вертикального сейсмического профилирования в Республике Башкортостан. / Пахомов В.Ф., Ахтямов Р.А., Салихова Ф.Х.// Материалы VII межрегиональной научно-практической конференции. - Уфа, ноябрь 2008. -С.252-255. 26 Подписано в печать __.__.2010 г. Формат 60х84 1 . Усл.печ. л.1,51. Бумага офсетная 16 Гарнитура Times. Тираж 100 экз. Заказ № ___ Печать на ризографе. Отпечатано в типографии ООО «Лайм» Г. Уфа, ул. Новосибирская,2
