Использование дипольного акустического каротажа для оценки параметров пор и трещин карбонатных

Использование дипольного
акустического каротажа для
оценки параметров пор и
трещин карбонатных
коллекторов
Баюк И.О.*, Рыжков В.И.**
*ИФЗ
РАН,
**РГУ
нефти и газа
Введение в проблему
Наличие преимущественной ориентации трещин – залог успешной нефте- и
газодобычи
Субвертикальные трещины – причина анизотропии карбонатных
коллекторов, приводящая к расщеплению поперечных волн
Дипольный акустический каротаж –средство обнаружения эффекта
расщепления поперечных волн и, как следствие, выявления трещиноватых зон
Знание параметров трещин - объемной концентрации и формы - позволяет
определять проницаемость коллекторов
Теория эффективных сред - ключ к определению параметров трещин по
данным ГИС
Границы применимости метода для наклонных скважин и какой же выход
из положения за границами применимости метода?
Теория эффективных сред - ключ к определению
параметров трещин по данным ГИС
Скорости упругих волн в анизотропной среде зависят от направления
распространения волны, упругих постоянных и плотности :
Трансверсально-изотропная среда
V  f (n, C,  )
0
 C11 C12 C13

C
C
C
0
11
13
 12
C
C13 C33
0
C   13
0
0 C44
 0
 0
0
0
0

 0
0
0
0

Теория эффективных сред позволяет связать упругие
постоянные
с
параметрами внутреннего строения среды:
свойствами компонент,
их объемной концентрацией,
формой включений различных компонент,
ориентацией включений,
степенью связности включений
0
0
0
0
C44
0
0 

0 
0 

0 
0 

C66 
Модель карбонатного коллектора
Матрица
Ориентированные трещины
Хаотические поры
Матрица: минеральные зерна, остатки органического
вещества, закрытая и субкапиллярная пористость
Ориентированные трещины: эллипсоиды с
аспектным отношением, изменяющимся в интервале
[1е-5, А1]
Хаотически ориентированные поры: эллипсоиды с
аспектным отношением в интервале [А2, 1]
Распределение объема
пустот по аспектным
отношениям описывается
Бэта-распределением
Зависимость вида Бэта-распределения от параметров
P( F ) 
α = 1, d = 5
1
1
0.1
0.1
0.01
0.01
0.001
(  d )  1
F (1  F ) d 1
( )(d )
α = 1, d = 3
α = 1, d = 2
α = 1, d = 1
1
1.2
0.1
1
0.01
0.8
0.001
0.001
0.6
0.0001
0.0001
0.0001
0.4
1E-05
1E-05
1E-05
0.2
1E-06
1E-06
0
0.005
0.01
0
0.005
0.01
0
1E-06
0
0.005
Аспектное отношение трещин
0.01
0
0.005
0.01
Скорости упругих волн в карбонатном коллекторе с
субвертикальными трещинами
5.4
Трещины
5.3
Vp, км/с
Скважина

5.2
5.1
5
4.9
Емкость трещин = 0.5%
Пористость = 10%
d = 5 в Бэта-распределении
18
14
Sp 
Vmax  Vmin
100%
0.5(Vmax  Vmin )
2.9
12
10
8
6
4
Vs1
2.8
2.7
2.6
Vs2
2.5
2
0
15
30
45
60
75
90
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
3
Vs, км/c
Расщепление, %
16
0
2.4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Угол наклона оси скважины к плоскости трещин,
град
0
15
30
45
60
75
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
90
Зависимость поведения скоростей от правой границы
аспектного отношения трещин
Vp, км/с
Vs1 (Vsh), км/c
5.4
3.2
3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
5.3
5.2
5.1
Vp_rb005
5
Vp_rb008
4.9
Vp_rb01
4.8
0
0
15
30
45
60
75
90
15
30
Vs2 (Vsv), км/c
3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
15
30
60
75
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
Угол между осью скважины и плоскостью трещин,
град
0
45
45
60
75
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
90
90
Зависимость поведения скоростей от
распределения объема трещин по их форме
Vp, км/с
Vs1 (Vsh), км/c
5.4
3.2
5.3
3
5.2
2.8
5.1
Vp_al1_bet5
2.6
5
Vp_al1_bet3
2.4
4.9
Vp_al1_bet2
2.2
2
4.8
0
15
30
45
60
75
90
0
Угол между осью скважины и плоскостью трещин, град
15
30
3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
15
30
60
75
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
Vs2 (Vsv), км/с
0
45
45
60
75
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
90
90
Зависимость поведения скоростей от емкости
трещин
Vp, км/c
Vs1 (Vsh), км/c
5.6
3
5.4
2.8
5.2
5
4.8
Vp_crpor01
2.6
Vp_crpor05
2.4
Vp_crpor1
4.6
0
15
30
45
60
75
2.2
Vp_crpor08
90
2
0
Угол между осью скважины и плоскостью трещин,
град
15
3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
15
30
45
60
75
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
Vs2 (Vsv), км/c
0
30
45
60
75
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
90
90
Зависимость величины расщепления от емкости
трещин
35
Расщепление, %
30
25
20
15
10
5
0
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Угол наклона оси скважины к плоскости трещин, град
Split_crpor08
Split_crpor01
Split_crpor05
Split_crpor1
Решение обратной задачи по определению
параметров трещин и пор карбонатного коллектора
по данным ГИС
 VPt  VPe 

  
e

 VP 
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
m1
 Vst1  Vse1 

 
e

 Vs1 
m2
 Vst2  Vse2 

 
e

 Vs 2 
Входные параметры:
азимут трещин, угол между осью
скважины и вертикалью, азимут оси
скважины
(ГИС)
Vp, Vs1, Vs2 (ГИС)
Плотность
(ГИС)
Общая пористость
(ГИС)
Правая граница аспектного
отношения трещин
Левая граница аспектного
отношения пор
Скорости упругих волн и плотность
матрицы
m3


 Sp t  Sp e / 100

m4
Min
Выходные параметры:
1. Емкость трещин
2. Открытая пористость
3. Параметры Бэта
распределения для
формы трещин и пор
Результаты: зависимость истинного
расщепления от емкости трещин
Правая граница аспектного отношения трещин
18
0.001
16
Расщепление, %
0.004
0.008
0.01
14
12
10
8
6
Вертикальная скважина
4
2
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Емкость трещин, %
0.6
0.7
0.8
Результаты: гистограммы распределения емкости
трещин и объема пор по аспектным отношениям
1291 м, расщепление 17%
1286 м, расщепление 6%
1.E+01
1.E+01
1.E-01
1.E+00
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40
Объем пустот, %
Объем пустот, %
1.E+00
1.E-02
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-01 1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40
1.E-02
1.E-03
1.E-04
1.E-05
1.E-06
1.E-06
Интервал аспектного отношения
а)
Интервал аспектного отношения
б)
До аспектного отношения 1е-4 включительно ширина одного интервала аспектного отношения
равна 2.5е-5 (интервалы 1 – 4). Для аспектных отношений, больших 1е-4 и до 1е-3
включительно, ширина интервала составляет 1е-4 (интервалы 5 – 13). До аспектных отношений
0.01 включительно ширина интервала равна 0.001 (интервалы 14 – 22). До аспектного
отношения 0.1 ширина интервала составляет 0.01 (интервалы 23 – 31). Для интервалов 32 – 40
ширина интервала равна 0.1.
Результаты: номограмма для определения истинного
расщепления по кажущемуся расщеплению
Истинное расщепление, %
20
y = 0.0155x3
R2 = 0.9961
18
y = -0.0355x2 + 2.0582x
R2 = 0.9991
- 0.3039x2 + 3.9212x
25
20
y = -0.0099x2 + 1.45x
R2 = 0.9998
15
5
10
16
14
y = -0.0029x2 + 1.1695x
R2 = 1
12
10
y = 1.0333x
R2 = 1
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Кажущееся расщепление, %
5
10
15
20
25
Linear (5)
Poly. (10)
Poly. (15)
Poly. (20)
Poly. (25)
Цифрами на кривых показано значении угла наклона оси скважины к плоскости трещин
Результаты: восстановление истинного
расщепления и определение емкости трещин
Емкость трещин, %
0
0.5
1
2545
2550
2550
2555
2555
0.6
2560
2560
0.5
2565
2565
2570
2575
2570
2575
Емкость трещин, %
2545
Глубина, м
Глубина, м
Расщепление, %
0
20
40
y = 0.0002x2 + 0.0153x - 0.0061
R² = 0.9834
0.4
0.3
0.2
0.1
2580
2580
0
2585
2585
2590
2590
2595
Истинное
Кажущееся
2595
0
5
10
15
20
25
Восстановленное истинное расщепление, %
30
Скорости поперечных волн и расщепление в
карбонатном коллекторе, содержащем прослои глины
20
2.7
16
2.3
Расщепление, %
Vs, км/c
2.5
2.1
1.9
1.7
12
8
4
0
1.5
0
15
30
45
60
75
90
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
Vs2
0
15
30
45
60
75
90
Угол между осью скважины и плоскостью
трещин, град
Vs1
Угол, при котором расщепление становится равным нулю, уменьшается до 20 градусов
Выводы
Разработанный для карбонатных нефтяных коллекторов метод определения
по данным акустического каротажа объема и формы пустот (трещин и пор),
участвующих в движении флюида, применим, если угол наклона оси скважины
к плоскости трещин не превышает 33 градуса.
При наличии прослоев глины диапазон углов наклона оси скважины к
плоскости трещин, при котором метод применим, сужается и становится
равным 0 - 20 градусов.
Метод позволяет определять распределения емкости трещин и объемной
концентрации пор по их аспектным отношениям.
Метод дает возможность получить зависимость истинного расщепления от
кажущегося, а также зависимость емкости трещин от расщепления (истинного
и/или кажущегося). Данные зависимости могут использоваться для экспрессоценки емкости трещин по расщеплению, наблюдаемому при проведении
акустического каротажа в карбонатных нефтяных коллекторах.
Какой же выход из положения
за границами применимости
метода?
Использовать ВСП!!!
Спасибо за внимание!