Способ оценки проницаемости горных пород
Изобретение относится к скважинным сейсмическим исследованиям, а более конкретно - к скважинным сейсмическим методам исследования коллекторских свойств горных пород. Целью изобретения является повышение точности оценки проницаемости, в том числе пород, залегающих на различной глубине в одной или различных скважинах, и с малыми значениями коэффициента проницаемости, а также оценка азимутальной анизотропии проницаемости горных пород с вертикальной трещиноватостью, повышение разрешенности исследований, обеспечение надежной привязки результатов к разряду скважины при высокой производительности способа. Цель достигается за счет одновременной регистрации амплитуд трубной волны и полного вектора скорости смещения на стенке скважины, по отношению которых для разных азимутов возбуждения судят о проницаемости и ее анизотропии. При этом в случае измерений на различнЬй глубине или в различных скважинах дополнительно определяют угол между направлением полного вектора скорости смещения и нормалью к плоскости пласта, а положение пункта возбуждения выбирают исходя из постоянства этого угла для цикла исследований. 5 Э.п.флы. 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4730624/25 (22) 16.08.89 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Производственное объединение "Татнефтегеофизика" (72) А.Н. Амиров и Е.И. Гальперин (53) 550.83(088.8) (56) Патент США hl. 4432077, кл. G 01 Ч 1/28, 1981. Huang С.F., Hunter 1.А. The tube-wave method of estimating In-sIty fracture permeability In fluid filled boreholes.— Geoexploratlon, 1984, ч.22, М 34, р.245-259, / (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОНИЦАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к скважинным сейсмическим исследованиям, а более конкретно - к скважинным сейсмическим методам исследования коллекторских свойств горных пород. Целью изобретения является повышение точности оценки проницаемости, в том числе пород, залегающих на разИзобретение относится к скважинным сейсмическим исследованиям, а именно к скважинным сейсмическим методам иссле дОвания коллекторских свойств горных по; род, Известны акустические способы непосредственной оценки проницаемости горных пород, основанные на измерениях амплитуд давления в трубной волне, распространяющейся по буровому раствору в стволе скважины. Недостатком этого способа является сильное влияние нестабильных условий возбуждения и интерференции различных тиttos волн на измеряемые значения амплитуд Ы 1712926. А1 личной глубине в одной или различных скважинах,.и с малыми значениями коэффициента проницаемости, а также оценка азимутальной анизотропии проницаемости горных пород с вертикальной трещиноватостью, повышение разрешенности исследований, обеспечение надежной привязки результатов к разряду скважины при высокой производительности способа. Цель достигается за счет одновременной регистрации амплитуд трубной волны и полного вектора скорости смещения на стенке скважины, по отношению которых для разных азимутов возбуждения судят о проницаемости и ее анизотропии. При этом в случае измерений на раэличн0й глубине или в различных скважинах дополнительно определяют угол между направлением полного вектора скорости смещения и нормалью к плоскости пласта, а положение пункта возбуждения выбирают исходя из постоянства этого угла для цикла исследований. 5 з.п.флы, 5 ил. давления и, соответственно, на оценки проницаемости. Этот способ не позволяет так- Q же оценивать азимутальную анизотропию Я проницаемости горных пород по данным из- Ос мерений в одной скважине. Наиболее блиаок к предлагаемоМу по )си технической сущности способ выделения проницаемых интервалов горных пород в разрезе скважины, основанный на регистрации распространяющихся по жидкости в стволе скважины трубных волн. генерируемых проницаемыми пластами горных пород на пересечении со скважиной в результате воздействия на эти горные породы продольной уйругой волны, возбуждаемой вблизи 1712026 30 45 дневной поверхности у устья скважины, Для регистрации трубных волн используют размещаемые в стволе скважины приемники давления. Амплитуду давления этих волн можно считать пропорциональной проницаемости генерирующих иэ пластов горных пород. Недостатком этого способа является трудность получения количественных оценок проницаемости, поскольку амплитуда давления в регистрируемых трубных волнах зависит также от условиИ возбуждения и часто искажается интерференцией с волнами других типов. Эти же факторы ограничивают возможности выделения проницаемых пластов с относительно низкими значениями коэффициента проницаемости. Способ также не предусматривает возможности изучения аЮимутальной аниэотропии проницаемости горных пород по данным измерений в.одной скважине. Кроме того, использование только источников, располагаемых вблизи дневной поверхности, ограничивает разрешающую способность получаемых данных для глубоко залегающих пластов ввиду сильного ослабления. Целью изобретения является повышеwe точности оценки проницаемости, в том числе пород, залегающих на различной глубине в одной или различных скважинах, и с малыми значениями коэффициента проницаемости, а также оценка азимутальной анизотропии проницаемости горных пород с вертикальной трещиноватостью, повышение разрешенности исследований, обеспечение надежной привязки результатов к разрезу скважины при высокой производительности способа. На фиг.1 показана схема размещения приемников давления и скорости смещения, а также пункта возбуждения относительно исследуемых пласта и скважины; на фиг.2 и 3 — схематические диаграммы сигналов на выходах приемников давления и скорости смещения соответственно; на фиг.4— схема взаимного расположения исследуемой скважины и пунктов возбуждения упругих колебаний при изучении азимутальной анизотропии проницаемости горных пород; на фиг.5- аналогичная схема для выделения пластов с относительно низкой проницаемостью. Способ осуществляют следующим образом. В исследуемый интервал разреза скважины 1 (фиг.1), в котором находится проницаемый пласт 2 горных пород, помещают установку, включающую несколько приемников 3 давления и размещенных рядом с ними прижимных трехкомпонентных приемников 4 скорости смещения; вблизи дневной поверхности у устья исследуемой скважины 1 в пункте 5 возбуждают упругие колебания, например, путем взрывов небольших зарядов взрывчатого вещества в мелкой скважине. Возбужденная продольная упругая волна 6, направление распространения которой показано стрелкой. достигает интервала исследований и воздействует на проницаемый пласт 2, который генерирует на пересечении со скважиной 1 трубную волну. распространяющуюся вверх и вниз по стволу скважины с характерной скоростью, обычно существенно меньшей скорости продольных волн в породах; возникающие в процессе распространения этих волн колебания давления жидкости в стволе скважины 1 и скорости смещения пород на ее стенках воспринимаются приемниками 3 и 4 и регистрируются. Сигналы. зарегистрированные приемниками давления, позволяют выделить фронты вступления продольной волны 6 и трубной волны 7, генерируемой пластом 2, На диаграмме сигналов приемников скорости смещения (фиг.3) выделяется практически только фронт 8 вступления продольной волны, поскольку вступления трубных волн прижимными приемниками скорости смещения почти не регистрируются. Выделив на диаграммах упомянутые волны, измеряют их амплитуды (в качестве амплитуды продольной волны используется амплитуда полного вектора скорости смещения) и вычисляют отношение амплитуды давления в трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смещения в продольной, волне, вызвавшей генерацию трубной волны, величину указанного отношения в дальнейшем используют в качестве относительной меры проницаемости горных пород. При необходимости изучения азимутальной анизотропии проницаемости, характерной для трещиноватых коллекторов с вертикальной трещиноватостью, используютсхему размещения пунктов возбуждения упругих колебаний, показанную на фиг.4. Равное удаление пунктов возбуждения 5-1-5-12 от устья исследуемой скважины 1 позволяет обеспечить одинаковый угол подхода продольной волны относительно . нормали к плоскости исследуемого пласта для всех пунктов возбуждения и тем самым сопоставимость получаемых оценок прони-цаемости. Расстояние пунктов возбуждения от устья скважины выбирают из условия обеспечения надежного измерения азимутальных углов подхода продольной волны. Необходимая точность достигается при yr1712926 Поскольку исследования азимутальной анизотропии проницаемости горных пород достаточно трудоемки, то для предварительного выделения объекта исследований и его точной привязки к разрезу целесообразно провести исследования всего разреза скважин или его достаточно больших интервалов вариантом предлагаемого. метода с возбуждением упругих колебаний непосредственно в стволе скважины на заданном фиксированном удалении от пунктов приема установкой, подобной установкам акустического ка ротажа. Кром е того (что существенно при значительной глубине залегания исследуемого пласта), размещение источника в скважине относительно близко от приемников позволяет значительно увеличить вертикальное разрешение получаемых данных. I лах отклонения от вертикали 10 и более. Оптимально удаление пунктов возбуждения 5-1-5-12 от устья скважины 1 составляет в этом случае обычно 0;2-0,5 глубины залегания исследуемого пласта, а угловая резни- 5 ца их положений порядка 10-30О, что обеспечивает достаточно отчетливое различие измеряемых величин. В случае вертикальной скважины 1 и близкого к горизонтальному залеганию исследуемого 10 пласта 2 можно ограничиться размещением пунктов возбуждения упругих колебаний в пределах 180 или даже 90О дуги окружности (5-1-5-7, 5-1-5-4); По результатам измерений строят диаграммы зависимости 15 отношения амплитуды давления к полному вектору скорости смещения от азимута пункта возбуждения, по которой и судят о сте пени и ориентации анизотропии проницаемости пород. 20 Для выделения пластов горных пород с низкими значениями проницаемости целесообразно использовать схему размещения пунктов возбуждения упругих колебаний, показанную на фиг.5, В этом случае упругие 25 колебания возбуждают поочередно в двух парах пун кто в 5-1-5-4 и 5-2 -5-5; азимуты 1 пунктов возбуждения в каждой паре различаются на 90О, сами пары сдвинуты одна относительно другой на 45". Вычисленные для 30 каждой из этих пар значения отношения амплитуды давления к амплитуде полного вектора скорости смещения вычитают, и если значения разности хотя бы для одной из пар отличаются от фоновых или друг от дру- 35 га, констатируют трещинную проницаемость пород в исследуемом интервале. При заранее известной ориентации системы трещин можно ограничиться одной парой пунктов возбуждения.- 40 В целом предлагаемый способ оценки проницаемости горных пород обладает большей:точностью и надежностью в срав- . нении с наиболее близкими к нему способами, основанными на регистрации только амплитуд давления трубных волн, а также позволяет оценивать азимутальную анизотропию проницаемости горных пород по данным наблюдений в единственной скважине, что невозможно сделать известными спосо-. бами. Информация же о проницаемостй яв- ляется весьма важной для правильной разведки и разработки нефтегазовых месторождений. Формула изобретения . 1.Способ оценки проницаемости горных пород, включающий выбор пунктов возбуждения за пределами интервала исследованйй горных пород, возбуждение упругих колебаний в среде, прием в интервале исследований волн давления в жидкости, заполняющей ствол скважины, выделение трубной волны, генерируемой проницаемым пластом горных пород на пересечении со скважиной, и измерение амплитуды этой волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки проницаемости, одновременно с приемом волн давления измеряют полный вектор скорости смещения пород на стенке скважины в том же интервале исследований, вычисляют отношения амплитуды давления в трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смешения пород на стенке скважины, по которому судят о проницаемости пород. 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что при оценке проницаемости пород, залегающих на различной глубине в одной или различных скважинах, дополнительно определяют угол между направлением полного вектора скорости смещения и нормалью к плоскости исследуемого пласта горных пород, а положение пункта возбуждения выбирают исходя из постоянства-этого угла для всего. цикла исследований. 3.Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью оценки азимутальной аниэотропии проницаемости горных пород с вертикальной трещиноватостью, упругие колебания возбуждают поочередно в нескольких равноудаленных в разных азимутальныx направлениях от устья исследуемой скважины пунктах на дневной поверхности или вблизи нее,.определяют отношения амплитуды давления в трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смещения по разным азимутам, а о степени анизотропии проницаемости судят по 1712926 Отличию максимальнОГО и минимального значений этого отношения. 4.Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при оценке горных пород с малыми значениями коэффициента проницаемости упругие колебания возбуждают поочередно в четырех пунктах, расположенных на равном удалении от устья исследуеMQA CK8BKHHbl с шагом . AO 830M 45, определяют разницу отношения амплитуды давления в трубной волне к амплитуде полного вектора скорости смещения для пар пунктов возбуждения, азимуты которых, отличаются нэ 9ОО, и при превышении по крайней мере одного из вычисленных результатов над их фоновыми значениями делают заключение о трещинной проницаемости исследуемого интервала горных пород. 5 5Способпоп1,отличающийся тем, что.- с целью повышения разрешенности исследований и надежной привязки результатов к разрезу скважины при высокой производительности исследований, упругие 10 колебания возбуждают непосредственно в скважине. 6. Способпоп.1, отл и ч а ю щи йс я тем, что между пуйктом возбуждения и интервалом приема располагают средство по15 давления трубных волн. 1712926 Составитель Н. Жукова . Редактор A. Маковская Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова с.г Заказ 536 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
