Способ определения трещинной пористости пород

 

Использование: в промысловой геофизике, в том числе при определении трещинной пористости пород в разрезе нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: в изучаемом разрезе проводят волновой акустический и гамма-гамма каротаж. По данным каротажа определяют коэффициент сжимаемости пород для двух значений плотности заполняющей скважину промывочной жидкости. При этом плотность увеличивают на 15 - 20% в зависимости от глубины скважины и допустимой величины давления гидроразрыва пород. Коэффициент пористости пород определяют с учетом коэффициентов сжимаемости пород, определенных по двум замерам, коэффициента сжимаемости матрицы (блока) и изменения плотности бурового раствора перед повторным исследованием.

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для определения трещинной пористости пород в разрезе нефтяных и газовых скважин.

Известен способ оценки трещинной пористости пород по данным электрического каротажа, проведенного при заполнении скважины растворами различной минерализации (метод "двух растворов") [1] . Недостатком указанного способа является его громоздкость, а также низкая точность и достоверность полученных данных из-за искажающего влияния на результаты повторных исследований непостоянства удельного сопротивления боковой части породы и невозможность обеспечения в реальных условиях бурения скважины при образующейся зоне кольматации сколько-нибудь полной смены в трещинах фильтратов буровых растворов.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения трещинной пористости К_пт по данным волнового акустического каротажа (ВАК) с регистрацией полного волнового сигнала и плотностичного гамма-гамма каротажа (ГГК) с использованием выражения для эффективной сжимаемости β _п коллекторов сложного типа [2] : β_п= К_пт˙β_т+β_м, (1) где β _п - коэффициент сжимаемости пластов, рассчитываемый через скорости распространения продольных и поперечных волн по ВАК и эффективную плотность пород, определяемую по ГГК; β _м - коэффициент сжимаемости матрицы (блока) породы, с наибольшей достоверностью определяемый по данным ВАК и ГГК в плотных нетрещиноватых участках разреза; β _т - коэффициент сжимаемости трещин, задаваемый приближенно.

Основным недостатком указанного способа является невысокая точность определений из-за отсутствия достоверных данных о коэффициенте сжимаемости трещин и методов его определения в реальных условиях залегания пород.

Целью изобретения является повышение точности определения трещинной пористости за счет более достоверной оценки коэффициента сжимаемости трещин в естественных условиях залегания исследуемых пород.

Цель достигается тем, что после проведения в скважине волнового акустического и плотностного гамма-гамма каротажа изменяют напряженное состояние горных пород в прискважинной зоне пласта (в зоне исследования) путем регулирования величины противодавления скважины на пласт, после чего замеры ВАК и ГГК повторяют.

Изменяя забойное давление в скважине, можно регулировать величины тангенциального и радиального напряжений на стенках. Поскольку на глубине в породе эффективными являются преимущественно вертикальные и субвертикальные трещины, то при изменении тангенциального (кольцевого) сжимающего напряжения будет изменяться их раскрытость (т. е. коэффициент трещинной пористости).

Зависимость величины коэффициента трещинной пористости от изменения давления определяется следующим уравнением [3] : K= K_птe, (2) где К_пт и К_пт' - соответственно коэффициенты начальной и текущей трещинной пористости; Δ Р - изменение давления в пласте (изменение противодавления на пласт).

В предлагаемом способе определение трещинной пористости пород базируется на решении системы уравнений 1-2: β_п= K_птβ_т+β_м β_п'= K_пт'β_т+β_м K_пт'= K_птe^-βтΔ^P, где β _п и β _п' - коэффициенты сжимаемости пород при двух режимах проведения исследований ВАК и ГГК (при различном противодавлении скважины на пласты).

Искомый коэффициент трещинной пористости при этом определится из выражения K_пт= (3) Экспериментальные и расчетные данные показывают, что наиболее достоверные результаты определения трещинной пористости при использовании предлагаемого способа достигаются в случае изменения противодавления на пласт перед повторным исследованием не менее, чем на 15% .

Существенным отличием заявляемого способа оценки трещинной пористости от прототипа является то, что путем проведения измерений в скважине волновым акустическим и плотностным каротажем при различном напряженном состоянии горных пород в зоне исследований (при различных противодавлениях скважины на пласт) осуществляется непосредственное определение коэффициента сжимаемости трещин в естественных условиях залегания пород, за счет чего существенно повышается точность определения их трещинной пористости.

На практике предлагаемый способ оценки трещинной пористости горных пород наиболее просто реализуется следующим образом.

После вскрытия исследуемого разреза при выполнении комплекса промыслово-геофизических исследований проводится волновой акустический и плотностной гамма-гамма каротаж. Затем плотность заполняющего скважину бурового раствора увеличивают на 15-20% (в зависимости от глубины скважины и допустимой величины давления гидроразрыва пласта) и исследования ВАК и ГГК повторяют. По результатам выполненных исследований определяют коэффициент сжимаемости пород при различном противодавлении скважины на пласты, и по формуле (3) рассчитывают величину трещинной пористости изучаемых пород.

Применение способа повышает точность определения трещинной пористости пород по данным геофизических исследований скважин, что обеспечивает более высокую достоверность оценки коллекторских свойств изучаемых отложений, снижает вероятность пропуска трещинных пластов и значительно сокращает непроизводительные затраты, связанные с испытанием плотных и непроницаемых участков разреза.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИННОЙ ПОРИСТОСТИ ПОРОД, заключающийся в проведении в изучаемом разрезе скважины волнового акустического и плотностного гамма-гамма-каротажа, расчете с использованием полученных данных о скоростях прохождения продольных и поперечных волн и эффективной плотности пород коэффициента сжимаемости пород β_п и определении на этой основе коэффициента трещинной пористойсти K_пт, отличающийся тем, что увеличивают плотность P заполняющей скважину промывочной жидкости на 15 - 20% в зависимости от глубины скважины и допустимой величины давления гидроразрыва пород, после чего повторяют исследования методами волнового акустического каротажа и плотностного гамма-гамма-каротажа, рассчитывают коэффициент сжимаемости пород β_пʹ по результатат повторного замера, а коэффициент трещинной пористости пород с учетом коэффициента сжимаемости β_м матрицы (блока) породы определяют по формуле
K_ПТ= ,
где Δ P - изменение плотности бурового раствора перед повторным исследованием.