Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Цитологический ряд и его промыслово-геофизическая характеристика

Цитологический ряд и его промыслово-геофизическая характеристика

19.10.2017

Острая необходимость в широком привлечении промыслово-геофизических данных к системно-литмологическим исследованиям (CЛИ) обусловлена еще двумя причинами.
Одна из них — фрагментарный отбор керна, чаще всего только из продуктивных горизонтов, усугубляющийся к тому же далеко неполным его выносом. Только по керну поисково-разведочных, а тем более эксплуатационных скважин воссоздать картину литмологического строения разреза НГБ ни практически, ни теоретически невозможно. К сожалению, бурение опорных скважин, которые могли бы дать полную информацию о строении разреза, практически прекращено.
Промыслово-геофизические исследования скважин дают непрерывную картину (характеристику) изменения физических свойств разреза, что чрезвычайно важно для системно-литмологических исследований. Это вторая причина обращения нефтяной литмологии к ГИС.
Поскольку системно-литмологические исследования основываются на послойном описании разреза, то при использовании ГИС необходимо принять одно допущение — породным слоем считать тело с более или менее однородной промыслово-геофизической характеристикой.
Выделение слоев различного вещественного (литологического) состава по ГИС базируется на выявлении связи физических свойств с их составом и отражением на различного рода каротажных диаграммах.
Следовательно, первая задача на пути системно-литмологических исследований по ГИС заключается в выявлении полного «сборного» лито-, логического ряда всего изучаемого разреза (или его части) по данным керна. Затем необходимо выявить комплекс признаков по ГИС, характеризующих каждую литологическую разность, каждый породный слой.
Поскольку понятие «литологический ряд» является весьма важным в рассматриваемой методике системно-литмологических исследований, необходимо дать определение. Несмотря на интуитивную ясность этого понятия, дать реальное определение непросто, поэтому приведенное ниже следует рассматривать в качестве рабочего (предварительного).
Литологический ряд — это ряд литологических тел (слоев), закономерно следующих друг за другом (сменяющих друг друга) в вертикальном разрезе (скважины, обнажения). Закономерная последовательность литологических разностей слоев обусловлена физико-химическими законами дифференциации осадочного (осаждаемого) вещества. При терригенном осадконакоплении действуют законы гравитации и динамики среды, а при химическом — физико-химические законы, приводящие к выпадению соединений в осадок. Как известно, в природе наблюдается смещение, объединение (переплетение) различных процессов, приводящих к осадконакоплению. «Закон дифференциации вещества» (Пустовалова) — не что иное, как попытка сформулировать основной принцип седиментации. Он не получил должного развития и даже поддержки, так как это задача не столько литологии, сколько литмологии, которой в то время еще не существовало.
Исследование керна нескольких тысяч глубоких скважин в центральной части Тюменской, Омской и Новосибирской областей позволяет достаточно уверенно наметить следующий литологический ряд пород и их основных разновидностей в составе юрских образований: 1) гравелито-галечники; 2) песчаники крупно- и среднезернистые; 3) песчаники мелко-и тонкозернистые или глинистые; 4) песчаники известковистые; 5) алевролиты; 6) алевролиты глинистые; 7) тонкое чередование (переслаивание) песчаников, алевролитов; 8) глины и аргиллиты «чистые», без примеси песчано-алевритового материала; 9) аргиллиты битуминозные; 10) аргиллиты в различной степени углистые; 11) угли. Кроме этих более или менee «чистых» разностей встречаются и их многочисленные разновидности, сочетания.
Для литологического расчленения, характеристики и корреляции мезозойского разреза ЗСП геофизические исследования скважин используются давно и успешно. Начиная с 1973 г. в СНПИГГиМСе и одновременно в Томском отделении СНИИГГиМСа (Е. Е. Даненберг и др.) для детального изучения юрского разреза ЗСП используется достаточно большой комплекс ГНС. Он включает: 1) стандартный каротаж (КС и ПС); 2) микрозондирование (М3); 3) гамма- и нейтронный гамма-каротаж (ГК, НГК); 4) кавернометрию (КВ); 5) индукционный каротаж (ПК); 6) акустический каротаж (АК). При изучении и анализе этих материалов обычно использовались детальные диаграммы масштаба 1:200.
Для каждой из вышеприведенных одиннадцати литологических разностей, составляющих ЛP, необходимо выработать эталонные характеристики по всем названным видам каротажа. Они вырабатываются на интервалах разреза, охарактеризованных керном, с последующим уточнением типа породы по шлифам и аналитическим данным.
Результаты интерпретации пород и их основных разностей сведены в табл. 2 и проиллюстрированы в монографии Ю.Н. Карогоднна и Е.А. Гайдебуровой. Из 19 встречающихся в разрезе породных разностей литологического ряда наиболееуверенно и однозначно выделяется 11 (см. табл. 2). Они охарактеризованы керном во многих скважинах и потому имеют надежные каротажные эталоны. Наиболее трудно распознаются по каротажным диаграммам литологические типы пород, относящиеся к переходным разностям от одной породы к другой (например, алевролиты, углистые аргиллиты); нет пока критериев определения известковистых плотных разностей пород, трудно различимы тонко- и среднезернистые песчаники и их глинистые разновидности и т. п.

Экспериментальными и лабораторными исследованиями установлено, что на форму и значения кривых различных видов промыслово-геофизических исследований влияют физические свойства и состав пород: плотность, гранулометрический состав, пористость, проницаемость, состав цемента, состав и величина включений и т. д.
При выделении песчаных слоев наибольший интерес представляют кривые стандартного каротажа (КС, ПС). Широкий диапазон колебаний значений кажущихся электрических сопротивлений обусловлен различием гранулометрического состава, цемента, степени литификации и вторичного преобразования пород. В общем случае для песчаников, как известно, характерны высокие кажущиеся сопротивления, которые зависят от их гранулометрии, плотности и состава цемента, и отрицательные аномалии на кривой НС, отражающие степень их проницаемости. Форма кривой ПС зависит главным образом от гранулометрического состава пород и типа цемента.
Для деления песчаников на типы и подтипы привлекались и другие виды промыслово-геофизических исследований, наиболее эффективным из которых следует считать микрокаротаж.
Мелко- и среднезернистые, и тем более крупнозернистые, хорошо отсортированные песчаники без примесей глинистого и алевритового материала с некарбонатным цементом на кривых стандартного каротажа характеризуются средним и высоким кажущимися сопротивлениями (10—15 Ом*м). При появлении карбонатных прослоев или карбонатного цемента они резко увеличиваются до 100 Ом*м и более. Кривая ПС выражена отрицательным минимумом против некарбонатной или наименее уплотненной части породы, и наоборот, против плотных разностей она отклоняется в сторону положительных значений.
Микрокаротаж — эффективный метод для выделения как хорошо проницаемых, так и плотных карбонатных либо преобразованных (сильно литифицированных метаморфизованных) разностей, которые на кривой КС характеризуются очень высокими значениями кажущегося сопротивления.
Если песчаник хорошо проницаем (а это часто присуще крупнозернистым, некарбонатным и неплотным разностям), то на кривых микрозондов наблюдается приращение между обеими кривыми (между градиент-и потенциал-зондами), причем тем больше, чем выше проницаемость породы. В случае очень плотных, непроницаемых либо карбонатных песчаников приращения между градиент- и потенциал-зондами отсутствуют, а значения сопротивлений на обоих зондах резко увеличиваются (до 500 Ом*м и более). Так обычно выглядят на диаграммах микрокаротажа известковистые и сильно уплотненные, литифицированные песчаники.
Однородные песчаные пласты с небольшими колебаниями гранулометрического состава характеризуются средними значениями кажущегося сопротивления и глубокими отрицательными аномалиями на кривой ПС с отклонением последней в сторону нулевых значений против частей пласта с более тонким гранулометрическим составом. На кривых микрозондов также низкие сопротивления и хорошо выраженные приращения между градиент- и потенциал-зондами. Изменение гранулометрического состава отражается на величине приращения. Если приращение между зондами микрокаротажа, а также форма и значение сопротивлений изменяются в пределах выделенного пласта, это может указывать либо на его неоднородность, либо на присутствие прослоев различной проницаемости.
Переслаивание песчано-алеврито-глинистых пород отмечается на кривых стандартного каротажа невысокими сопротивлениями (5—10 Ом*м) для алеврито-глинистых слоев и значительно более высокими — для пород песчаного состава. На кривой НC наблюдаются характерные минимумы у песчаных и алевритовых прослоев и отсутствие их у глинистых разностей. Кривые кажущегося сопротивления микрокаротажа резко и часто изменяются, что делает запись «пилообразной».
На кривых гамма-каротажа песчаники выделяются по низким значениям (4—6y) гамма-активности, зависящим от гранулометрии, состава цемента. Уменьшение гранулометрии и увеличение глинистости повышают естественную радиоактивность песчаников, поэтому при чередовании песчаных и глинистых пород против прослоев песчаников наблюдаются низкие значения ГК, против глинистых — более высокие. На кривой НГК — обратная зависимость: низкие значения характерны для глинистых (1—1,5у) более высокие — для песчаных (до 2у) разностей. Карбонатные части песчаников на кривой НГК отмечаются значительными максимумами. Карбонатный цемент песчаников увеличивает значения естественной гамма-активности.
Для песчаников характерно уменьшение диаметра скважины при ее проходке, причем эта величина зависит от степени проницаемости песчаников. Если они однородны и хорошо проницаемы, диаметр скважины будет значительно и равномерно уменьшаться по всему интервалу их мощности. Сильно «изрезанная» кривая кавернометрии свидетельствует об их неоднородности, наличии глинистых и карбонатных прослоев с различной степенью проницаемости. Трещиноватые песчаники могут обваливаться, что на кривой кавернометрии фиксируется увеличением диаметра скважины. Глинистые слабопроницаемые песчаники, а также известковистые и сильно уплотненные разности диаметр скважины не изменяют.
На кривой индукционного каротажа отмечаются невысокие сопротивления песчаников с карбонатным цементом, и наоборот, с появлением известковых прослоев сопротивления резко возрастают, приближаясь к бесконечности.
Песчаные породы на кривых акустического каротажа характеризуются высокими скоростями прохождения ультразвуковых волн. Повышенные содержания карбонатного материала еще более увеличивают их скорость, а глинистого, напротив, понижают. На кривых затухания наблюдается обратная связь. Для крупно- и среднезернистых песчаников свойственны высокие скорости и медленные затухания, такая же закономерность установлена и для сильно уплотненных разностей пород.
Алевролиты по своим физическим свойствам занимают промежуточное положение между песчаниками и аргиллитами, поэтому выделение их на кривых различных видов промыслово-геофизических исследований условно. Они характеризуются значительно меньшими электрическими сопротивлениями, чем песчаники, и несколько большими, чем глины и аргиллиты. Форма и величина аномалий на кривой ПС зависят от степени их проницаемости, но она. как правило, меньше, чем у песчаников средней проницаемости. Чаще всего алевролиты имеют очень слабые отрицательные аномалии. На кривых сопротивления микрокаротажа алевролиты выделяются нечетко, приращения между зондами небольшие либо вовсе отсутствуют, значения сопротивлений изменяются в небольших пределах. Алевролиты трудно отличить от слабопроницаемых глинистых песчаников. На кривых ГК и НГК они отмечаются средними значениями естественной гамма-активности, которая увеличивается с ростом в них глинистого материала. На кривых кавернометрии алевролиты чаще всего не выделяются, так как при их проходке диаметр скважины не изменяется.
Глинистые породы очень легко выделяются в разрезе по кривым стандартного каротажа (КС, ПС), что обусловлено их физическими свойствами — низкими электрическими сопротивлениями и отсутствием проницаемости. На кривых КС они характеризуются сопротивлениями до 5 Ом-м, на кривой ПС — отсутствием отрицательной аномалии, что соответствует нулю. На диаграммах ГК и ПГК аргиллиты выделяются по низким значениям наведенной гамма-активности и по высоким — естественной. На кривой каверномера глинистые породы часто дают увеличение диаметра скважины.
На кривых акустического каротажа глинистые породы характеризуются относительно низкими скоростями прохождения ультразвуковых волн. На кривых затухания наблюдается обратная связь: в глинистых породах затухание происходит значительно быстрее, чем в песчаниках и тем более в карбонатных породах. При увеличении плотности глинистых пород, появлении в них песчаного или углистого материала, повышении содержания рассеянного органического вещества и увеличении битуминозности промыслово-геофизическая характеристика аргиллитов изменяется, и для их диагностики требуются дополнительные промысловые исследования. Так, на диаграммах стандартного каротажа битуминозные аргиллиты характеризуются очень высокими электрическими сопротивлениями (более 125 Ом*м) и близкой к нулю кривой спонтанной поляризации, что не отличает их от обычных глинистых пород. На диаграммах микрокаротажа битуминозные аргиллиты отмечаются четкими пиками высокого сопротивления при полном совпадении потенциал- и градиент-зондов. Это делает их сходными с известковистыми и метаморфизованными породами с той разницей, что последние характеризуются кажущимися сопротивлениями более 500 Ом*м.
На кривых ГК и НГК битуминозные аргиллиты резко выделяются весьма высокими значениями, в отличие от обычных аргиллитов, которым свойственны высокие значения естественной и низкие — наведенной гамма-активности. Появление в битуминозных аргиллитах алевритового материала или небитуминозных разностей уменьшает значения естественной гамма-активности. Прослои карбонатов среди битуминозных аргиллитов отмечаются на диаграммах ГК и НГК глубоким минимумом по НГК. На кривой кавернометрии у битуминозных аргиллитов, в отличие от небитуминозных и углистых, диаметр скважин не увеличивается. На кривой индукционного каротажа битуминозные разности аргиллитов характеризуются очень высокими значениями кажущегося сопротивления.
Примесь в аргиллитах углистого материала также резко меняет их промыслово-геофизическую характеристику. Существенно увеличиваются значения кажущегося электрического сопротивления по сравнению с «чистыми» разностями аргиллитов, но они существенно ниже, чем у битуминозных разностей. Кривая ПС близка к нулевым значениям, но с увеличением углистого материала могут появляться слабые отрицательные аномалии. Наиболее эффективны для диагностики углистых аргиллитов кривые ГК и НГК. В отличие от аргиллитов, естественная гамма-активность в углистых аргиллитах уменьшается, и ее величина тем меньше, чем больше в породе углистого материала. Для углистых аргиллитов характерно значительное увеличение диаметра скважин, что на кривой кавернометрии интерпретируется как наличие больших каверн. Все разновидности аргиллитов на кривых акустического каротажа характеризуются низкими скоростями прохождения ультразвуковых волн и быстрым их затуханием.
Выделение в разрезе углей требует особой тщательности и внимания, так как их промыслово-геофизическая характеристика зависит не только от таких физических свойств, как плотность, зольность, степень катагенетического преобразования органического вещества, способность к проницаемости, прохождение электрического тока, но и в очень большой степени от количества и вида включений, типа перекрывающих пород. На кривых КС угли характеризуются очень высокими кажущимися сопротивлениями, близкими по значениям к битуминозным аргиллитам, реже — к известковистым разностям песчаников. С возрастанием степени катагенеза углей значение КС уменьшается, увеличение глинистости углей (зольности) также снижает их кажущиеся сопротивления.
Кривая ПС против угольных пластов далеко не всегда одинакова. Появление отрицательной аномалии зависит от плотности углей, количества глинистого материала, степени катагенеза, а также от состава вмещающих пород. Установлено, что пласты углей, залегающие среди песчаников, отмечаются на кривой ПС положительными аномалиями, и наоборот, пласты углей, залегающие среди глин, — отрицательными. Кривые микрозондов при выделении углей не являются определяющими, так как они не всегда однозначны. Наиболее эффективны при выделении углей диаграммы ГК и НГК, на которых угли безошибочно и однозначно выделяются по очень низким их значениям, причем минимум НГК несколько глубже, а кривая ГК как бы вложена в нее. При наличии глинистых примесей в углях на кривой ГК отмечается некоторое повышение значений гамма-активности. Показания каверномера — весьма хорошее дополнение к перечисленным выше промысловым исследованиям при выделении углей. На кривой KB они отмечаются большими кавернами, величина которых зависит от плотности пород, вмещающих пласты углей.

На кривой индукционного каротажа пластам углей соответствуют сопротивления, стремящиеся к «бесконечности». По диаграммам акустического каротажа слои угля четко выделяются по очень низким (минимальным) скоростям прохождения ультразвуковых волн и быстрым их затуханиям.
Таким образом, нами рассмотрена промыслово-геофизическая характеристика сравнительно простого литологического ряда разреза терригенных отложений.
В принципе, аналогичная процедура выделения литологических разностей и в разрезах иного типа: карбонатных, карбонатно-терригенных, галогенно-карбонатных и т. д.
Сконструировав и «собрав» литологический ряд и спрогнозировав разрез по данным геофизических исследований скважин, необходимо выделить циклиты, используя при этом четыре известных правила: направленности, непрерывности изменения существенных свойств от слоя к слою, характера графиков и двуединого строения.
Направленность выражается в смене одной литологической разности другой. Непрерывность — в смене одной литологической разности данного ЛP смежной. Если обозначить все литологические разности ЛP в виде последовательного ряда цифр (1, 2, 3, 4, 5 и т. д.), как это делали в своих работах Т.А. Иванов, И.А. Одесский, С.Л. Афанасьев и др., то непрерывность отразится в непрерывности числового ряда. Характер границ между породными слоями прямо связан с предыдущим свойством (признаком). Если ЛP непрерывный, то границы между породными слоями обычно постепенные, а в случае его разрыва (прерванности)— резкие. При этом чаще всего наблюдается следующая зависимость: чем больше «выпадает» литологических разностей, тем резче граница и выше коэффициент делитности. Исследователи, работающие с каротажным материалом, знают, что на диаграммах есть резкие «подрезанные» и «плавные» границы. Например, в монографии Ю.Н. Карогодина и Е.А. Гайдебуровой показаны разные типы границ по промыслово-геофизическим данным и керну. Условными знаками наносятся на изучаемый разрез типы границ.
Все это, с учетом двуединого строения целостной слоевой системы, служит основанием для выделения элементарных циклитов в разрезе скважины и определения их структурного типа. Достаточно подробно процедура выделения циклитов разного типа и ранга по ГИС описана на конкретных примерах юрских разрезов Западной Сибири.
Важнейшая задача ближайшего будущего видится в разработке достаточно надежных автоматизированных способов выделения циклитов в разрезах скважин по комплексу промыслово-геофизических данных. Наиболее быстро к решению данной задачи может быть приспособлена методика каротажа и интерпретации его данных фирмы «Шлюмберже», используемая за рубежом и в ряде нефтегазоносных районов нашей страны.