Способ определения аномально высоких поровых давлений в глинах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1731944 А 1 51)5 Е 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ СВ ся к нефтегазовой ожет быть исполь н аномально высо их количественной жин, поисках, раз рождений нефти и Изобретение относи геологии и геофизике и м зовано для выявления зо ких поровых давлений и оценки при бурении скв ведке и разработке мест ны ано- АВПД) в по дан- скважирота жа ы способы выявления зоких паровых давлений (енки величин давленийческих исследований вмер, электрического кап С. Е, апб ЗоЬпзоо 1 еогваОоп ргеззцг Известн мально высоглинах и оц ным геофизи нах, напри (см, Ноцв Е зт гп атоп К. гов(71) Институт проблем глубинных нефтегазовых месторождений АН АЗССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНОМАЛЬНО ВЫСОКИХ ПОРОВЫХ ДАВЛЕНИЙ ВГЛИНАХ(57) Использование: нефтегазовая геологияи геофизика, технология выявления и количественной оценки аномально высоких поровых давлений в глинах при бурениискважин, поисках, разведке и разработкеместорождений нефти и газа, Отбирают об 2разцы керна из слагающих буровой разрез глин, измеряют их пористость и интервальное время пробега упругих волн. Определяют интервальное время пробега упругих волн в матрице глин. Аппаратурой акустического каротажа измеряют интервальное время пробега упругих волн в пластах глин исследуемой скважины. Строят и аппроксимируют зависимость логарифма интервального времени пробега упругих волн в глинах и в их матрице от глубины для условий нормального уплотнения. Аномально высокие поровые давления в глинах на любой глубине качественно и количественно оценивают по отклонению фактической величины логарифма разности интервального времени пробега упругих волн в глинах и в их матри- ф це от линии нормального уплотнения. Положительный эффект; относительная ошибка Л определения уменьшается в 4-8 раз, С 2 ил., 3 табл,одбегчеб злае ргорегОез. - ,)оцгп. Рог. Тейп 1965. чо. 17, рр, 717-723). Показания метода наносятся на график, где по оси абсцисс откладывается значение логарифма удельного электрического сопротивления в глинах, а по оси ординат - глубина, а выделение зоны АВПД и оценку поровых давлений выполняют по отклонению истинного значения электрических параметров глин от значений, соответствующих нормальному уплотнению глин. Недостатком указанного способа является сложность, а иногда и невозможность обоснованного построения линии нормального уплотнения глин в связи с тем, что на удельное сопротивление глинсущественное влияние оказывает соленость поровых под.Наиболее близким по техническое сущности (базовым объектом и прототипом) является способ выявления зоны аномально 5 высоких поровых давлений в глинах и их оценки по данным акустического каротажа (см. Ноовап С. Е, апб Лойпзоп В. К. Езбвабоп о 1 1 огвабоп ргеззогез гов 1 одбегчеб зЬа 1 е ргорегс 1 ез. - ,3 оогп. Рог. 10 Тесйп 1965, чо 1. 17, рр. 717-723). В скважине, вскрывшей излучаемый разрез, с помощью стандартной аппаратуры акустического каротажа измеряют интервальное время пробега упругих волн в пла стинах глин. Строят график зависимости логарифма интервального времени пробега упругих волн в глинах от глубины, а зоны аномально высоких поровых давлений и величины давлений определяют по отклоне нию точек графика от значений, соответствующих нормальному уплотнению глин; при этом за значение логарифма интервального времени пробега упругих волн, соответствующее нормальному уплат нению глин для данной глубины, принимают его значение на прямой линии, аппроксимирующей зависимость интервального времени пробега упругих волн в глинах от глубины, 30Недостатком данного способа является то, что принимаемая за прямолинейную зависимость логарифма интервального времени пробега упругих волн в глинах (Ьт) от глубины Н, соответствующая нормальному 35 уплотнению глин, фактически таковой не является(см. Альбом палеток и номограмм для интерпретации промыслово-геофизических данных, - М.; Недра, 1984, рис, 135 на с. 166). Истинная зависимость д (Ьт) = 1(Н) является 40 криволинейной. Сопоставление фактических значений д (Ь 1) с аналогичными значениями неверно построенной эталонной зависимости приводит к ошибкам в оценках поровых давлений, несвоевременному вы явлению зон АВПД и, как следствие, к осложнениям и авариям в процессе проводки скважин.Целью изобретения является повышение точности определения аномально высо ких паровых давлений в глинах. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение интервального времени пробега упругих волн в глинах, слагающих разрез буровой скважи ны, сопоставление полученных значений со значениями, соответствующими нормальному уплотнению глин и определение пороговых давлений, из слагающих буровой разрез глин отбирают образцы керна, измеряют их пористость и интервальное времяпробега упругих волн, определяют по кернуинтервальное время пробега упругих волн вматрице глины, а при определении аномально высоких поровых давлений в качествепрогностического параметра используютразность интервальных времен пробега упругих волн в глинах и матрице глин.Осуществление способа стало возможным благодаря тому, что в результате промысловых и теоретических исследованийавторами было установлено, что при условии нормального уплотнения глин существует линейная связь между величинойлогарифма разности интервального времени пробега упругих волн в глинах Ь 1 и в ихматрице Ьь и глубиной залегания глин Н.Известно, что связь пористости глин сглубиной может быть представлена в виде(см. Еоз 1 ег . В., ЭВа 11 еп Н. Е, Емвагап о 1Рогвасоп Ргеззогез 1 гов Еесбса 5 игчеу -ойзЬоге 1.ошз 1 апа. - ,3. Рет,г. Тесйпо 1., 1966,чо 1. 18, М 2, р. 166-171),19 Кп = 9 Кп.о. - АН, (1)где А =ф(9 Упр - У) 19 е =сопзт.Здесь Кп, Кп,о, - пористость глин, соответственно, на заданной глубине Н и наземной поверхности;Р- коэффициент необратимого уплотнения породы; н - градиентнормального порового давления; 9 - ускорение силы тяжести; уп.ср, средняя плотностьпород в разрезе,Решая совместно с (1) используемую вакустическом каротаже формулу для оценкикоэффициента пористости на глубине Н (И нтенберг С. С., Дахкильгов Т. Д, Геофизические исследования в скважинах. - М.:Недра, 1982, с, 81);Ь-Ьс.(2)Ь 1 ж - Ьсмполучаем19(Ьт - Ь 1 м) = 9(Ьсо - Ьсм) - АН, (3)где Ьт, Ьсм, Ь тж и Ь со - соответственно,интервальное время пробега упругих волн впороде, в матрице, в жидкости и в породе наземной поверхности.Из формулы (3) следует, что зависимость9 (Ьт - Ьь) = 1(Н) является линейной, чтопозволяет по нескольким замерам в верхних интервалах любой скважины построитьточную эталонную прямую 19 (Ьт- Ьтм) = (Н),и по отклонению фактических значений1 д (Ь т - Ь йм) от эталонных качественно иколичественно оценивать АВПД на любыхглубинах.Предложенный способ обладает отличительными относительно прототипа существенными признаками (дополнительныезамеры пористости и Ьт в образцах глин идр,), обусловливающими его соответствиекритерию "новизна".Заявителю не известны способы, решающие поставленную задачу в полном объе,ме и обладающие признаками, сходными стеми признаками, которые отличают предложенное техническое решение от прототипа. Поэтому данное решение отвечаеттакже критерию "существенные отличия". 10На фиг, 1 приведена зависимость междуинтервальным временем пробега упругихволн Ь 1 и пористостью глин продуктивнойтолщи Южно-Каспийской впадины; на фиг.2 -для скв. 5 месторождения 28 Апреля изменение с глубиной интервального временипробега упругих волн, соответственно, длянормального и фактического уплотненияглин (кривые 1 и 1 ); разности интервального времени пробега упругих волн в глинах и 20в их матрице, соответственно, для нормального и фактического уплотнения глин (кривые 2.и 2); градиентов паровых давлений,соответственно, по прототипу и предлагаемому способам (кривые 3 и 4); расхождения, 25соответственно, поровых давлений и их градиентов по прототипу и предлагаемому способам (кривые 5 и б),Предлагаемый способ реализован наскважине М 5 месторождения имени 28 Ап- .30реля, находящегося в Южно-Каспийскойвпадине.Из скважин, вскрывших на различныхместорождениях разрез продуктивной толщи Южно-Каспийской впадины, были отобраны образцы глин и замерены ихпористость Кп по методу Преображенскогои интервальное время пробега упругих волнв образцах Ьт,Количество отобранных образцов по 40каждому месторождению и результаты замеров Кп и Ь 1 приведены в табл. 1.По данным табл. 1 построена зависимость Ьт от пористости глин, представленная на фиг. 1, и путем экстраполяции до 45значения коэффициента пористости, равного нулю, определено значение интервального времени пробега упругих волн в матрицеглин Ь ь, которое оказалось равным155 мкс/м. Полученная зависимость является статистически устойчивой с коэффициентом корреляции, равным 0,78.В исследуемой скважине М 5 месторождения им. 28 Апреля в интервале 750-980 м,где отсутствие АВПД не вызывает сомнений, был осуществлен 21 замер интервального времени пробега упругих волн вглинах, Результаты замеров и соответствующих им значений (Ьс - Ьъ) приведены в табл, 2. По данным табл. 2 построены эталонные линейные зависимости нормального уплотнения глин (фиг. 2) по прототипу(прямая 1) и предлагаемому способу (прямая2). Указанные зависимости статистическиустойчивы с коэффициентами корреляциисоответственно 0,90 и 0,94,Результаты последующих замеров Ьс исоответствующих им значений (Ь 1 - Ьсм) набольших глубинах представлены в виде фак 1тических зависимостей, соответственно, 1 и2 на фиг. 2.Количественная оценка паровых давлений осуществлялась по методу эквивалентных глубин; н 1Ра." = 9 дп,ср, Н - (9 дп.ср. - , 1 ср) Нэ, (4)где Р(") - аномальное пороговое давление нааглубине Н;Нэ - эквивалентная глубина, соответствующая нормальному пороговому давлению и снимаемая с эталонного графиказависимости д (Ьт - Ьъ) = 1 (Н) для предлагаемого способа и с графика 1 д Ь = 1 (Н) дляпрототипа;дп.ср., дп.ср. - средневзвешенные помощности значения плотности глин на глубинах Н и Нэ;ср - нормальный гидростатический градиент давлений;д - ускорение силы тяжести,Результаты определения паровых давлений на различных глубинах представленына фиг. 2 в виде графиков зависимости градиента порового давления от глубины дляпрототипа (ломаная 3) и предлагаемого способа (ломаная 4), а также зависимостей абсолютного расхождения поровых давлений(ломаная 5) и их градиентов (ломаная 6) попрототипу и предлагаемому способам,Как видно из фиг. 2, с ростом глубинырасхождение количественных оценок поровых давлений и их градиентов по прототипуи по предлагаемому способу увеличивается.Абсолютные значения этого расхождениядостигают, соответственно, по величинедавления - б МПа и по градиенту поровогодавления - 0,0118 МПам; относительнорасхождение достигает 150 и более. Для доказательства повышения точности определения АВПД по предлагаемому способу приведено сравнение количественных оценок поровых давлений по прототипу и по предлагаемому способу с манометрическими замерами пластового давления в пластах, непосредственно контактирующих с излучаемыми пластами глин, Результаты определения значений поровых давлений в скважине 5 приведены в табл. 3.1731944 20 25 30 35 40 50 55 Как видно из табл. 3, точность предлагаемого способа в скважине 5 месторождения им. 28 Апреля выше по сравнению с точностью прототипа в 4-8 раз.Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обеспечивается повышением точности выделения зон АВПД и количественной оценки давлений. Это будет способствовать безаварийной проводке скважин в условиях АВПД, уменьшению потерь времени на ликвидацию осложнений и аварий, снижению расхода материалов и транспортных расходов, приросту добычи нефти и газа в результате успешного освоения продуктивных пластов.Формула изобретения Способ определения аномально высоких поровых давлений в глинах, включающий измерение интервального времени пробега упругих волн в глинах, слагающих разрез буровой скважины, сопоставление полученных значений со значениями, соот ветствующими нормальному уплотнениюглин, и определение поровых давлений, о тл и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности определения давлений, из слагающих буровой разрез глин отбирают 10 образцы керна, измеряют их пористость иинтервальное время пробега упругих волн, определяют по керну интервальное время пробега упругих волн в матрице глин, а при определении аномальных высоких поровых 15 давлений в качестве прогностического параметра используют разность интервальных времен пробега упругих волн в глинах и матрице глин,1731944 х Ф .О. о О Ю 3 С" М С 3) ф СО СЧ СО о м сч сч о м - сл ч ч т- а ч СЧСЧа - СЧч -Ж с ъс о о 3- о 5 о с о М л л сО сч ю о) м сО (о Л 030 фСЧОСГО)О) СЧс т а -М - СЧ Л С ) М Л Л СО 3- С". ". солюфСЧ -соЛСЧ с Ф а о Г ЭМЛф -ОЗОЛСО СС 3 СЧ О) М М СЧ С 33 фФ 01 С 3 (ОЛ 3"Ч ЛЮС 3 ЛЛ о У ЛОВСЧфСЧОМЛ Г СЧ С 3 - - С 3 С а С 3 О Г ЮЛЛЛЮфс 3 сОЮ х 5 х т ф ЫЛ Л т Л О 3- М сО фсГЬЮСО -ЛС 3 -сО Л 3 ММ 3 ЛМЛС О ф Л О О СЧ М фСЧ СЧ СЧ с- сГ ф СЧ сТ 3 фСЛс ЛсГСОфЛСЧ Ч Д м м см сч - м счОЮООМСЧО 3 ф СЧ М О СТ СЧ ММ сф; Ок оХ С 3щ Оо ох тСЩа 3С 3 ОйБ Я О.За аз 1563 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10