Контроль за изменением положения контактов газ-нефть-вода в эксплуатационных скважинах: физические основы и необходимые условия применения

Изменение положения водонефтяного ВНК и газожидкостного ГЖК контактов, а также возникновение избирательного обводнения плас­тов в процессе разработки залежей нефти и газа могут контролироваться электрическими методами при бурении новых эксплуатацион­ных скважин в той части залежи, где предполагается текущее поло­жение контакта. В пластах, в которых нефть и газ вытеснены пласто­вой водой, значительно уменьшается электрическое сопротивление.

При замещении нефти пресной водой, закачиваемой при закон­турном или внутриконтурном заводнении пластов, определить кон­такт по изменению сопротивления не удается; но иногда обводнение пласта удается обнаружить по изменению аномалий U_СП. При обводнении пласта, залегающего среди глин, по всей мощности форма кривых U_СП зависит от соотношения электрических удельных сопротивлений пресной воды ρ_ПР и фильтрата бурового раствора ρ_Ф. Если ρ_ПР < ρ_Ф, аномалия U_СП против пласта отрицательная (относитель­но линии глин), а при ρ_пр > ρ_ф — положительная. Потенциал U_СП во вме­щающих глинах (линия глин) при этом одинаков. Если обводняется лишь подошвенная (кровельная) часть од­нородного пласта, примыкающего к глинам, потенциал U_СП против всего пласта одинаков, но наблюдается смещение линии глин относительно опресненной части пласта в отрицательную сторону. Форма аномалии кривой U_СП против однородного пласта с несколь­кими обводняющими слоями определяется лишь тем, какая вода на­ходится на контактах с вмещающими глинами. Характер обводне­ния внутренних прослоев мало влияет на форму аномалии U_СП.

Число новых бурящихся на месторождении в течение года скважин, в которых можно следить за контактом электрическими методами, сравнительно невелико, а после их крепления стальными колоннами дальнейшее наблюдение за перемещением контактов электрически­ми методами становится невозможным. Правда, эти наблюдения воз­можны при креплении скважин не проводящими электрический ток колоннами и применении индукционного и диэлектрического методов, однако такие обсадные колонны в настоящее время не имеют массово­го применения. Наконец, положение газонефтяного контакта электри­ческими методами определить не удается. Основными методами кон­троля за перемещением ГЖК и ВНК в обсаженных интервалах в на­стоящее время являются нейтронные методы.

Определение ВНК в большинстве модификаций нейтронных методов основано на аномальных нейтронных свойствах хлора, содержащегося в пластовых водах. Различие в показаниях ней­тронных методов против нефтеносного и водоносного пластов умень­шается с уменьшением хлоросодержания, т. е. с уменьшением пористо­сти пласта или минерализации пластовой воды. Достаточно надежно определить водонефтяной контакт по данным ННМ-Т и НГМ можно лишь в высокопористых коллекторах (k_П > 15 – 20 %) при минерализации вод не менее 150 — 200 г/л. При этом приме­нять лишь один НГМ (или один ННМ-Т) можно только в пластах, од­нородных по пористости и глинистости. В этом случае эффект на водонефтяном контакте, обусловленный различием содержания хлора, не маскируется колебаниями показаний за счет изменения водородосодержания (пористости и глинистости) пород. Совместное примене­ние НГМ и ННМ-Т позволяет выделить водонефтяной контакт в бо­лее неоднородных пластах. Это связано с тем, что изменение водоро-досодержания вызывает на диаграммах НГМ и ННМ-Т изменение одного знака, тогда как цри изменении содержания в породах хлора изменение на диаграммах может быть разного знака.

Другой способ учета и исключения влияния колебаний пористости или глинистости пласта на показания – это сравнение кривой НГМ (или ННМ-Т), зарегистрированных в разное время. Поскольку пори­стость и глинистость пород в процессе разработки месторождения не меняются, то правильно проэталонированные диаграммы, заре­гистрированные в разное время, расходятся лишь против интерва­лов, которые обводнились за время между двумя замерами. Если кривые не эталонированы в сопоставимых единицах; их совмещают против явно непродуктивного интервала путем изменения масшта­ба и смещения одной из кривых. Пример выделения обводнявшихся интервалов таким способом приведен на рис. 2, б, где совмещены два замера НГМ с двухлетним интервалом. В промежутке между дву­мя замерами обводнился интервал 1815 – 1817,5 м.

Для повышения надежности выделения пластов, изменивших свое насыщение между двумя замерами, проводят графическое сопостав­ление показаний двух замеров. По совокупности 20 — 30 то­чек для пластов с существенно различными показаниями НГМ и ННМ-Т и явно одинаковым насыщением проводят среднюю линию I и подсчитывают среднеквадратическое отклонение точек от нее о. Ниже и выше средней линии на расстоянии двух значений о прово­дят еще две линии II и III. Если точка для исследуемого пласта ле­жит в полосе между линиями II и III, то считается, что его насыще­ние между двумя линиями II и III, то считается, что его насыщение между двумя разновременными из­мерениями не изменилось. Если точ­ки для них лежат выше (для НГМ) или ниже (для ННМ-Т) этой поло­сы, то с вероятностью 95% пласт считается обводненным.

Импульсные нейтронные методы обладают большей чувствитель­ностью к содержанию хлора в поро­да и позволяют определять ВНК при минерализации пластовых вод вы­ше 40 — 50 г/л, а в благоприятных условиях — даже при минерализа­ции 20— 30 г/л. Положение контак­та четко отме­чается как по кажущемуся средне­му времени жизни нейтронов т, так и непосредственно по показаниям ИННМ при большом времени задер­жки (1,1 мс). Однако показания 1пп больше, чем t, подвержены влия­нию изменений «ближней зоны» и литологии пласта.

При больших колебаниях пористости или глинистости пород ИННМ комплексируют с методами НГМ и ННМ-Т (или ГМ и СП). Так, при резких изменениях k_П его значения по данным ННМ, ГГМ или другого метода ГИС сопоставляют с декрементом затухания плотности поля тепловых нейтронов λ. По совокупности точек для пластов с известным насыщением проводят линию λ, раз­деляющую продуктивные и водонос­ные пласты. Менее точно такую линию можно провести и теоретически, рас­считав зависимость λ_ВП = f (k_П) для водо­носных пластов и отклонение Δλ, – за счет изменения состава скелета и погрешностей измерений.

Для выделения пластов, обводняе­мых пресной водой (ниже 20 г/л при k_П = 30% и 50 — 70 г/л при k_П ≈ 10%), опи­санные способы непригодны. Такие пласты могут быть обнаружены путем закачки активированных растворов, избирательно проникающих в водонос­ную и нефтеносную части пласта.

В пластах, обводненных пресной водой, фильтрат соленого раство­ра, контактирующий с пресной пластовой водой, опресняется быст­рее по сравнению с нефтеносными пластами, в которых соленая вода в зоне проникновения сохраняется гораздо дольше. Поэтому, прово­дя измерения ИННМ или ИНГМ через время, достаточное для оп­реснения зоны проникновения в обводненных пластах, можно выде­лять нефтеносные части пласта по обратному эффекту, т. е. по более низкому значению среднего времени жизни нейтронов по сравнению с обводненными пластами.

Определение газонефтяного и газоводяного контактов нейтрон­ными методами основано на меньшем содержании водорода в газе по сравнению с водой и нефтью. Благодаря этому на диаграммах всех нейтронных методов газоносный пласт отмечается повышенными по­казаниями по сравнению с нефтеносными или водоносным пластами. Однако повышенными показаниями на диаграммах нейт­ронных методов отмечаются также и низкопористые (плотные) по­роды. Чтобы отличить их от более пористых газонасыщенных кол­лекторов, можно использовать данные других методов, зависящие от пористости (ГГМ-П или AM).