Ядерно-магнитный томографический каротаж (стр. 4 из 6)
Использование граничных значений обусловлено как объективными ( разные породы имеют различные распределения пор по размерам и релаксационную активность поверхности), так и субъективными причинами. Так, эффективная пористость определяется с использованием Кво, а величина последнего зависит от принятого давления вытеснения. Поэтому и положение границы «капиллярно–связанная – эффективная пористость» на оси Т2 будет зависеть от принятого давления вытеснения при определении Кво. Для стандартизации результатов в практике ЯМР используется величина давления 0,7 МПа (100 psi ), хотя можно оценить граничное значение Т2 при любом заданном давлении вытеснения.
Типовые граничные значения для выделения различных компонент пористости, приведены в таблице. Они достаточно стабильны, но для конкретных отложений могут уточняться по исследованиям на керне.
Таблица
Типовые интервалы Т2 для определения компонент пористости
| Компоненты пористости (типовые мнемоники) | Т2min (мс) | Т2max (мс) |
| Пористость глин Кп глин (MCBW) | 0 | 4 |
| Пористость, занятая капиллярно-связанной водой Кп кап – св. (MBVI) | 4 | Терригенный разрез – 33 Карбонатный разрез - 90 |
| Пористость, занятая остаточной водой Кп во при р = 0,7 Мпа | 0 | Терригенный разрез – 33 Карбонатный разрез - 90 |
| Эффективная пористость Кп эф (MFFI) при р = 0,7 Мпа | Терригенный разрез – 33 Карбонатный разрез – 90 | Конечное для спектра |
| Каверновая емкость (в карбонатах) Кп кав. | 750 | Конечное для спектра |
| Поровая емкость (в карбонатах) Кп пор | 0 | 750 |
| Полная пористость по ЯМК Кп ЯМК (MPHS) | 0 | Конечное для спектра |
Подобная методика определения компонент пористости применима для водонасыщенных пород. Присутствие углеводородов может вносить существенные погрешности, снижение которых возможно за счет использования специальных более сложных методик обработки результатов ЯМТК.
Проницаемость. Для оценки абсолютной проницаемости по данным ЯМТК используется два подхода.
Первый подход связан с применением широко используемых петрофизических связей типа Кво – Кпр, Кпэф – Кпр (и их зарубежных аналогов – моделей Тимура, Тимура- Коатса и др.). Расчет Кпр проводится по данным Кпэф, Кво, непосредственно определяемым по ЯМТК.
Во втором подходе используется непосредственно дифференциальный спектр ЯМТК, качественно отражающий структуру порового пространства. Расчет Кпр производится в рамках решеточной капиллярной модели пористой среды (см. рис.5) [6].
Флюидонасыщенность. Для качественных и количественных оценок насыщенности в зоне исследования ЯМТК используется информация двух и более измерений с различными параметрами последовательности CPMG. Технически задача сводится к совместному анализу нескольких спектров для каждой точки глубины. Методики количественных оценок находятся в стадии разработки и опробования и в настоящей статье не приводятся.
6. Выполнение каротажных работ
Настройка и эталонировка прибора производится с использованием эталонировочного устройства, которое представляет собой бочку с коаксиальными секциями, имитирующими область скважины и область породы. Область породы заполняется водой с добавкой CuSO4 для уменьшения времени продольной и поперечной релаксации. Эта область имитирует 100%-ную пористость.
Настройка прибора происходит в два этапа. На первом с помощью тестовых программ калибровки производится настройка частотной характеристики приемного тракта и частоты радиоимпульса. На втором этапе выбираются оптимальные значения радиоимпульсов, т. е. их длительность и амплитуда радиочастотного поля в зоне исследования. Настройка производится сопоставлением настроечных характеристик прибора, полученных путем математического моделирования, и экспериментальных данных.
Подготовка скважины. Учитывая большой диаметр прибора (155 – 165 мм вместе с отклонителями), исследования выполняются в скважинах с номинальным диаметром 190 мм и более. ЯМТК обычно выполняется после обязательного комплекса ГИС и перед производством работ ЯМТК проводится промывка скважины. В сложных условиях (неустойчивый ствол, наклонные скважины и др.) сначала проводится контрольный спуск шаблона, который по своим размерам и весу аналогичен скважинному прибору ЯМТК.
Проведение измерений. Для контроля движения прибора при спуско – подъемных операциях в последней модификации аппаратуры используется встроенный канал ГК. Измерения выполняются от подошвы к кровле интервала каротажа.
Выбор режима измерений определяется исходя из особенностей разреза. Как правило, основное измерение выполняется во всем интервале на одном режиме измерений, в перспективных интервалах могут выполняться дополнительные измерения с использованием других режимов.
Скорость каротажа обычно составляет 100 –150 м / час и обеспечивает шаг записи по глубине 20 см. При использовании специальных режимов измерений с увеличенными временами намагничивания или сложным набором импульсных последовательностей, а также при детализационных измерениях с шагом 10 см, скорость может уменьшаться до 50 м /час. При устойчивом стволе скважины возможно выполнение измерений на точках с остановкой на 1 – 3 минуты. В этом случае за счет накопления сигнала N измерений в
раз увеличивается соотношение «сигнал / шум», что повышает достоверность обработки.Контроль процесса измерений и обработка в реальном времени.Для последней модификации аппаратуры программное обеспечение регистрации реализовано в среде Windows.
Оперативный контроль работы прибора проводится по регистрируемым и выводимым на монитор текущим техническим параметрам : температура в различных участках скважинного прибора, напряжение радиоимпульсов, амплитудно – частотная характеристика и др.
В процессе каротажа производится экспресс-обработка релаксационной кривой с получением текущих значений полной и эффективной пористостей и распределения пористости по бинам. Помимо этих данных в процессе каротажа оператор наблюдает на экране дисплея поле зарегистрированных релаксационных кривых и текущую релаксационную кривую. При одновременном выполнении нескольких измерений (например, с различными временами раздвижки между импульсами TЕ,) реализовано совместное представление их результатов.
При наличии на буровой спутникового канала связи возможна непосредственная трансляция процесса каротажа с результатами обработки в реальном времени Заказчику. Объем информации, получаемой непосредственно в процессе каротажа, достаточен для принятия оперативных решений по технологии дальнейших работ в скважине (выбор интервалов и точек для специальных исследований ЯМТК, отбор керна сверлящим керноотборником, проб флюидов приборами гидродинамического каротажа и испытателями в открытом стволе).
7. Геолого – технологические характеристики исследованных разрезов
К настоящему времени ЯМТК выполнен в нескольких десятках опорных, разведочных и эксплуатационных скважин с различными геолого – технологическими условиями.
Характеристики скважин.Глубины подошвы интервалов каротажа находились в диапазоне 500 – 4500 м. Максимальный угол наклона скважин составил 27 град. При этом практически все исследованные за последний год эксплуатационные скважины имели угол наклона не менее 20 град.
Максимальная температурав подошве интервала каротажа составила 123 град. За счет невысокой скорости каротажа прибор работал при температуре более 100 град несколько часов. Максимальное гидростатическое давлениедостигало 60 мПа, что меньше расчетного для скважинного прибора. Воздухо-заполненный радиопрозрачный корпус в зоне размещения магнита и РЧ катушки выполнен по той же технологии, по которой были изготовлены корпуса приборов, успешно работавших в Кольской СГ-3 на глубинах более 11 км.
В одной скважине экстремальные показатели по сочетанию этих факторов составили: глубина – 4100 м, угол наклона – 26 град., температура – 123 град., давление – 46 мПа.
Характеристики бурового раствора. При исследованиях ЯМТК скважины были заполнены пресным глинистым буровым раствором ( УЭС = 0,2 – 2 Омм), за исключением одной, где использовался полимерный раствор с УЭС 0,05 Омм.
Электропроводящий буровой раствор "нагружает" радиочастотную катушку, уменьшая ее добротность, при этом уменьшается коэффициент передачи входных цепей прибора. Кроме того, уменьшается напряжение радиоимпульса на радиочастотной катушке, напряженность радиочастотного поля в области исследования и настройка прибора становится не оптимальной. Для контроля и управления этими процессами в приборе измеряется напряжение первого радиоимпульса и его значение передается на земную поверхность.
Хотя в исследованной скважине с УЭС бурового раствора 0,05 Омм его влияние было зафиксировано при каротаже по техническим параметрам, оно существенно не сказалось на результатах обработки данных .
Установлено, что практически всегда в буровом растворе присутствуют тонкодисперсные частицы металла. Они намагничиваются магнитом зонда и налипают на стенки скважинного прибора. По опыту работ максимальная толщина отдельных фрагментов налипшего слоя достигала нескольких сантиметров. Этот эффект чаще наблюдается при роторном бурении, чем при турбинном. Слой металла на стенках зонда качественно приводит к таким же явлениям, как и проводящий буровой раствор, и, в конечном счете, снижает отношение «сигнал/шум». Однако по полученным данным это снижение не носит критического характера для количественной обработки.