Preview

Георесурсы

Расширенный поиск

Новые перспективы комплексной геологической интерпретации метода самопроизвольной поляризации в сочетании с электрическими методами в разрезах нефтяных месторождений Волго-Уральского региона и Западной Сибири

https://doi.org/10.18599/grs.2026.1.11

Содержание

Перейти к:

Аннотация

Использование метода самопроизвольной поляризации (ПС) в комплексе с методами электрического и электромагнитного каротажа для решения задач оценки характера насыщения коллекторов, определения карбонатности, глинистости и открытой пористости пород (в комплексе с методом естественной радиоактивности) сдерживается невысокой разрешающей способностью стандартной аппаратуры, осуществляющей регистрацию кривой ПС, отсутствием оценки качества записи кривой ПС и недостаточным развитием методического обеспечения для геолого-геофизической интерпретации метода ПС.

Особую проблему составляет регистрация кривой ПС в высокоомных карбонатно-терригенных разрезах Волго-Уральского региона. Метод селектированных потенциалов ПС, предложенный H.G. Doll (фирма Schlumberger) в 1950 году и опробованный на Ромашкинском месторождении Татарстана, так и не нашел широкого применения из-за трудностей методического характера.

Опытно-промышленные испытания аппаратуры биградиентного каротажа ПС (АБГК-ПС) в карбонатно-терригенном разрезе Волго-уральского региона и последующая обработка его материалов показали высокую информативность АБГК-ПС и предпосылки его использования в условиях, где практическое использование стандартного каротажа ПС исключено в виду его низкой информативности.

Показано, что запись диаграмм АБГК-ПС позволяет в рамках геологической интерпретации проводить оценку минерализации пластовой воды в карбонатно-терригенном разрезе, что важно для решения задач подсчета запасов углеводородов.

Приведен новый алгоритм комплексной интерпретации данных скважинной электрометрии и метода биградиентного (дивергентного) каротажа ПС для оценки подсчетных параметров (коэффициентов пористости и нефтегазонасыщенности), не требующий знания минерализации пластовой воды. Алгоритм реализован в ПО «РН-ПЕТРОЛОГ».

Для цитирования:


Кузьмичев О.Б., Белевцов Н.С. Новые перспективы комплексной геологической интерпретации метода самопроизвольной поляризации в сочетании с электрическими методами в разрезах нефтяных месторождений Волго-Уральского региона и Западной Сибири. Георесурсы. 2026;28(1):104–114. https://doi.org/10.18599/grs.2026.1.11

For citation:


Kuzmichev O.B., Belevtsov N.S. New Prospects for the Complex Geological Interpretation of the Spontaneous Polarization Method in Combination With Electrical Methods in the Sections of Oil Fields in the Volga-Ural Region and Western Siberia. Georesursy = Georesources. 2026;28(1):104–114. (In Russ.) https://doi.org/10.18599/grs.2026.1.11

Введение

В последние годы в результате накопления эмпирических данных и углубленного изучения петрофизической модели показаний метода самопроизвольной поляризации (ПС) выявлены новые возможности использования этого метода. Комплексирование метода ПС с методами радиоактивного и электромагнитного каротажа позволяет решать задачи оценки характера насыщения коллекторов и степени их обводнения (в комплексе с методом сопротивления), определения карбонатности, глинистости и открытой пористости пород (в комплексе с методом естественной радиоактивности). Совместная интерпретация указанных методов является важной составной частью комплексирования методов геологоразведочных работ при поиске и разведке нефти и газа (Поляков и др., 2023).

Использование метода ПС в его стандартной аппаратурной модификации сдерживается низкой разрешающей способностью, отсутствием алгоритмов оценки качества регистрируемой диаграммы ПС и недостаточным развитием теории метода ПС для его геолого-геофизической интерпретации.

Особую проблему составляет регистрация кривой ПС в высокоомных карбонатно-терригенных разрезах Волго-Уральского региона. Кривая ПС, записанная в скважине стандартной аппаратурой в высокоомном разрезе, малоамплитудная и слабо дифференцирована, что не позволяет выделять пласты в геологическом разрезе и существенно ограничивает использование кривой ПС для качественной и количественной интерпретации. В своей классической монографии Б.Ю. Вендельштейн (Вендельштейн, 1966) для исследования карбонатно-терригенных разрезов методом ПС поставил задачу увеличения степени использования диаграмм ПС при комплексной интерпретации данных промысловой геофизики карбонатного и карбонатно-терригенного разрезов.

Целью настоящих исследований являлось определение по данным геофизических исследований скважин таких подсчетных параметров, как минерализация пластовых вод и коэффициент нефтегазонасыщенности в карбонатно-терригенном разрезе Волго-Уральского региона.

Аппаратурно-методический подход

Для решения проблем, связанных с регистрацией кривой метода ПС в высокоомном разрезе, H.GDoll в 1950 году предложил метод селектированных потенциалов ПС (Doll, 1950). Метод был опробован на Ромашкинском месторождении Татарстана (Вендельштейн, 1966) и показал хорошую дифференцирующую способность в плане литологического расчленения разреза, но дальнейшая интерпретация его данных встретила затруднения методического характера.

С целью увеличения разрешающей способности аппаратуры, измеряющей потенциал ПС, и повышения ее информативных возможностей, был разработан метод биградиентного (дивергентного) каротажа ПС (Кузьмичев, 2006; Кузьмичев, Баймухаметов, 2004). Аппаратура биградиентного каротажа ПС (АБГК-ПС), реализующая указанный метод, представлена на рис. 1. Схема измерения потенциала ПС, первых и вторых разностных производных потенциала ПС представлена в таблице 1. Приняты следующие обозначения: U1, U2, U3, U4, U5 – потенциалы, регистрируемые с 1, 2, 3, 4 и 5 электродов, соответственно; ΔU1, ΔU2, ΔU3, ΔU4 – градиенты потенциалов ПС с расстоянием между электродами, указанными в скобках; DUПС потенциал ПС, измеряемый как разность потенциалов между электродом U4 и электродом N, удаленным на поверхность Земли (заземление); Δ12Uпс и Δ22Uпс  вторые разности потенциалов, измеряемые между соответствующими электродами, как указано в таблице. Внутреннее сопротивление измерительной схемы АБГК-ПС составляет 800 кОм, у стандартной аппаратуры ПС – ≤ 400 кОм. Диапазон измерения от –500 мВ до +500 мВ. Измерения, проведенные АБГК-ПС, позволяют провести оценку качества кривой ПС. Алгоритм оценки качества записи кривой ПС осуществляется в комплексе с методами электрического и электромагнитного каротажа (Кузьмичев, 2006).

Рис. 1. Аппаратура биградиентного каротажа ПС (АБГК-ПС)

 

Табл. 1. Схема измерения АБГК-ПС

 

В общем случае регистрируемое в скважине естественное электрическое поле состоит из трех частей (Исламгалиев и др., 2012):

1. электрическое поле, создаваемое потенциалом двойного электрического слоя, образующегося за счет адсорбции ионов одного знака на границах твердой и жидкой фаз (так называемый адсорбционный потенциал);

2. электрическое поле диффузии раствора солей при различной концентрации в буровом растворе и флюиде, заполняющем поры горных пород; диффузионный потенциал зависит от разности чисел переноса анионов и катионов и существует только в неравновесном состоянии, в равновесном состоянии он равен нулю;

3. электрическое поле течения (фильтрации флюида в проницаемых породах), создаваемого течением флюида из проницаемых пород в скважину при положительном дебите и возникающее за счет превышения пластового давления над гидростатическим.

Диффузионный потенциал и адсорбционный потенциал образуют единый диффузионно-адсорбционный потенциал. Расчеты показывают, что величина скачка диффузионного потенциала при наиболее вероятных значениях чисел переноса Δn ϵ [0;0,5] составляет единицы или первый десяток милливольт (Исламгалиев и др., 2012).

Величина фильтрационных потенциалов обычно мала и оказывает влияние на кривую ПС, когда электропроводность пласта мала: σ ≤ 1 Cм/м (Кормильцев, Ратушняк, 2007). При высокой скорости фильтрации флюида из пласта в скважину и значительных дебитах пластовой воды потенциал фильтрации все же может составлять существенную величину и создавать заметный вклад в электрический потенциал, измеряемый на оси скважины методом ПС. Но в нашем случае, когда измеренный потенциал ПС равен 291 мВ, вклад порядка даже 20 мВ при дебите 20 м3/ сут не внесет существенной погрешности в определение минерализации пластовой воды (Исламгалиев и др., 2012).

Таким образом, основной вклад в потенциал ПС, измеряемый на оси скважины в карбонатно-терригенном разрезе, вносит диффузионно-адсорбционный потенциал (Кузьмичев, 2006).

Результаты интерпретации

На рис. 2 приведен планшет с результатами регистрации АБГК-ПС в терригенной части разреза, вскрытого скв. 103 Восточно-Терновского месторождения (Саратовская обл.). В карбонатно-терригенном разрезе кривая ПС, записанная стандартной аппаратурой Э1 (кривая красного цвета на крайнем слева треке), имеет слабую дифференцированность и не имеет достоверной «линии глин». Указанные причины приводят к невозможности ее использования для количественной геолого-геофизической интерпретации.

Рис. 2. Планшет с результатами регистрации АБГК-ПС при опытно-промышленных испытаниях в скв. 103 Восточно-Терновского месторождения (Саратовская обл.), терригенная часть разреза: SP – кривая потенциала ПС, записанная стандартной аппаратурой Э1; Ups – кривая потенциала ПС, записанная аппаратурой АБГК-ПС; U1 – первый градиент потенциала ПС (расстояние между электродами 0,4 м); U2 – второй градиент потенциала ПС (расстояние между электродами 0,4 м); U3 – градиент потенциала ПС (расстояние между электродами 0,8 м); U4 – градиент потенциала ПС (расстояние между электродами 1,6 м); GK – естественный гамма-каротаж; NGK – нейтронный гамма-каротаж; N11M0 – потенциал-зонд; BK – трехэлектродный зонд БК; A2M0 – двухметровый зонд БКЗ. Запись ГИС проведена ООО «Специальные геофизические системы» (г. Саратов).

 

Кривая ПС, записанная аппаратурой АБГК-ПС (кривая синего цвета на крайнем слева треке), хорошо коррелирует с кривой гамма-каротажа (ГК) и имеет «идеально» выдержанную «линию глин», позволяющую уверенно рассчитать амплитуду ПС, равную –291 мВ, для дальнейшей интерпретации. Отметим, что проведение «линии глин» по кривой ПС, записанной аппаратурой АБГК-ПС, хорошо контролируется «линией глин» по кривой ГК. Кроме того, по экстремумам градиентов ПС (средний трек на планшете) можно четко провести разбиение разреза на литологические разности. На глубине 2468,2–2499,0 м расположен водонасыщенный пласт толщиной 30,8 м.

Для оценки удельного электрического сопротивления (УЭС) пластовой воды по данным метода ПС воспользуемся палеткой Silva – Bassiouni (SilvaBassiouni, 1985). Для оценки УЭС пластовой воды по палетке Silva – Bassiouni необходимо знать значение статического потенциала ΔЕпс. Одним из авторов настоящей статьи была решена обратная задача метода ПС для введения поправок в кривую ПС за УЭС скважины ρс, зоны проникновения бурового раствора ρзп и пласта ρп, незатронутого проникновением бурового раствора и расчета статического потенциала ΔЕпс (Кузьмичев, 2006; Кузьмичев и др., 2019; Кузьмичев и др., 2023).

При толщине пласта 30,8 (м) поправка за толщину пласта и омически-геометрический фактор равна единице и, следовательно, ΔЕпс ≅ ΔUпс. Определим удельное электрическое сопротивление пластовой воды или минерализацию пластовой воды на глубине 2480 м. Удельное электрическое сопротивление бурового раствора равно 1,12 Ом∙м, температура на глубине 2500 м составляет 88 0С. По палеткам (Методические рекомендации…, 1990) определяем удельное электрическое сопротивление фильтрата бурового раствора ρф = 0,8 Ом∙м. На рис. 3 представлена расширенная по диапазону Епс палетка для определения УЭС пластовой воды по методу Silva – Bassiouni.

Рис. 3. Расширенная по диапазону Епс палетка для определения УЭС пластовой воды по методу Silva – Bassiouni

 

Палетка была расширена путем экстраполяции влево и вправо в соответствии с диапазоном измерения АБГК-ПС.

Процедура использования палетки следующая.

1. По палетке (Методические рекомендации…, 1990) для значения УЭС бурового раствора ρс = 1,12 Ом∙м при плотности бурового раствора 1,2 г/см3 получим УЭС фильтрата бурового раствора ρф = 0,8 Ом∙м.

2. Входим в палетку, представленную на рис. 3, по оси ρф со значением 0,8 Ом∙м и проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, соответствующей температуре пласта 88 0С. От точки пересечения опускаем вертикаль на ось Епс. Находим Епс = 200 мВ.

3. С каротажной кривой АБГК-ПС, против водонасыщенного пласта D-kn-ps, снимаем значение Епс ΔUпс = –291 мВ. Складываем найденное по палетке значение 200 мВ со значением амплитуды ΔUпс = –291 мВ и получаем –91 мВ.

4. От точки –91 мВ на оси абсцисс проводим вертикаль до пересечения с кривой, соответствующей температуре 88 °С, а затем от точки пересечения проводим горизонталь до точки пересечения с осью ординат ρв и находим значение ρв ≅ 0,016–0,017 Ом∙м.

На рис. 4 приведена встроенная в программный комплекс «РН-Петролог» палетка для определения минерализации пластовой воды по значению УЭС пластовой воды и температуре пласта. Расчёт минерализации при ρв  0,016 Ом∙м и температуре пласта 88 °С равен 244,4 г/л, расчет минерализации при ρв  0,017 Ом∙м равен 222,8 г/л. Таким образом, минерализация пластовой воды в девонских отложениях D-kn-ps составляет от 222,8 до 244,4 г/л.

Рис. 4. Палетка для определения минерализации пластовой воды по значению УЭС пластовой воды и температуре пласта, встроенная в программный комплекс «РН-Петролог»

 

По данным (Клычев, Гонтарев, 2018), «в пределах продуктивных пластов клинцовского горизонта минерализация пластовых вод изменяется в пределах 226,0–241 г/л, среднее значение 234 г/л, температура в интервале продуктивного пласта 88 °С. Сопротивление пластовых вод принято равным 0,018 Ом·м». В выделенной красным кругом области на карте гидрохимии подземных вод (рис. 5) с точками отбора проб воды и значениями их минерализации находится скважина 103 Восточно-Терновского месторождения.

На рис. 6 приведены результаты регистрации АБГК-ПС в карбонатной части разреза, вскрытого скв. 103 Восточно-Терновского месторождения (Саратовская обл.). Кривая ПС, записанная стандартной аппаратурой Э1 (кривая красного цвета на крайнем слева треке), не информативна: не выделяет литологические разности и малоамплитудная. Кривая ПС, записанная аппаратурой АБГК-ПС (кривая синего цвета на крайнем слева треке), хорошо коррелирует с кривой нейтронного гамма-каротажа (НГК), а по экстремумам градиентов ПС в карбонатной части разреза можно уверенно выделять литологические разности.

Рис. 5. Карта гидрохимии подземных вод додевонско-среднедевонского (домуллинского) водоносного комплекса на территории Саратовской области (Клычев, Гонтарев, 2018): 1 – точка отбора пробы воды и ее минерализация, г/л; 2 – изоминера пластовой воды, г/л; 3 – участок развития сульфатных вод; 4 – границы крупнейших тектонических элементов: А – Воронежская антеклиза, Б – Рязано-Саратовский прогиб, В – Волго-Уральская антеклиза, Г – Прикаспийская мегавпадина.

 

Рис. 6. Планшет с результатами регистрации АБГК-ПС при опытно-промышленных испытаниях, скв. 103 Восточно-Терновского месторождения (Саратовская обл.), карбонатная часть разреза (измерения проведены ООО «Специальные геофизические системы» (ООО «СГС»), г. Саратов). Обозначения кривых те же, что и на рис. 2.

 

Из положений петрофизики известно, что в карбонатах петрофизический параметр «глинистость терригенных пород» заменяется на параметр «нерастворимый остаток». Обратим внимание, что максимумы кривой ПС (АБГК-ПС) лежат на одной вертикальной линии, которую условно можно назвать «линией нерастворимого остатка», по аналогии с «линией глин» в терригенных породах. Интересно отметить, что в карбонатной части разреза, где показания ГК теряют свой физический смысл, «линия нерастворимого остатка» контролируется показаниями метода НГК. Но возникает вопрос: как определить потенциал нерастворимого остатка по данным ГИС? Этот фундаментальный вопрос будет являться одним из направлений дальнейшей работы. Как нам представляется, вопрос определения потенциала нерастворимого остатка напрямую связан с определением ионной емкости поглощения карбонатных пород.

По аналогии с терригенной частью разреза, для оценки удельного электрического сопротивления пластовой воды карбонатной части разреза по данным метода ПС воспользуемся палеткой Silva – Bassiouni (SilvaBassiouni, 1985) (рис. 3). Рассмотрим карбонатный водонасыщенный пласт на глубине 2041,0–2054,0 метра, толщиной 13 метров. При таких толщинах поправка за омически-геометрический фактор равна 1 и ΔUпс  ΔЕпс = 229,1 мВ. Воспользуемся, как и в терригенной части разреза, расширенной палеткой для определения УЭС пластовой воды по методу Silva – Bassiouni и реализованной в программном комплексе «РН-Петролог». В самой скважине замеры температуры по стволу скважины не проводились. Анализ термограмм, приведенных на рис. 7 (Христофоров и др., 2005), показал, что скважина № 1 Западно-Языковской площади расположена в зоне Рязано-Саратовского прогиба (на рис. 9 обозначена как Б) и отделена от скважины 103 Восточно-Терновского месторождения естественным водоразделом р. Волга. Прикаспийская мегавпадина (на рис. 9 обозначена как Г), для северо-западной части которой была построена термограмма, представленная на рис. 8 (Астахов, 2015), отделена от скв. 103 Восточно-Терновского месторождения, расположенной в зоне Волго-Уральской антеклизы (на рис. 9 обозначена – В), тектонической границей. Использовать эту термограмму для оценки температуры пласта также не представляется возможным.

Рис. 7. Термограммы скважин: Ямашинская № 2092, Ново-Елховская 20009 (Татарстан), Западно-Языковская № 1 (Саратовская обл.), Сагиз № 1 (Прикаспийская впадина), Нагутская № 2 (Предкавказье) (Христофоров и др., 2005)

 

Рис. 8. Характер региональной термограммы для северо-западной части Прикаспийской впадины по (Астахов, 2015)

 

Рис. 9. Карта гидрохимии подземных вод дотульского (верхнедевонско-нижневизейского) водоносного комплекса на территории Саратовской области: 1 – точка отбора пробы воды и ее минерализация, г/л; 2 – изоминера пластовой воды, г/л; тип воды по В.А. Сулину: 3 – хлоридно-кальциевый, 4 – сульфатно-натриевый; 5 – территория развития сульфатных вод (SO4·100/Cl > 1); 6 – границы крупнейших тектонических элементов: А – Воронежская антеклиза, Б – Рязано-Саратовский прогиб, В – Волго-Уральская антеклиза, Г – Прикаспийская мегавпадина; 7 – участок отсутствия водонапорного комплекса (Клычев, Гонтарев, 2018).

 

Поэтому для расчета температуры пласта был выбран градиент температуры 2 °C на 100 м. Исходя из того, что температура пласта на глубине 2500 м принималась равной 88 °C, температура пласта на глубине 2040 м равняется примерно 78 °C. По палетке Silva – Bassiouni УЭС пластовой воды равняется примерно 0,018–0,019 Ом∙м. Тогда средняя минерализация по NaCl равна 230,6 г/л, что попадает в область отобранных из скважин и измеренных проб пластовой воды (см. выделенную область на карте гидрохимии подземных вод, рис. 9).

Оценка характера насыщения и расчет Кнг

Основные начальные извлекаемые запасы (НИЗ) Шкаповского месторождения Республики Башкортостан находятся в пластах терригенной толщи девона (Лозин, 2019).

На рисунке 10 приведен пример оценки насыщенности коллектора в девонских отложениях Шкаповского месторождения по (Вендельштейн, 1966). Он предложил оценивать характер насыщения коллекторов по палетке Епс = f(ρзп/ρп), где Епс – статический потенциал ПС, ρзп – УЭС зоны проникновения фильтрата бурового раствора в пласт, ρп – УЭС коллектора, незатронутого проникновением бурового раствора. Конечно, в 60-х годах XX века статический потенциал Епс он рассчитывал по сильно ограниченной серии палеток поправок в измеренную кривую ПС, полученных на электроинтеграторе МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. УЭС зоны проникновения и пласта определялись по палеткам ВНИИГеофизики.

Рис. 10. Пример оценки насыщенности коллектора в девонских отложениях Шкаповского месторождения Республики Башкортостан из классической монографии Б.Ю. Вендельштейна (Вендельштейн, 1966): 1 – граница областей, соответствующих водоносным и нефтеносным коллекторам; 2 – граница области неоднозначности.

 

Авторами настоящей статьи на основе разработанной теории самопроизвольной поляризации в нефтегазоразведочных скважинах в неоднородных по удельным электрическим сопротивлениям (УЭС) средах была решена прямая и обратная задачи методов ПС и многозондового ИК для введения поправок в кривую ПС за УЭС скважины ρc, зоны проникновения бурового раствора ρзп и пласта ρп, незатронутого проникновением бурового раствора и расчета статического потенциала Епс (Кузьмичев, 2006; Кузьмичев и др., 2023).

Методика оценки характера насыщения, предложенная Б.Ю. Вендельштейном, была проверена для терригенных отложений Западной Сибири. На рис. 11 приведен пример оценки характера насыщения коллектора сопоставлением параметров Епс и ρзп/ρп для юрских отложений месторождения Широтного Приобья Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (НГП). Рисунок 11 построен по данным исследования керна и данным интерпретации ГИС, приведенным в таблицах 2 и 3.

Рис. 11. Пример оценки насыщенности коллектора сопоставлением параметров Епс и ρзп/ρп, верхнеюрские отложения месторождения Широтного Приобья Западно-Сибирской НГП: 1 – граница областей, соответствующих водоносным и нефтеносным коллекторам; 2 – граница области неоднозначности

 

Табл. 2. Результаты интерпретации данных ГИС низкоомных и низкопроницаемых коллекторов юрских отложений месторождения Широтного Приобья Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, скважина № 1

 
Табл. 3. Результаты интерпретации данных ГИС низкоомных и низкопроницаемых коллекторов юрских отложений месторождения Широтного Приобья Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, скважина № 2

 

Алгоритм оценки характера насыщения осуществляется следующим образом. Откладывают на осях абсцисс и ординат (рис. 11) значения (Епс и ρзп/ρп), соответственно, для нефтенасыщенных (табл. 2) и водонасыщенных (табл. 3) пластов. Минимальное значение (Епс и ρзп/ρп), соответствующего водонасыщенному пласту, соединяют с точкой (0, 1) и проводят границу «нефть – вода». Таким образом, точки с координатами (Епс и ρзп/ρп), лежащие выше границы «нефть – вода», относятся к водонасыщенным коллекторам, а точки, лежащие ниже границы, – к нефтенасыщенным коллекторам. В таблицах 2 и 3 приняты следующие обозначения: Нэф – эффективная толщина коллектора; Епс – статический потенциал самопроизвольной поляризации; ρп – удельное электрическое сопротивление пласта; ρзп – удельное электрическое сопротивление зоны проникновения бурового раствора в пласт; Кп – коэффициент пористости; Кпр – коэффициент проницаемости; Кв – коэффициент водонасыщенности; Кнг – коэффициент нефтенасыщенности.

Для расчета коэффициента нефтегазонасыщенности Кнг в глинистых низкопроницаемых и низкоомных коллекторах была получена функциональная зависимость W = f(Епс), где Wп – объемная влажность, равная произведению коэффициента пористости на коэффициент остаточной водонасыщенности; Епс – значение статического потенциала ПС, рассчитываемое по комплексной интерпретации данных метода ПС и электрометрии скважин (Кузьмичев, 2006; Кузьмичев и др., 2023). Регрессионное петрофизическое уравнение типа «керн-ГИС» для оценки коэффициента нефтегазонасыщенности терригенных глинистых коллекторов является решением системы двух уравнений: уравнения «двойной воды» и модифицированного уравнения Нернста – Планка. Совместное решение уравнений Нернста – Планка и уравнения «двойной воды» приводит к следующему виду функциональной зависимости:

Eпс= a · ln(Kв · Kп) + b = a · ln(Wп) + b, (1)

где a = m · Kпс;

В формуле (1) a и b – регрессионные коэффициенты, определяемые по зависимости «керн-ГИС»; В – катионная проводимость в мСм/м на мг-экв/г; Q – емкость катионного обмена глин в мг-экв/г; Кв – коэффициент водонасыщенности; Кп – коэффициент общей пористости; ρв – удельное электрическое сопротивление свободной воды в порах в Ом.м; wсв – количество связанной воды в порах, wсв = 0,22 + 0,084/√С, где С – концентрация хлорида натрия (моль/литр) в воде; ρзп – удельное электрическое сопротивление зоны проникновения бурового раствора в пласт; Кпс – коэффициент диффузионно-адсорбционного потенциала, мВ; m – показатель цементации.

Окончательно коэффициент нефтегазонасыщенности рассчитывается по формуле:

(2)

Расчет Кнг по формуле (2) не требует знания УЭС пластовой воды, в отличие от формулы Дахнова – Арчи. Значения коэффициентов водонасыщенности Кв и нефтегазонасыщенности Кнг, приведенные в таблице 2, рассчитаны по формулам 1, 2.

В скважине 1 (табл. 2) в пласте ЮВ11 низкая проницаемость (порядка 2·10–3 мкм2) и низкое удельное электрическое сопротивление (порядка 3–4 Ом.м). Такие пласты относят к низкопроницаемым и низкоомным коллекторам. По методике Дахнова – Арчи коэффициент нефтенасыщенности не более 32%, что интерпретируется как водонасыщенный пласт. Если же, учитывая глинистость, рассчитывать коэффициент нефтенасыщенности через объемную влажность и статический потенциал, то получают значение Кн порядка 60%. Тем более, что при испытании пласта был получен приток нефти порядка 8 м3/сут при обводненности 2 м3/сут. В пласте ЮВ11 при суммарной эффективной толщине, равной 4,9 м рекомендовано проведение гидроразрыва пласта (ГРП). После проведения ГРП 13.06.2017 г. было получено 24,1 м3/сут нефти.

Коэффициент нефтенасыщенности, рассчитанный для электрической модели по формуле (2), и коэффициент нефтенасыщенности по капиллярной модели могут не совпадать в отдельных случаях (Егорова и др., 2023). Но в некоторых случаях, например, когда в поровом пространстве отсутствует свободная вода, и оно заполнено только связанной водой, капиллярная модель не работает. В этих случаях работает электрическая модель, что и показывают приведенные выше расчеты.

Выводы

 Аппаратура, реализующая метод биградиентного каротажа ПС, позволяет проводить измерения потенциала самопроизвольной поляризации по новой измерительной схеме, первых разностей потенциала самопроизвольной поляризации с расстоянием между измерительными электродами 0,4, 0,8 и 1,6 м и вторых разностей потенциала самопроизвольной поляризации с расстоянием между измерительными электродами 0,4 и 0,8 м.

 Учитывая, что экстремумам первых разностей и нулям вторых разностей потенциала ПС соответствуют границы литологических разностей, а также, что минимальное расстояние между измерительными электродами равно 0,4 м, то вертикальная разрешающая способность метода с учетом погрешности в 0,1 м будет составлять 0,4 ÷ 0,5 м.

 Проведенные опытно-промышленные испытания АБГК-ПС в карбонатно-терригенных разрезах Волго-Уральского региона показали его высокую информативность по определению минерализации пластовой воды по сравнению с записью стандартной аппаратурой ПС.

 Линия глин при схеме регистрации, реализованной в АБГК-ПС, в отличие от регистрации, проводимой по стандартной схеме измерения ПС, не наклонная, а вертикально выдержанная, в соответствии с потенциалами ПС глин, в пределах исследуемого стратиграфического горизонта.

 Показано, что качественная запись диаграмм АБГК-ПС, в отличие от кривой ПС, записанной стандартной аппаратурой, позволяет в рамках геологической интерпретации проводить оценку минерализации пластовой воды в карбонатно-терригенных разрезах, что важно для решения задач подсчета запасов УВ.

Благодарности

Авторы выражают благодарность рецензентам за ценные замечания и предложения, которые способствовали улучшению работы, а также технику отдела сопровождения разработки нефтегазовых залежей ООО «РН-БашНИПИнефть» Шаяхметовой Ф.Ф. за построение планшетов в ПО «РН-Петролог 1.0». Особая благодарность ООО «Специальные геофизические системы» (г. Саратов), в лице генерального директора Божедомова В.Г. и главного инженера Пятницкого Д.Ю., за качественное изготовление аппаратуры АБГК-ПС и проведение геофизических исследований на скважине.

Список литературы

1. Астахов С.М. (2015). Геореактор. Алгоритмы нефтегазообразования. ростов на-Дону: КоНТИКИ, 256 с.

2. Беляков М.А. и др. (1990). Методические рекомендации по определению подсчетных параметров залежей нефти и газа по материалам геофизических исследований скважин с привлечением результатов анализа керна, опробований и испытаний продуктивных пластов. Под редакцией Вендельштейна Б.Ю., Козяра В.Ф., Яценко Г.Г. Калинин: НПо «Союзпромгеофизика», 261 с.

3. Вендельштейн Б.Ю. (1966). Исследование разрезов нефтяных и газовых скважин методом собственных потенциалов. М.: Недра, 206 с.

4. Егорова А.Д., Исакова Т.Г., Дьяконова Т.Ф., Кристя е.е., Бронскова е.И., Дорофеев Н.В., Конорцева е.А., Калмыков Г.А. (2023). Капиллярная модель – комплексное геолого-петрофизическое представление залежи при подсчете геологических запасов углеводородов. Георесурсы, 25(2), c. 150–160. https://doi.org/10.18599/grs.2023.2.11

5. Исламгалиев Д.В., Кузьмичев о.Б., Ратушняк А.Н. (2012). Вклад поля диффузии в потенциал спонтанной поляризации. Известия ВУЗов. Горный журнал, 2, с. 162–167.

6. Исламгалиев Д.В., Кузьмичев о.Б., Ратушняк А.Н. (2012). Вклад электрического фильтрационного потенциала в самопроизвольный при интерпретации каротажа спонтанной поляризации. НТВ Каротажник, 2(212), с. 49–55.

7. Клычев Н.В., Гонтарев В.В. (2018). Характеристика гидрогеологических особенностей палеозойских отложений, в связи с условиями нефтегазонакопления, на территории саратовской области. Недра Поволжья и Прикаспия, 94, с. 63–78.

8. Кормильцев В.В., Ратушняк А.Н. (2007). Теоретические и экспериментальные основы спонтанной поляризации горных пород в нефтегазовых скважинах. екатеринбург: УРО РАН, 160 с.

9. Кузьмичев о.Б. (2006). Исследование естественных электрических полей в нефтегазоразведочных скважинах (теория, аппаратура, методика, скважинные испытания). СПб.: ООО «Недра», 252 с.

10. Кузьмичев о.Б., А.В. Жонин, Ю.В. Мартынова, С.А. Коломасова. (2019). решение обратной задачи каротажа собственной поляризации в пачке пластов с зоной проникновения (терригенный разрез). Нефтяное хозяйство, 10, с. 38–41.

11. Кузьмичев о.Б., Астафьев А.А. (2023). Методика обоснования подсчетных параметров сложно построенных терригенных коллекторов Западной сибири, в том числе с ТРИЗ, по данным исследования керна и ГИС. Нефтегазовое дело, 21(4), с. 86–98. https://doi.org/10.17122/ngdelo-2023-4-86-98

12. Кузьмичев о.Б., Белевцов Н.С., Астафьев А.А. (2023). Математическое моделирование показаний многозондового индукционного каротажа в скважине. Вестник Академии наук Республики Башкортостан, 4, с. 20–29. DOI: 10.24412/1728-5283-2023-4-20-29

13. Кузьмичев о.Б. (2016). Методика оценки характера насыщения сложно построенных, в том числе низкоомных, коллекторов месторождений Западной сибири. Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 11, с. 26–32.

14. Кузьмичев о.Б. (2018). Результаты апробации методики поиска пропущенных нефтенасыщенных сложно построенных терригенных коллекторов Западной сибири. Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 9, с. 61–71.

15. Кузьмичев о.Б., Баймухаметов Д.С. (2004). способ зондирования в поле собственной поляризации горных пород. Патент № 2251719 Рос. Федерация: заявл. 26.05.2004; опубл. 10.05.2005, 11 с.

16. Лозин е.В. (2019). По поводу уроков разработки Шкаповского нефтяного месторождения. Георесурсы, 21(4), c. 119–122 . https://doi.org/10.18599/grs.2019.4.119-122

17. Поляков А.А., Ступакова А.В., Малышев Н.А., Сауткин Р.С., Вержбицкий В.е., Комиссаров Д.К., осипов с.В. (2023). Комплексирование методов геологоразведочных работ для решения задач поиска и разведки нефти и газа. Георесурсы, 25(4), c. 240–251. https://doi.org/10.18599/grs.2023.4.17

18. Христофоров А.В., Христофорова Н.Н., Бурганов Б.Т. (2005). Температурные волны в природных средах: Фурье и вейвлет-анализ термограмм скважин. Георесурсы, 2(17), с. 2–6.

19. Doll H.G. (1950). Selective SP logging. Petroleum Transactions, AIME, 189, pp. 129–141.

20. Silva P., Bassiouni Z. (1985). One Step Chart for SP Log Interpretation. Paper Q, Trans. of the Tenth Formation Evaluation Symposium, Canadian Well Logging Society.


Об авторах

О. Б. Кузьмичев
ООО «РН-Технологии»
Россия

Олег Борисович Кузьмичев – кандидат физ.-мат. наук, эксперт

119607, Москва, МО Раменки, ул. Раменский бульвар, д. 1



Н. С. Белевцов
ООО «РН-Технологии»
Россия

Никита Сергеевич Белевцов – кандидат физ.-мат. наук, главный технолог

119607, Москва, МО Раменки, ул. Раменский бульвар, д. 1

 



Рецензия

Для цитирования:


Кузьмичев О.Б., Белевцов Н.С. Новые перспективы комплексной геологической интерпретации метода самопроизвольной поляризации в сочетании с электрическими методами в разрезах нефтяных месторождений Волго-Уральского региона и Западной Сибири. Георесурсы. 2026;28(1):104–114. https://doi.org/10.18599/grs.2026.1.11

For citation:


Kuzmichev O.B., Belevtsov N.S. New Prospects for the Complex Geological Interpretation of the Spontaneous Polarization Method in Combination With Electrical Methods in the Sections of Oil Fields in the Volga-Ural Region and Western Siberia. Georesursy = Georesources. 2026;28(1):104–114. (In Russ.) https://doi.org/10.18599/grs.2026.1.11

Просмотров: 277

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1608-5043 (Print)
ISSN 1608-5078 (Online)