Особенности интерпретации данных газового каротажа при исследовании глубоких скважин

П.П. Муравьев, Ш.Т. Мусяков (ОАО "Башнефтегеофизика")

Основными задачами газового каротажа при исследовании поисковых и разведочных скважин являются:

выявление в разрезе бурящейся скважины перспективных нефтенасыщенных пластов-коллекторов;

оценка характера насыщенности пласта-коллектора;

выделение зон аномально высоких поровых давлений;

предупреждение внезапных выбросов пластового флюида.

При решении второй и третьей из перечисленных задач важнейшим информативным параметром является относительный состав газа. В настоящее время при газовом каротаже измеряются концентрации углеводородных газов СН₄ , C₂ H₆ , C₃ H₈ , C₄ H₁₀ , C₅ H₁₂ , C₆ H₁₄ в газовоздушной смеси, извлекаемой желобным дегазатором из промывочной жидкости (ПЖ), и в газовой смеси, выделяющейся при глубокой дегазации проб ПЖ.

Относительный состав газа определяется расчетным путем, как относительные содержания компонентов углеводородных газов (УВГ) от метана до гексана включительно, когда суммарное содержание УВГ принимается за 100%.

При интерпретации данных газового каротажа с использованием информации об относительных содержаниях компонентов УВГ необходимо учитывать, что относительный состав извлеченного при дегазации ПЖ газа в большинстве случаев не соответствует относительному составу УВГ вскрытого пласта, претерпевая изменения в процессе его транспортировки от забоя скважины до хроматографа в станции ГТИ.

Рассмотрим более подробно изменения состава УВГ на забое скважины при вскрытии пласта-коллектора. В данной статье не рассматриваются вопросы инфильтрации промывочной жидкости под буровым долотом, так как они подробно рассмотрены в работе О. А. Черемисинова [1].

Фильтрация пластового флюида в процессе вскрытия пласта подчинятся закону Дарси:

,

где: - коэффициент проницаемости, - вектор градиента давления, - вязкость пластового флюида.

На забое глубоких скважин наблюдаются высокие температура (до 100 - 150 °С) и давление (до 80 - 100 МПа) [2], что способствует переходу углеводородов в газообразное и парообразное состояния. В табл. 1 даны значения критических температур и давлений, а также молекулярной массы и температуры кипения для ряда углеводородных газов.

Таблица 1. Характеристики углеводородных газов

Исходя из значений критических температур и давлений для различных газов, состава газа и реальных термобарических условий на забое глубоких скважин (> 100 °С и > 50 МПа), можно предположить, что метан, этан, пропан будут находиться в газообразном, а бутан, пентан, гексан, гептан и октан - в парообразном состояниях. Высокая растворимость углеводородных газов и тяжелых углеводородов в воде при больших давлениях приводит к их значительному насыщению углеводородами, особенно тяжелыми.

Наличие большого количества углеводородов в газообразном и парообразном состояния вносят специфические особенности в физическое состояние пластового флюида. Если объем газовой фазы значительно превышает объем нефти, то при давлении более 25 МПа и температуре более 100 °С наступает обратная растворимость (ретроградное испарение) - жидкие углеводороды начинают растворяться в газе, и при определенных давлении и температуре смесь флюидов полностью превращается в газ. При понижении давления из смеси начинает выпадать конденсат в виде жидких углеводородов (обратная конденсация) [З].

Большое количество газа в пластовом флюиде уменьшает его плотность, вязкость и поверхностное натяжение.

На рис. 1 показаны кривые изменения динамической вязкости УВГ в зависимости от давления. Видно, что с увеличением давления вязкость тяжелых УВГ (пропан - гексан) резко возрастает, вязкость метана и этана растет менее значительно. С ростом температуры от 50 до 100 °С вязкость метана - гексана также возрастает, но незначительно [4].

Рис. 1. Изменение динамической вязкости УВГ от давления

Вследствие низкой вязкости пластового флюида и его насыщения газом он приобретает высокие миграционные свойства. В частности, при вскрытии коллектора с репрессией на пласт пластовый флюид легко оттесняется фильтратом бурового раствора по порам и трещинам в глубь пласта. Лишь незначительная часть пластового флюида остается в микропорах и микро трещинах и при разрушении породы долотом переходит в буровой раствор. Основная же часть газа поступает в буровой раство