Петрофизические связи и петрофизические модели месторождений.
Петрофизика как одна из самостоятельных наук о Земле оформилась в СССР и за рубежом в 40—50-е годы нашего столетия, прежде всего как физическая основа интерпретации результатов геофизических исследований скважин (ГИС). Электрометрия скважин, несмотря на отсутствие в начальный период ее применения петрофизической базы, довольно успешно решала задачи литологического расчленения разреза скважины и выделения в нем продуктивных нефтеносных или угольных пластов. Одновременно становилось очевидным, что круг задач, которые решают по материалам ГИС, можно существенно расширить, если интерпретацию результатов ГИС доводить до количественных значений параметров, характеризующих фильтрационно-емкостные свойства и литологию пород в разрезе. Эти задачи можно было решить только при условии, что будут установлены закономерные связи между параметрами, получаемыми при интерпретации данных ГИС с, одной стороны, и параметрами, характеризующими емкость, нефтенасыщенность, продуктивность породы-коллектора — с другой.
Петрофизическое обеспечение комплексной интерпретации материалов ГИС включает следующие элементы:
1) установление петрофизических связей, позволяющих перейти от геофизических параметров, к значениям параметров, характеризующих литологию и фильтрационно-емкостные свойства пород;
2) установление граничных значений различных физических параметров, характерных для каждого литотипа.
Коллекция образцов пород, используемых для создания петрофизической основы интерпретации ГИС в изучаемом объекте, должна удовлетворять следующим условиям:
включать образцы всех основных литотипов изучаемых отложений — коллекторов и неколлекторов;
число образцов должно соответствовать требованиям математической статистики;
значительная часть образцов должна принадлежать интервалам сплошного отбора керна с необходимой частотой отбора образцов на анализ (не менее пяти на 1 м разреза).
По способу получения петрофизических зависимостей различают следующие виды парных связей: керн — керн (к—к), геофизика— керн (г—к), геофизика — гидродинамика (г — гд), геофизика — геофизика (г — г).
Связи типа к—к. Получают в результате измерения в лаборатории двух параметров — одного «геофизического», т. е. параметра, получаемого на первой стадии интерпретации ГИС, например, параметра пористости Рп, и параметра, характеризующего фильтрационно-емкостные свойства или литологию, например, коэффициента пористости кп. Оба параметра определяются на одном и том же образце керна при атмосферных или термобарических пластовых условиях. Для каждого образца определяют положение точки в системе координат х—у. Совокупность точек обрабатывают известными приемами математической статистики, получая уравнение регрессии, коэффициент корреляции и т. д.
Связи типа г—к получают в том случае если технология отбора керна, обеспечивает 100%-й отбор и вынос керна на поверхность.
Для получения связи г — к выполняют следующие процедуры:
составляют кернограммы различных параметров, установленных на образцах керна, по изучаемому участку разреза скважины путем нанесения точек для каждого образца в системе координат исследуемый параметр — глубина в том же масштабе глубин, что и диаграммы ГИС;
в исследуемом интервале разреза по комплексу ГИС выделяют достаточно однородные пласты и определяют для каждого из них физические параметры для последующего сопоставления с данными керна; составляют графики изменения этих параметров по разрезу;
используя кернограмму и график результатов интерпретации ГИС для двух близких по своей природе параметров, привязывают данные керна к материалам ГИС по глубине;
на каждой кернограмме выделяют пласты, установленные по материалам ГИС, определяют среднее значение параметра по керну для каждого пласта;
в системе координат наносят точки, соответствующие различным пластам в изучаемом участке разреза. На основе полученной совокупности точек находят уравнение регрессии и статистические параметры, характеризующие тесноту связи.
Сравнение аналогичных связей типа к — к и г — к, полученных на фактическом материале многих параметрических скважин, показало, что связь г — к характеризуется более высоким коэффициентом корреляции и меньшей дисперсией.
Связи типа г — гд. Получают, сопоставляя геофизический параметр и параметр, устанавливаемый по данным гидродинамических исследований и характеризующий фильтрационные свойства пласта, например, коэффициент проницаемости кпр. Значения рассчитывают для однородных по данным ГИС интервалов испытаний разреза.
Связи типа г — г. Два геофизических параметра г — г проводят, нанося точки на плоскость в системе координат, соответствующие параметрам, вычисленным по данным двух различных геофизических методов. Такое сопоставление проводят для решения следующих задач:
поиска областей геофизических значений, характерных для различных литотипов, для использования их впоследствии при литологическом расчленении разреза по данным ГИС;
определения областей, соответствующих продуктивным и непродуктивным коллекторам в изучаемом разрезе, для использования полученного построения при оценке характера насыщения коллекторов.
Границы областей находят графически или характеризуют их уравнением регрессии.
Практически все петрофизические связи, используемые при геологической интерпретации материалов ГИС, являются корреляционными. Это связано с тем, что объекты исследования петрофизики (образцы и пласты горных пород) имеют сложные минеральный, химический и фазовый составы, а также очень сложную геометрию границ раздела фаз и частиц различных минералов. Корреляционная зависимость существует между величинами в том случае, если изменение одной величины вызывает изменение закона распределения другой. Статистическая взаимосвязь между физическими параметрами может проявляться и в том, что законы распределений этих параметров согласно изменяются при изменении какого-либо третьего фактора.
Выявление статистических связей между петрофизическими параметрами горных пород имеет большое практическое значение.
Имея такие взаимосвязи, можно по измеренным значениям одного параметра приближенно оценивать значения другого.
Наличие или отсутствие взаимосвязи между физическими параметрами может косвенным образом указывать на преобладающие причины их изменений.
Характер взаимосвязи между физическими параметрами может служить одним из классификационных признаков породы.
Чаще всего петрофизические связи используют при решении обратных задач геологической интерпретации материалов ГИС, когда по диаграммам, полученным в скважине, восстанавливается геологический разрез и свойства объектов, слагающих разрез. Однако, нередко используют петрофизические связи при решении прямой задачи — построения геофизических диаграмм для модели разреза и сравнения этих диаграмм с реальными.