Практически во всех эксплуатационных скважинах в буровом растворе были добавки нефти (4 –6 об. %). Их наличие не сказалось на результатах ЯМТК, поскольку область скважины исключена из зоны исследования.
Эксплуатационные характеристики прибора. Максимальное время работы прибора в скважине составило 16 часов ( при регистрации интервала длиной 1200 м с дополнительными измерениями). Запись обычно проводится на интервале до 600 м , что соответствует непрерывной работе прибора в течении 6 - 7 часов. Подтвердилась высокая морозоустойчивость магнита из NdFeBи виброустойчивость прибора в целом: при проведении сервисных работ в январе – марте в Западной Сибири зонд постоянно находился на открытом воздухе в стандартном хранилище каротажных приборов под кузовом подъемника, в т. ч. при передвижении по зимникам более 1000 км..
Стратиграфия исследованных разрезов. К настоящему времени исследования ЯМТК в России выполнены в осадочном чехле и фундаменте Русской платформы и Западно – Сибирской плиты. На Русской платформе исследованы продуктивные комплексы карбона, девона, а также архея в пределах Волго – Уральской НГП. В Западной Сибири проведены исследования в разрезах верхнего (сеноман) и нижнего (неоком) мела, юры и палеозоя.
Литологический состав пород. Исследованные ЯМТК разрезы включали осадочные, магматические и метаморфические породы. Продуктивные комплексы были в основном представлены терригенными (кварцевые и аркозовые песчаники) и карбонатными породами.
На рис.6 - 10 приведены примеры результатов ЯМТК в различных типах разрезов. На рисунках представлены амплитудно–временные спектры, компоненты пористости и оценка проницаемости разреза.
Дифференциальные спектры (см. рис.6) могут быть представлены в двух основных формах. Обычная форма их представления приведена в третьей колонке (зависимость dКп/dТ2 от Т2). В четвертой колонке показана цветовая диаграмма этих же спектров, облегчающая визуальный анализ. Т. к. дифференциальный спектр отражает распределение пористости по размерам пор, эта информация позволяет судить о особенностях структуры порового пространства (диапазон изменения размеров пор, преобладание определенных групп пор, сортировка пор и др.).
Интегральный спектр также может иметь обычное представление в виде зависимости Кп от Т2 , но стандартным является его визуализация в виде объемной модели распределения пористости по «бинам» в заданных временных интервалах (первая колонка на рис.6). Биновое представление позволяет увидеть соотношение пористости, приходящейся на поры различного размера. Красные тона характеризуют поры, в которых вода капиллярно связана, синие тона - эффективные поры. Чем более насыщен синий цвет, тем крупнее поры и наоборот, чем больше насыщен красный цвет, тем мельче поры.
Данные о пористости представлены в пятой колонке. Для всех фрагментов разрезов применявшийся режим измерений обеспечил практическое исключение влияния пористости глин на регистрируемый сигнал. Использованная технология как бы снимает с породы глинистую маску, обнажая структуру порового пространства, сформированного алевритовой и псаммитовой фракциями, что подчеркивает аномалию против коллекторов.
Коэффициент проницаемости, рассчитанный из спектров ЯМТК с использованием решеточной капиллярной модели, приведен в колонке 6.
На рис.6 представлен интервал песчано – глинистого разреза мезозойских отложений Западной Сибири. Песчаники и алевролиты аркозовые, мелкозернистые, плохо отсортированные. Спектры ЯМТК достаточно широкие и располагаются во временном интервале от единиц до сотен мс. Это свидетельствует о значительном диапазоне размеров пор, которые формируются фракциями от мелкоалевритовой до псаммитовой. По аналогии с гранулометрией можно сказать, что сортировка пор ухудшенная. Из картины распределения бинов (колонка 1) видно, что мелкие поры составляют значительную часть емкости пород. Это определяет ухудшенные ФЕС разреза в целом. Коллекторы выделяются увеличенными амплитудами спектров относительно вмещающих пород. Для них характерно смещение правой границы спектров вправо, в область больших времен (сотни мс), что указывает на появление групп пор относительно крупных размеров, формируемых псаммитовой фракцией. Эти поры и контролируют величину эффективной емкости. Однако «качество» эффективных пор невысокое (относительно малые времена Т2) – практически все они «приграничные» с неэффективными порами. На формирование профиля проницаемости, помимо содержания и размеров наиболее крупных пор, влияет сортировка пор. Для части коллекторов отмечается смещение вправо левой границы спектров и они становятся более «узкими» за счет уменьшения роли алевритовых пор. Улучшение сортировки пор по размерам свидетельствует об упрощении структуры порового пространства для фильтрации.
На рис.7 представлен фрагмент песчано–глинистого разреза глубокозалегающих отложений палеозоя Волго-Уральской НГП. Во вмещающих кварцевые песчаники глинах к моменту проведения ЯМТК сформировались глубокие каверны. Зона исследования прибора полностью оказалась в пределах скважины и фиксировался спектр бурового раствора. Здесь получены высокоамплитудные спектры на малых временах, а «пористость» бурового раствора составила около 70 %. Это свидетельствует о преобладающем «алевритовом» размере «пор» глинистого раствора в скважине, вероятно, вследствие коагуляции частиц. Преобладание «алевритовой» пористости буровых растворов получено практически во всех исследованных скважинах с интервалами глубоких каверн.
Для кварцевых песчаников правые части спектров смещены в область больших времен, где выделяется группа крупных эффективных пор на временах 100-1000 мс, которые и обеспечивают коллекторские свойства. Сортировка пористости хорошая за счет незначительной роли мелких пор. Поэтому, несмотря на сильное уплотнение, кварцевые песчаники обладают неплохими фильтрационными характеристиками. Следует отметить, что кварцевые песчаники обычно имеют низкую, часто менее 10 %, остаточную водонасыщенность. В этих условиях достаточно трудно оценивать фильтрационную неоднородность разреза с использованием зависимостей Кпр – Кво или Кпр – Кпэф. Расчет Кпр непосредственно по спектрам ЯМТК, чувствительным к изменению структуры порового пространства, в рамках решеточной капиллярной модели позволяет получить достаточно детальную характеристику неоднородности коллекторов по проницаемости. При этом оценки Кпр соответствуют пластовым условиям, в то время как корреляционные связи Кпр – Кво обычно отражают атмосферные условия измерений.
На рис.8 приведены обзорные данные ЯМТК для большого интервала карбонатного разреза Волго – Уральской НГП. Как отмечалось, полная пористость по ЯМТК не зависит от литологии пород. На данном фрагменте в верхней части (до глубины ХХ34 м) разрез представлен ангидритами с прослоями доломитов, ниже (до глубины ХХ50м) залегает неоднородная покрышка, далее разрез преимущественно известняковый с подчиненным участием доломитов. Введение поправки за литологию в полную пористость не требуется и такой планшет может быть получен по результатам уже первичной обработки. Тонкий (1 м) прослой на глубине ХХ50м под покрышкой с пористостью 10% является коллектором. Ниже, хотя и отмечается незначительная эффективная пористость, разрез непроницаем. Коллекторы появляются только с глубины ХХ80м.
Независимость полной пористости от литологии позволяет применять ЯМТК в слабоизученных разрезах со сложным составом пород. В качестве примера на рис.9 приведены фрагменты данных ЯМТК в верхней части разреза архейского фундамента Русской платформы. В таких разрезах основой для выделения коллекторов является величина полной пористости. Дальнейшая оценка выделенных объектов проводится по комплексу критериев: «насыщенность» интервала разреза перспективными пластами; соответствие аномалий ЯМТК аномалиям ГИС; толщина и однородность пласта (чем больше ширина аномалии и ее однородность, тем менее вероятно проявление погрешностей обработки в условиях низкого соотношения «сигнал/шум»); прогнозная величина эффективной пористости и соотношение полной и эффективной пористости (чем меньше доля эффективной пористости, тем менее вероятно проявление коллекторских свойств); структура порового пространства (максимальные размеры, сортировка пор, структура эффективной и неэффективной пористости). Объем подобных исследований пока невелик, хотя первые оптимистичные результаты уже получены при изучении палеозойского фундамента Западно – Сибирской плиты.
В НПЦ «Тверьгеофизика» реализован полный вариант технологии исследований методом ядерно – магнитного резонанса в сильных магнитных полях, включающий:
· лабораторные ЯМР - исследования пластовых флюидов, шлама и керна;
· исследования разрезов скважин методом ЯМТК.
По данным керна может проводиться контроль и настройка результатов ЯМТК. Вопросы ЯМР- исследований керна описаны в работе [7] , и здесь не рассматриваются. К настоящему времени проведены ЯМР – исследования более 5000 образцов керна пород различного литологического состава, хотя объем прямых сопоставлений «керн – ГИС» пока ограничен как по объему выборки, так и по диапазону коллекторских свойств пород.
На рис.10 приведено сопоставление результатов ЯМТК и детальных стандартных исследований керна. По керну Кп определен весовым методом, содержание остаточной воды – по капиллярометрии. Приведенные на рисунке значения Кп и Кпр были получены для керна в условиях, моделирующих пластовые. Величины Кп и Кпр, измеренные при атмосферных условиях, существенно выше. Можно отметить хорошее согласие данных ЯМТК с результатами петрофизических исследований.