Общество инженеров нефтегазовой промышленности (SPE)

В данной работе автор рассказывает о теории и практике применения нового метода каротажа в процессе бурения, обеспечивающего возможность определения спектра естественной радиоактивности горных пород по трехкомпонентному анализу Th, K, U. Рассматриваемый метод, основанный на измерении естественного радиоактивного излучения пород, получил название спектрального гамма-каротажа и используется в качестве дополнения к стандартному набору инструментов LWD (каротаж в процессе бурения), когда высокий общий радиоактивный фон разреза не позволяет выделить коллекторы стандартными методами. Прежде всего, такая ситуация характерна для «нетрадиционных» запасов сланцевого типа или их аналогов со сложным геологическим строением и минералогическим составом.

Автор описывает принцип действия и примеры применения прибора спектрального гамма-каротажа с привязкой к азимуту (SAGR), определяющего массовую концентрацию урана, тория и калия в породах по 16 секторам вокруг оси инструмента. Азимутальное положение датчика фиксируется встроенным X-Y магнетометром, а регистрация естественного излучения производится с помощью сцинтилляционного датчика, индикатором гамма-квантов в котором служит кристалл йодистого натрия (NaI). Количество детекторов зависит от типоразмера прибора (рис. 6.1). Данные замеров сохраняются в памяти прибора, но также могут передаваться на поверхность в режиме реального времени, что делает прибор применимым для целей геонавигации.

В свою очередь отсутствие радиоактивного источника делает прибор более безопасным в сравнении с инструментами плотностного гамма-гамма каротажа при не уступающем, по утверждению автора, качестве имиджей.

Как рассказывает автор, применение спектрометрического ГК во время бурения скважин на одном из месторождений Восточной Сибири необходимо, в первую очередь, для выделения коллекторов, где высокие показания естественной радиоактивности были связаны не столько с глинистостью, сколько с повышенной концентрацией урановой компоненты за счет содержания органического материала. В этих обстоятельствах интегральный ГК не позволял уверенно выделять высокорадиоактивные продуктивные пропластки гравелитов при использовании традиционных методов ГИС в карбонатном разрезе с терригенным подчинением. Гравийные покровы представляли собой изменчивые по толщине продуктивные части целевого пласта, располагавшиеся в базальной части продуктивного горизонта. Ниже по разрезу находилась кора выветривания, преждевременное вскрытие которой привело бы к потере метража горизонтальной секции бурящейся скважины.

Успешность применения спектрального ГК в данном случае обеспечило наличие в гравелитах аксессорного минерала монацита с высокой концентрацией тория, который и определял повышенную естественную радиоактивность продуктивных пропластков. 2D-модель в азимуте бурения строили на основе углов, полученных при интерпретации имиджа спектрального ГК. При этом сравнительно небольшое расстояние от долота до сцинтилляционного датчика прибора позволяло своевременно принимать меры по корректировке траектории бурения и не выходить за границы выбранной части пласта — то есть в приведенном автором случае снижать риск преждевременного достижения кровли коры выветривания (рис. 6.2). При этом автор поясняет, что в стратегию бурения изначально не входило выбуривание полезного метража в гравелитах. Данные интервалы были идентифицированы в процессе бурения, при вскрытии и картировании коры выветривания.

Большие преимущества, по словам автора, дает применение спектрального ГК при разработке месторождений сланцевого газа, где высокая естественная радиоактивность разрезов обусловлена способностью глинистых минералов адсорбировать частицы урана. В этом случае обособленные данные о концентрации калия и тория дают возможность рассчитать объем глинистого материала, что невозможно сделать при наличии только общей кривой ГК.

В работе приведен пример геонавигации в нетрадиционном сланцевом комплексе с использованием прибора спектрального азимутального ГК (рис. 6.3). Длина горизонтального ствола составила около 1400 м. Скважина вскрыла 94,7% коллектора, а единственный выход из целевого интервала произошел из-за проблемы с передачей данных на поверхность.

В качестве возможной области применения метода в России автор указывает баженовские отложения в Западной Сибири и другие разрезы, характеризующиеся, например, наличием высокорадиоактивных пород-коллекторов, представленных полимиктовыми песчаниками, образовавшимися в результате разрушения гранитов и гнейсов, где высокие значения интегральной кривой ГК обусловлены приращением калиевой составляющей.

В целом, как заключает автор, использование спектрального гамма-метода вместе с интегральным ГК, многозондовым электромагнитным и нейтронно-плотностным каротажами дает возможность построения расширенной полиминеральной объемной модели.