Assessment of the saturation nature of productive formations based on the analysis of geological parameters

Pavel Yu. Chudinov, Vladislav I. Galkin, Inna N. Ponomareva

Author details

Pavel Yu. Chudinov
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation; LUKOIL-PERM LLC, Perm, Russian Federation
Vladislav I. Galkin
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
Inna N. Ponomareva
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

https://doi.org/10.15593/2712-8008/2025.2.4

Monitoring the saturation nature of productive formations is one of the key tasks of oil field geology and monitoring the development of oil and gas fields. The availability of this information allows for prompt decision-making on the effective management of asset development and planning geological and technological activities. In practice, monitoring the saturation nature is carried out during geophysical well surveys. At the same time, the presence of a casing in the well structure, which is typical for almost all operating production facilities in the Perm Krai, reduces the information content of most well geophysical survey methods and minimizes the number of effective tools for solving the problem. Currently, the most reliable assessment of the saturation nature is obtained by pulsed neutron-neutron logging, but this method also has some limitations in practical application. An urgent task is to develop an indirect method for prompt assessment of the saturation nature of formations based on statistical processing of accumulated well geophysical survey data and a set of geological and technological parameters that determine the current saturation of formations. To develop the methodology in this article, an approach was used consisting in constructing a complex probabilistic model based on taking into account the combined influence of each of the used geological and technological parameters on the process under study. The initial stage of the study allowed to assess the degree of influence of each of the indicators, as well as to identify the most informative ones that had a significant impact on the current saturation of the formations. The complex model constructed further is proposed to be used as the basis for the developed methodology, the advantage of which is the ease of use. The developed methodology is not an alternative to pulsed neutron-neutron logging and is recommended for use in the absence of materials or the possibility of conducting geophysical studies of wells.

Keywords

saturation nature of productive formationoil saturationfloodinggeophysical well loggingpulsed neutron-neutron loggingthermal neutron lifetimeneutron count ratioindirect methodmathematical statisticsstatistical analysisindividual probabilitycomplex probability modelstep-by-step regression analysisgeological and technological parametersinformative parameters.

Оценка характера насыщения продуктивных пластов на основе анализа геологических параметров

Контроль за характером насыщения продуктивных пластов является одной из ключевых задач нефтепромысловой геологии и мониторинга разработки месторождений нефти и газа. Наличие данной информации позволяет оперативно принимать решения по эффективному управлению разработкой активов, планировать проведение геолого-технологических мероприятий. На практике контроль за характером насыщения осуществляют при проведении геофизических исследований скважин. При этом наличие в конструкции скважины обсадной колонны, свойственное практически всему действующему добывающему фонду Пермского края, снижает информативность большинства методов геофизических исследований скважин и минимизирует количество эффективных инструментов решения поставленной задачи. В настоящее время наиболее достоверную оценку характера насыщения получают при проведении импульсного нейтрон-нейтронного каротажа, однако и данный метод обладает некоторыми ограничениями в практическом применении. Актуальной задачей является разработка косвенной методики оперативной оценки характера насыщения пластов, основанной на статистической обработке накопленных данных геофизических исследований скважин и комплекса геолого-технологических параметров, определяющих текущую насыщенность пластов. Для разработки методики в настоящей статье использован подход, заключающийся в построении комплексной вероятностной модели, основанной на учете совместного влияния каждого их используемых геолого-технологических параметров на изучаемый процесс. Начальный этап исследования позволил оценить степень влияния каждого из показателей, а также выделить наиболее информативные, оказывающие значимое влияние на текущую насыщенность пластов. Построенную далее комплексную модель предлагается использовать в качестве основы разрабатываемой методики, преимуществом которой является простота применения. Разработанная методика не является альтернативой импульсному нейтрон-нейтронному каротажу и рекомендуется к использованию при отсутствии материалов или возможности проведения геофизических исследований скважин.

Ключевые слова

характер насыщения продуктивного пластанефтенасыщенностьобводнениегеофизические исследования скважинимпульсный нейтрон-нейтронный каротажвремя жизни тепловых нейтроновотношение счета нейтроновкосвенная методикаматематическая статистикастатистический анализиндивидуальная вероятностькомплексная вероятностная модельпошаговый регрессионный анализгеолого-технологические параметрыинформативные параметры.

Bibliography

1.Локализация и вовлечение в разработку остаточных извлекаемых запасов многопластового нефтяного месторождения / Р.Н. Бурханов, А.А. Лутфуллин, И.Р. Раупов [и др.] // Записки Горного института. – 2024. – Т. 268. – С. 599-612. Scholar
2.Выявление целиков остаточной нефти в межсвязанном пространстве с помощью гидродинамических исследований скважин / П.В. Крыганов, М.Л. Бахмутский, С.Г. Вольпин, И.В. Афанаскин // Нефтепромысловое дело. – 2020. – № 12 (624). – С. 56-63. DOI: 10.30713/0207-2351-2020-12(624)-56-63 Scholar
3.Газизянов, А.Р. Выявление остаточных запасов на локальных поднятиях фундамента месторождения Белый Тигр / А.Р. Газизянов, А.Г. Чвертков, А.В. Губаев // Нефтяное хозяйство. – 2023. – № 2. – С. 17-19. DOI: 10.24887/0028-2448-2023-2-17-19 Scholar
4.Herlinger, R. Jr. Residual oil saturation in Pre-salt Brazilian carbonates: A multi-approach core-to-log case study / R.Jr. Herlinger, L.A.F. Bonzanini, A.C. Vidal // Journal of South American Earth Sciences. – 2024. – Vol. 140, no. 104905. DOI: 10.1016/j.jsames.2024.104905 Scholar
5.Residual oil saturation investigation in Barra Velha Formation reservoirs from the Santos Basin, Offshore Brazil: A sedimentological approach / R. Herlinger, L.F. De Ros, R. Sumas [et al.] // Sedimentary Geology. – 2023. – Vol. 448, no. 106372. DOI: 10.1016/j.sedgeo.2023.106372 Scholar
6.Reservoir heterogeneity controls of CO2-EOR and storage potentials in residual zones: Insights from numerical simulations / Y.-Y. Wang, X.-G. Wang, R.-C. Dong [et al.] // Petroleum Science. – 2023. – Vol. 20, no. 5. – P. 2879-2891. DOI: 10.1016/j.petsci.2023.03.023 Scholar
7.Utilization mechanism of foam flooding and distribution situation of residual oil in fractured-vuggy carbonate reservoirs / Y.-C. Wen, J.-R. Hou, X.-L. Xiao [et al.] // Petroleum Science. – 2023. – Vol. 20, no. 3. – P. 1620-1639. DOI: 10.1016/j.petsci.2022.11.020 Scholar
8.Anionic surfactant with enhanced interfacial wettability control capability for residual oil development / L. Li, X. Jin, J. Chen [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2022. – Vol. 655, no. 130073. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.130073 Scholar
9.Application analysis on the different neutron gamma density (NGD) logging methods / Q. Zhang, F. Zhang, C. Yuan [et al.] // Applied Radiation and Isotopes. – 2021. – Vol. 172, no. 109672. DOI: 10.1016/j.apradiso.2021.109672 Scholar
10.Developing Best Practices for Evaluating Fluid Saturations with Pulsed Neutron Capture Logging Across Multiple Active CO2-EOR Fields / D. Chace, J. Abou-Saleh, Y. Kim [et al.] // Energy Procedia. – 2017. – Vol. 114. – P. 3636-3648. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.03.1495 Scholar
11.Применение технологий нейтронного каротажа скважин при разработке нефтегазоконденсатных месторождений. Состояние и перспективы развития / В.В. Черепанов, С.К. Ахмедсафин, С.А. Кирсанов [и др.] // Газовая промышленность. – 2019. – № S1 (782). – С. 44-49. Scholar
12.A method of monitoring gas saturation in carbon dioxide injection heavy oil reservoirs by pulsed neutron logging technology / J. Fan, F. Zhang, L. Tian [et al.] // Petroleum Exploration and Development. – 2021. – Vol. 48, no. 6. – P. 1420–1429. DOI: 10.1016/S1876–3804(21)60298–7 Scholar
13.Коноплев, Ю.В. Технология контроля за разработкой нефтегазовой залежи на завершающей стадии эксплуатации / Ю.В. Коноплев, Е.И. Захарченко // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2024. – № 11 (383). – С. 55–60. Scholar
14.Оценка коэффициента вытеснения для девоноских отложений по результатам специализированных исследований скважин / И.М. Индрупский, К.В. Коваленко, Д.М. Газизова [и др.] // Георесурсы. – 2023. – № 25 (2). – С. 236–244. DOI: 10.18599/gsr.2023.2.17 Scholar
15.Изучение текущей нефтегазонасыщенности по анализу данных ГИС на месторождении Пираллахи Адасы / М.М. Искендеров, Х.И. Шакаров, А.И. Худузаде [и др.] // Азербайджанское нефтяное хозяйство. – 2021. – № 5. – С. 4–9. DOI: 10.37474/0365-8554/2021-5-4-9 Scholar
16.Опыт применения методов импульсного нейтронного каротажа при оценке текущей нефтенасыщенности в скважинах на месторождениях ООО «БАШНЕФТЬ–ДОБЫЧА» / К.А. Машкин, А.Г. Коротченко, В.Л. Глухов [и др.] // Нефть. Газ. Новации. – 2019. – № 2. – С. 32–37. Scholar
17.Новая технология определения характера текущей насыщенности продуктивных коллекторов по комплексу ГИС и ядерно-физических методов при контроле за разработкой нефтегазовых месторождений / В.В. Баженов, Р.Н. Абдуллин, Б.Ф. Ахметов [и др.] // Нефть. Газ. Новации. – 2021. – № 4 (245). – С. 70–73. Scholar
18.Simulation of gas-water identification in sandstone hydrogen reservoirs based on pulsed neutron logging / P. Wu, X. Zhao, H. Ling [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Vol. 62. – P. 835–848. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.03.039 Scholar
19.Improving the accuracy of CO2 sequestration monitoring in depleted gas reservoirs using the pulsed neutron-gamma logging technique / X. Song, W. Wu, H. Zhang [et al.] // International Journal of Greenhouse Gas Control. – 2024. – Vol. 132, no. 10.04080. DOI: 10.1016/j.ijggc.2024.104080 Scholar
20.Лобанков, В.М. Количественная интерпретация данных нейтронного каротажа как измерительный процесс / В.М. Лобанков, В.Х. Алхашман // Каротажник. – 2023. – № 1 (321). – С. 88–94. Scholar
21.A method for evaluating gas saturation with pulsed neutron logging in cased holes / J. Liu, S. Liu, F. Zhang [et al.] // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2018. – Vol. 59. – P. 354–362. DOI: 10.1016/j.jngse.2018.09.018 Scholar
22.A method for determining density based on gamma ray and fast neutron detection using a Cs2LiYCl6 detector in neutron-gamma density logging / Q. Zhang, F. Zhang, R.P. Gardner [et al.] // Applied Radiation and Isotopes. – 2018. – Vol. 142. – P. 77–84. DOI: 10.1016/j.apradiso.2018.09.011 Scholar
23.Богдан, В.А. Метрологические исследования аппаратуры ДРСТ–3–90 и СРК–01 на эталонах пористости горных пород / В.А. Богдан, А.А. Беляев, В.М. Лобанков // Каротажник. – 2016. – № 12 (270). – С. 114–129. Scholar
24.Алхашман, В.Х. Проблемы импульсного нейтронного каротажа при геофизическом контроле разработки месторождений / В.Х. Алхашман, В.М. Лобанков // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2020. – № 1 (123). – С. 9–17. DOI: 10.17122/ntj-oil-2020-1-9-17 Scholar
25.Deng, R. Numerical simulation and evaluation of residual oil saturation in waterflooded reservoirs / R. Deng, J. Dong, L. Dang // Fuel. – 2025. – Vol. 384. DOI: 10.1016/j.fuel.2024.134018 Scholar
26.Никитина, А.Д. Использование данных импульсных нейтронных методов для количественной оценки коэффициента газонасыщенности отложений березовской свиты / А.Д. Никитина, И.О. Ошняков, Д.А. Митрофанов // Каротажник. – 2023. – № 5 (325). – С. 122–130. Scholar
27.Петрофизическая настройка методики обработки данных импульсного нейтронного каротажа для повышения эффективности прогноза нефтенасыщенности пластов / О.Р. Привалова, Э.Ф. Байбурина, В.С. Белокин [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2023. – № 12. – С. 94–99. DOI: 10.24887/0028-2448-2023-12-94-99 Scholar
28.Применение аппаратуры импульсного нейтрон-нейтронного каротажа для системного промыслово-геофизического контроля за разработкой нефтегазовых залежей Кубани / Ю.В. Коноплёв, А.А. Лазарева, Е.И. Захарченко [и др.] // Каротажник. – 2021. – № 7 (313). – С. 63–69. Scholar
29.A new method of gas reservoir evaluation based on neutron cross section logging / X. Fu, W. Wu, H. Wang [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2022. – Vol. 208, part E, no. 109750. DOI: 10.1016/j.petrol.2021.109750 Scholar
30.Novikov, V.A. Study of the Influence of Well Operation Parameters of a Carbonate Reservoir Oil Formation on the Coefficient of Productivity Using Statistical Methods of Analysis / V.A. Novikov, D.A. Martyushev // Georesursy. – 2024. – No. 26 (4). – P. 187–199. DOI: 10.18599/gsr.2024.4.10 Scholar
31.Statistical analysis of geological factors controlling bed-bounded fracture density in heterolithic shale reservoirs: The example of the Woodford Shale Formation (Oklahoma, USA) / J. Zhang, Y. Zeng, D. Becerra [at al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2021. – Vol. 200, no. 108237. DOI: 10.1016/j.petrol.2020.108237 Scholar
32.The utility of statistical analysis in structural geology / N.M. Roberts, B. Tikoff, J.R. Davis [et al.] // Journal of Structural Geology. – 2019. – Vol. 125. – P. 64–73. DOI: 10.1016/j.jsg.2018.05.030 Scholar
33.Evaluation of recoverable reserves based on dynamic data for horizontal wells in unconventional oil reservoir / L. Zhang, F. Lai, X. Xu [et al.] // Geoenergy Science and Engineering. – 2025. – Vol. 244, no. 213493. DOI: 10.1016/j.geoen.2024.213493 Scholar
34.Use of neural networks for data reconciliation and virtual flow metering in oil wells / M.F. de S. Alves, G.L. Rabello, D.Q.F. de Menezes [et al.] // Geoenergy Science and Engineering. – 2025. – Vol. 246, no. 213543. DOI: 10.1016/j.geoen.2024.213543 Scholar
35.Ganitooks, H. Prediction of drill penetration rate in drilling oil wells using mathematical and neoufuzzy modeling methods / H. Ganitooks, M. Goharimanesh, A. Akbari // Energy Reports. – 2024. – Vol. 11. – P. 145–152. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.11.006 Scholar
36.Кулешова, Л.С. Использование методов геолого–статистического моделирования для снятия неопределенностей при формировании алгоритма вовлечения в разработку остаточных запасов нефти залежей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции / Л.С. Кулешова, Р.А. Гилязетдинов, В.В. Мухаметшин // Нефть. Газ. Новации. – 2023. – № 12 (277). – С. 39–45. Scholar
37.Ponomareva, I.N. A new approach to predict the formation pressure using multiple regression analysis: Case study from Sukharev oil field reservoir – Russia / I.N. Ponomareva, D.A. Martyushev, S.K. Govindarajan // Journal of King University – Engineering Sciences. – 2024. – No. 36 (8). – P. 694–700. DOI: 10.1016/j.jksues.2022.03.005 Scholar
38.Galkin, V.I. Prediction of reservoir pressure and study of its behavior in the development of oil fields based on the construction of multilevel multidimensional probabilistic-statistical models / V.I. Galkin, I.N. Ponomareva, D.A. Martyushev // Georesursy. – 2021. – No. 23 (3). – P. 73–82. DOI: 10.18599/gsr.2021.3.10 Scholar
39.Liu, H. A probability model for churn flow in vertical pipes: predicting the distribution of disturbance wave scale and void fraction / H. Liu, R. Guo, D. Sun // International Journal of Multiphase Flow. – 2025. – No. 105150. DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2025.105150 Scholar
40.Нерадовский, Л.Г. Вероятностная модель прогноза прочности песчаников методом дистанционного индуктивного зондирования в криолитозоне Южной Якутии (на примере г. Нерюнгри) / Л.Г. Нерадовский // Криосфера Земли. – 2022. – Т. 26, № 6. – С. 43–57. DOI: 10.15372/KZ20220605 Scholar
41.Опыт применения вероятностного подхода при формировании оптимального варианта разработки объекта БВ7 Южно-Выигойского месторождения / А.Ю. Сенцов, С.В. Молоканов, И.В. Рябов [и др.] // Нефтепромысловое дело. – 2020. – № 10 (622). – С. 70–74. DOI: 10.30713/0207-2351-2020-10(622)-70-74 Scholar
42.Полякова, Н.С. Формирование оптимального варианта разработки в условиях геологической неопределенности объекта с применением вероятностного подхода на примере объекта БВ7 Южно-Выигойского месторождения / Н.С. Полякова, А.Ю. Сенцов, И.В. Рябов // Нефтепромысловое дело. – 2020. – № 2 (614). – С. 5–11. DOI: 10.30713/0207-2351-2019-5(605)-5-10 Scholar
43.Татаринов, И.А. Вероятностно-статистическая оценка зональной нефтегазоносности Пермского Свода по геохимическим критериям / И.А. Татари Scholar
44.Статистическое обоснование формирования значений скин-фактора при проведении кислотных обработок в слоисто-неоднородных башкирских отложениях Пермского Края / А.С. Казанцев, Е.С. Ожгибесов, В.И. Галкин [и др.] // Недропользование. – 2024. – Т. 24, № 4. – С. 212–218. DOI: 10.15593/27128008/2024.4.5 Scholar
45.Martyushev, D.A. Study of regularities of distribution of filtering properties within complexly constructed carbonate reservoirs / D.A. Martyushev, V.I. Galkin, I.N. Ponomareva // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. – 2021. – Vol. 332 (11). – P. 117–123. DOI: 10.18799/24131830/2021/11/3069 Scholar

Article information

Published: 1 April 2025
Issue date: 1 April 2025
Issue: Vol. 25, No. 2 (2025)