Научная статья на тему '3D-палеогеомеханическая история Невского ПХГ'

3D-палеогеомеханическая история Невского ПХГ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
115
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОДЗЕМНОЕ ХРАНИЛИЩЕ ГАЗА / UNDERGROUND GAS STORAGE / ПЛАСТ-КОЛЛЕКТОР / RESERVOIR / ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫЕ СВОЙСТВА / RESERVOIR PROPERTIES / НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ / STRESS-STRAIN STATE / ТРЕЩИНОВАТОСТЬ / FRACTURING / УПРУГОСТЬ / ELASTICITY

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Пятахин М.В., Пятахина Ю.М.

В работе выполнено определение закономерностей и динамики образования областей улучшенных фильтрационно-емкостных свойств породы пласта-коллектора для совершенствования эксплуатации Невского подземного хранилища газа (Новгородская обл., РФ). Выявлены закономерности формирования структурной ловушки объекта хранения газа -I гдовского пласта. История формирования гдовского горизонта восстановлена с помощью разработанной 3Э-палеогеомеханической модели. Кровля гдовского горизонта и структурная ловушка I гдовского пласта - новые образования, сформированные на современном этапе. Характер их формирования не является унаследованным. На следующем за образованием гдовского горизонта геологическом этапе к моменту формирования котлинского горизонта образовались области разрушения горной породы растяжением и сдвигом. Процесс разрушения породы продолжился на последующих геологических этапах. На поздних геологических этапах образовались области разрушения горной породы сдвигом, примыкающие к областям разрушения растяжением в виде внешних «кольцевых» зон. Наблюдаемая итоговая картина областей трещиноватости и улучшенных фильтрационноемкостных свойств породы пласта-коллектора определяется в результате суперпозиции результатов для каждого отдельного геологического этапа. Расположение отдельных скважин Невского подземного хранилища газа может соответствовать как зоне упругой деформации, так и зоне разрушения породы в различные моменты геологического времени. Рассмотренная методика может быть использована для других подземных хранилищ газа и месторождений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Пятахин М.В., Пятахина Ю.М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

3D paleo-geomechanical history of the Nevskoe underground gas storage

The aim of this work is the determination of regularities and dynamics of formation of regions of enhanced reservoir properties of reservoir rock to improve operation of the Nevskoe underground gas storage, as well as the study of regularities of formation of structural traps in the I Gdovsky bed as object of gas storage. The history of the formation of the Gdovsky horizon is traced using the developed 3D paleo-geomechanical model. The roof of the Gdovsky horizon and structural trap of the I Gdovsky bed are new objects formed at the present stage, the nature of their formation is not inherited. The regions of rock destruction by tensile and shearing were formed on the geological stage following the formation of the Gdovsky horizon, by the time of the formation of the Kotlinsky horizon. The zones of regions of rock destruction resulting from tensile and shear are formed already in the earliest geological phase following the formation of the Gdovsky horizon. The rock destruction process continued at subsequent geological stages. The regions of the rock destruction resulting from shear are formed in the later geological stages, they frame the regions of destruction resulting from tensile as external rims. The final picture of the fields of fracture and improved reservoir properties of rocks of the reservoir is determined by superposition of results for each geological stage. The location of the individual wells of the Nevskoe underground gas storage can correspond to the zone of elastic deformation or the fracture zone of rocks at different moments in geological time. Similar methodology can be used for other underground gas storages and fields.

Текст научной работы на тему «3D-палеогеомеханическая история Невского ПХГ»

Зй-ПАЛЕОГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ НЕВСКОГО ПХГ

УДК 519.876.5+553.98+622.276+622.279

М.В. Пятахин, д.ф.-м.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Москва, РФ),

M_Pyatakhin@vniigaz.gazprom.ru

Ю.М. Пятахина, ООО «Газприборавтоматика» (Москва, РФ)

В работе выполнено определение закономерностей и динамики образования областей улучшенных фильтрационно-емкостных свойств породы пласта-коллектора для совершенствования эксплуатации Невского подземного хранилища газа (Новгородская обл., РФ). Выявлены закономерности формирования структурной ловушки объекта хранения газа -I гдовского пласта.

История формирования гдовского горизонта восстановлена с помощью разработанной Зй-палеогеомеханической модели. Кровля гдовского горизонта и структурная ловушка I гдовского пласта - новые образования, сформированные на современном этапе. Характер их формирования не является унаследованным. На следующем за образованием гдовского горизонта геологическом этапе к моменту формирования котлинского горизонта образовались области разрушения горной породы растяжением и сдвигом. Процесс разрушения породы продолжился на последующих геологических этапах. На поздних геологических этапах образовались области разрушения горной породы сдвигом, примыкающие к областям разрушения растяжением в виде внешних «кольцевых» зон.

Наблюдаемая итоговая картина областей трещиноватости и улучшенных фильтрационно-емкостных свойств породы пласта-коллектора определяется в результате суперпозиции результатов для каждого отдельного геологического этапа. Расположение отдельных скважин Невского подземного хранилища газа может соответствовать как зоне упругой деформации, так и зоне разрушения породы в различные моменты геологического времени. Рассмотренная методика может быть использована для других подземных хранилищ газа и месторождений.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ПОДЗЕМНОЕ ХРАНИЛИЩЕ ГАЗА, ПЛАСТ-КОЛЛЕКТОР, ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫЕ СВОЙСТВА, НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, ТРЕЩИНОВАТОСТЬ, УПРУГОСТЬ.

Общие сведения о географическом положении и характеристиках Невского ПХГ приводятся в работе [1]. Объектом хранения газа является относительно тонкий (толщина 2-12 м) сложенный песчаником I гдовский пласт, входящий в состав гдовского горизонта (толщина 48-102 м) и примыкающий к его подошве. Рассматривался промежуток геологического времени длительностью 650-680 млн лет от момента формирования гдовского горизонта [1] до современного этапа. 3D-палеогео-механическая история Невского ПХГ изучается в выбранные моменты, соответствующие завершению формирования последующих за гдовским горизонтов, для

которых имеется геологическая информация. Для построения 3D-палеоструктур и определения напряженно-деформированного состояния горных пород использовались глубины и абсолютные отметки в скважинах для следующих стратиграфических подразделений: гдовский горизонт(средняя абсолютная отметка кровли 898 м; возраст 650-680 млн лет); котлинский горизонт (765 м), ломоносовская свита (742 м; 580 млн лет), тискреский горизонт (633 м), тремадокский ярус (580 м), сред-неордовикский горизонт (388 м), пярнуско-наровский горизонт (340 м; 385 млн лет), швентойский горизонт (157 м), бурегский горизонт (70 м; 370 млн лет).

МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ

Создание 30-палеогеомехани-ческой модели заключается в использовании палеоструктур-ных построений для определения смещений точек пласта (целевого объекта) на протяжении выбранного промежутка времени, а именно - на границах отдельных геологических этапов вплоть до современного. По найденным смещениям методами физики прочности находят деформации и напряжения в горной породе, а также области трещиноватости и улучшенных фильтрацион-но-емкостных свойств (ФЕС). Главное преимущество 3Э-па-леогеомеханической модели по сравнению с традиционными гео-

Pyatakhin M.V., Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Gazprom VNIIGAZ LLC (Moscow, Russian Federation)

Pyatakhina Yu.M., Gazpriboravtomatika LLC (Moscow, Russian Federation) 3D paleo-geomechanical history of the Nevskoe underground gas storage

The aim of this work is the determination of regularities and dynamics of formation of regions of enhanced reservoir properties of reservoir rock to improve operation of the Nevskoe underground gas storage, as well as the study of regularities of formation of structural traps in the I Gdovsky bed as object of gas storage.

The history of the formation of the Gdovsky horizon is traced using the developed 3D paleo-geomechanical model. The roof of the Gdovsky horizon and structural trap of the I Gdovsky bed are new objects formed at the present stage, the nature of their formation is not inherited.

The regions of rock destruction by tensile and shearing were formed on the geological stage following the formation of the Gdovsky horizon, by the time of the formation of the Kotlinsky horizon. The zones of regions of rock destruction resulting from tensile and shear are formed already in the earliest geological phase following the formation of the Gdovsky horizon. The rock destruction process continued at subsequent geological stages. The regions of the rock destruction resulting from shear are formed in the later geological stages, they frame the regions of destruction resulting from tensile as external rims. The final picture of the fields of fracture and improved reservoir properties of rocks of the reservoir is determined by superposition of results for each geological stage. The location of the individual wells of the Nevskoe underground gas storage can correspond to the zone of elastic deformation or the fracture zone of rocks at different moments in geological time. Similar methodology can be used for other underground gas storages and fields.

KEYWORDS: UNDERGROUND GAS STORAGE, RESERVOIR, RESERVOIR PROPERTIES, STRESS-STRAIN STATE, FRACTURING, ELASTICITY.

механическими моделями заключается в учете действия тектонических сил, по своей величине сравнимых или даже превышающих силы, связанные с весом вышележащих горных пород.

Подробно техника SD-палео-геомеханического моделирования изложена в работах [2, 3] на примере гдовского горизонта Невского подземного хранилища газа (ПХГ). Моделирование выполнено в программе на алгоритмическом языке Фортран, созданной авторами данной работы, построение графиков -в программе Origin [4]. В силу новизны методики публикации по 30-палеогеомеханической модели в отечественной и зарубежной литературе отсутствуют. Отмечается эффективность нового метода для разработки месторождений и эксплуатации ПХГ, в том числе для размещения эксплуатационных скважин в областях с улучшенными ФЕС породы пласта-коллектора, определения путей миграции флюидов, решения проблем при бурении и заканчивании скважин, а также для определения дизайна и проведения гидроразрыва пласта и т. д.

В настоящей работе с помощью разработанной 3D-палеогеоме-ханической модели проследим более подробно историю формирования гдовского горизонта Невского ПХГ. Поставлена практическая задача определения закономерностей формирования структурной ловушки объекта хранения газа - I гдовского пласта и кровли гдовского горизонта, а также закономерностей и динамики образования областей улучшенных ФЕС породы пласта-коллектора для совершенствования эксплуатации Невского ПХГ.

В целях оптимизации расчетной сетки будем использовать условную систему координат, повернутую на 45° против часовой стрелки в горизонтальной плоскости относительно традиционной системы координат.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАЛЕОСТРУКТУРЫ

Рассмотрим изменение формы кровли I гдовского пласта Невского ПХГ в течение промежутка времени начиная с момента формирования гдовского горизонта (650-680 млн лет назад) до современного этапа. Соответствующие 3Э-палеоструктуры

представлены на рис. 1-4 (здесь и далее вертикальная координата 2 для удобства отсчитывается вниз от уровня моря, 3D-рисунки повернуты на 180° относительно стандартного положения). Структурные ловушки соответствуют прогибам в нижних частях рис. 1-4.

Форма кровли I гдовского пласта на момент завершения формирования гдовского горизонта показана на рис. 1. Максимальный перепад отметок кровли составляет 29,5 м. В кровле I гдовского пласта сформировались два купола: первый - с амплитудой 3 м в юго-западной части Невского ПХГ, второй - с амплитудой 5 м в северо-восточной части хранилища.

К моменту завершения формирования котлинского горизонта форма кровли I гдовского пласта существенно изменяется (см. рис. 2 в сравнении с рис. 1). Величина максимального перепада отметок кровли достигает 44,4 м. Структурная ловушка в се -веро-восточной части Невского ПХГ расформировывается, тогда как в юго-западной части хранилища сохраняется небольшой купол амплитудой 6 м.

Рис. 1. Форма кровли I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования гдовского горизонта Fig. 1. Geometry of the top of the I Gdovsky bed of the Nevskoe underground gas storage at the completion time of the Gdovsky horizon formation

Рис. 2. Форма кровли I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования котлинского горизонта Fig. 2. Geometry of the top of the I Gdovsky bed of the Nevskoe underground gas storage at the completion time of the Kotlinsky horizon formation

Рис. 3. Форма кровли I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования бурегского горизонта Fig. 3. Geometry of the top of the I Gdovsky bed of the Nevskoe underground gas storage at the completion time of the Buregsky horizon formation

Рис. 4. Форма кровли I гдовского пласта Невского ПХГ

по абсолютным отметкам на современном этапе

Fig. 4. Geometry of the top of the I Gdovsky bed of the Nevskoe

underground gas storage by absolute depth marks

at the present stage

В дальнейшем при переходе от одного геологического этапа к другому кровля I гдовского пласта претерпевает существенные изменения. Структурные ловушки могут как образовываться, так и расформировываться в различных областях пласта-коллектора.

К моменту завершения формирования бурегского горизонта (370 млн лет назад, см. рис. 3), предшествующего современному этапу, многократно происходила существенная перестройка фор-

мы кровли I гдовского пласта. При этом структурная ловушка, образованная в основном двумя крупными куполами, формировалась не там, где она находится на современном этапе, а в северо-восточной части Невского ПХГ (см. рис. 3). Амплитуда перепада отметок кровли I гдовского пласта составляет 77,8 м, а амплитуда куполов - 21,0 м.

Существенные изменения формы кровли происходят на всем протяжении рассматриваемого

отрезка геологической истории территории Невского ПХГ, что справедливо как для I гдовского пласта, так и для включающего его гдовского горизонта.

Таким образом, характер формирования гдовского горизонта и I гдовского пласта на всем протяжении их развития нельзя считать унаследованным, поскольку схожести формы кровель при переходе от одного геологического этапа к другому не наблюдается.

640

z, м

z, m а»

x, км x, km

y, км У, km

Рис. 5. Форма кровли гдовского горизонта Невского ПХГ на момент завершения формирования бурегского горизонта

Fig. 5. Geometry of the top of the Gdovsky horizon

of the Nevskoe underground gas storage at the completion time

of the Buregsky horizon formation

y, км У, km

x, км x, km

- Область упругой деформации пород Zone of elastic deformation of rock

- Область разрушения пород сдвигом Zone of shear fracture of rock

- Область разрушения пород растягивающими напряжениями Zone of rock fracture by tensile stresses

Рис. 6. Схема областей трещиноватости I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования котлинского горизонта

Fig. 6. Scheme of fracturing zones of the I Gdovsky bed

of the Nevskoe underground gas storage at the completion time

of the Kotlinsky horizon formation

МОДЕЛЬ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА

Очередное существенное изменение формы кровли I гдовского пласта наблюдается при переходе от момента завершения формирования бурегского горизонта (см. рис. 3) к современному этапу (см. рис. 4). Купола ловушки, существовавшие в северо-восточной части Невского ПХГ на момент завершения формирования бурегского горизонта, расформировываются. Образуется современная структурная ловушка - объект хранения газа Невского ПХГ, состоящая из нескольких куполов, протянувшихся с юго-запада на северо-восток. Величина максимального перепада отметок кровли I гдовского пласта составляет 79,8 м, а амплитуда структурной ловушки, замкнутой в рассматриваемой области, - 17,5 м.

Форма кровли I гдовского пласта, примыкающего к подошве гдовского горизонта, характеризуется начальной неоднородностью на момент завершения формирования данного горизонта (см. рис. 1, 650-680 млн лет назад). Как часть гдовского горизонта, I гдовский пласт «жестко» связан с ним. Целесообразно сравнить динамику кровли объ-

екта хранения газа на ПХГIгдовского пласта с динамикой кровли гдовского горизонта, вмещающего этот пласт, в характерные моменты,определяемые формированием последующих за гдовским горизонтов, вплоть до современного этапа.

При этом наблюдается схожесть формы кровель гдовского горизонта и I гдовского пласта. На протяжении рассматриваемого отрезка геологической истории гдовский горизонт деформируется, и вместе с ним деформируется входящий в его состав I гдовский пласт. Схожесть формы их кровель на границах одних и тех же геологических этапов объясняется тем, что масштаб начальной неоднородности формы кровли I гдовского пласта, как правило, существенно меньше масштаба вариаций формы гдовского горизонта по мере формирования последующих за ним горизонтов. В качестве примера, иллюстрирующего указанную закономерность, на рис. 5 приведена форма кровли гдовского горизонта Невского ПХГ на момент завершения формирования бурегского горизонта (370 млн лет назад, см. рис. 3 для сравнения).

Таким образом, можно констатировать, что как современная кровля гдовского горизонта, так и структурная ловушка I гдовского пласта Невского ПХГ являются новыми образованиями, сформировавшимися на современном этапе.

МОДЕЛЬ УЛУЧШЕННЫХ ФЕС ПЛАСТА-КОЛЛЕКТОРА

Перейдем к рассмотрению на основе 3Э-палеогеомеханической модели закономерностей и динамики образования областей улучшенных ФЕС породы пласта-коллектора Невского ПХГ.

Результаты для гдовского горизонта Невского ПХГ на последую -щий за его образованием момент завершения формирования котлинского горизонта приведены на рис. 6, где показана схема областей трещиноватости I гдовского пласта Невского ПХГ. На схеме области с упругими деформациями пород обозначены желтым цветом, они составляют большую часть площади ПХГ. Красным цветом обозначены области разрушения породы растягивающими напряжениями, они образуют сложную структуру из крупных пятен в левом нижнем и правом верхнем углах схемы, а также

у, км у, km

x, км x, km

- Область упругой деформации пород Zone of elastic deformation of rock

- Область разрушения пород сдвигом Zone of shear fracture of rock

- Область разрушения пород растягивающими напряжениями Zone of rock fracture by tensile stresses

у, км у, km

30 as 3D

x, км x, km

- Область упругой деформации пород Zone of elastic deformation of rock

- Область разрушения пород сдвигом Zone of shear fracture of rock

- Область разрушения пород растягивающими напряжениями Zone of rock fracture by tensile stresses

Рис. 7. Схема областей трещиноватости I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования тискреского горизонта

Fig. 7. Scheme of fracturing zones of the I Gdovsky bed of the Nevskoe underground gas storage at the completion time of the Tiskreksky horizon formation

Рис. 8. Схема областей трещиноватости I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования среднеордовикского горизонта Fig. 8. Scheme of fracturing zones of the I Gdovsky bed of the Nevskoe underground gas storage at the completion time of the Middle Ordovic horizon formation

у правой границы схемы. В дополнение к крупным имеется множество более мелких областей тре -щиноватости из-за разрушения растяжением, распределенных по площади структуры.

Таким образом, сделан вывод об образовании областей разрушения породы уже на самом раннем геологическом этапе, следующем после формирования гдовского горизонта.

Сам факт появления областей разрушения породы растягивающими напряжениями свидетельствует о значимости и величине тектонических сил, действующих от момента завершения формирования гдовского горизонта до момента завершения формирования котлинского горизонта. Эти тектонические силы в традиционных геомеханических моделях не учитываются. В то же время связанные с весом вышележащих горных пород напряжения, учитываемые в традиционных геомеханических моделях, на этом этапе еще сравнительно малы из-за небольшой глубины залегания. Найденные в полученной 3D-палеогеомеханической модели напряжения, связанные с тектоническими силами, заметно

превышают обычно рассматриваемые напряжения, связанные с весом вышележащих горных пород. Здесь существует возможность постановки обратной задачи - оценки характера и величины тектонических сил по результатам 30-палеогеомеханического моделирования областей трещиноватости породы.

Области разрушения сдвигом породы I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования котлинского горизонта обозначены на рис. 6 зеленым цветом. Они смещены от центра к левому нижнему углу схемы ПХГ и занимают значительно меньшую площадь по сравнению с областями разрушения породы растягивающими напряжениями. Сложная мозаика из сравнительно небольших пятен обусловлена изменчивостью па-леорельефа в этих областях.

Новый результат, недоступный в традиционной геомеханической модели, состоит в том, что области разрушения сдвигом, как и растяжением, на этом раннем для рассматриваемой задачи геологическом этапе обусловлены действием тектонических сил. Именно тектонические силы обес-

печивают наличие на структуре локальных небольших по площади областей сильного сжатия породы. Достигаемый уровень горизонтальных сжимающих напряжений, обусловленных особенностями палеорельефа, существенно превышает напряжения в традиционных геомеханических моделях, определяемые весом вышележащих горных пород.

В последующие геологические периоды формирование областей трещиноватости породы I гдовского пласта Невского ПХГ характеризуются следующими особенностями (рис. 7-10). При разрушении породы растягивающими напряжениями образуются структуры, включающие крупные области в левом нижнем и правом верхнем углах схемы ПХГ, а также у правой границы схемы. Такая локализация крупных областей разрушения породы растягивающими напряжениями характерна на протяжении всего рассматриваемого отрезка геологической истории продолжительностью 650-680 млн лет. Размеры этих областей разрушения растяжением неодинаковы в разные геологические периоды и могут как увеличиваться, так и уменьшать-

у, км у, km

& К 30 2S X » 40

x, км x, km

- Область упругой деформации пород Zone of elastic deformation of rock

- Область разрушения пород сдвигом Zone of shear fracture of rock

- Область разрушения пород растягивающими напряжениями Zone of rock fracture by tensile stresses

Рис. 9. Схема областей трещиноватости I гдовского пласта Невского ПХГ на момент завершения формирования бурегского горизонта

Fig. 9. Scheme of fracturing zones of the I Gdovsky bed

of the Nevskoe underground gas storage at the completion time

of the Buregsky horizon formation

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

у, км у, km

□ Л

x, км x, km

- Область упругой деформации пород Zone of elastic deformation of rock

- Область разрушения пород сдвигом Zone of shear fracture of rock

- Область разрушения пород растягивающими напряжениями Zone of rock fracture by tensile stresses

- Разведочная скважина Exploration well

- Эксплуатационная скважина Development well

Рис. 10. Схема областей трещиноватости I гдовского пласта Невского ПХГ на современном этапе Fig. 10. Scheme of fracturing zones of the I Gdovsky bed of the Nevskoe underground gas storage at the present stage

ся. Наибольшей величины области в правом верхнем углу схемы ПХГ и у правой границы схемы достигают на момент завершения формирования тискреского горизонта (см. рис. 7). Минимальные размеры крупных областей разрушения растяжением наблюдаются на момент завершения формирования среднеордо-викского горизонта (см. рис. 8). Причем на этом геологическом этапе область разрушения породы растяжением в левом нижнем углу схемы ПХГ разделяется на две отдельные части. В последующие геологические периоды эти две части снова объединяются в одну область, что видно на схеме областей трещиноватости I гдовского пласта Невского ПХГ на мо -мент завершения формирования бурегского горизонта (см. рис. 9). Область разрушения растяжением в правом верхнем углу схемы ПХГувеличивается по сравнению с моментом завершения формирования среднеордовикского горизонта (см. рис. 9 в сравнении с рис. 8). На современном этапе размеры крупных областей разрушения породы растяжением примерно такие же, как на момент завершения формирования

бурегского горизонта (см.рис. 10 в сравнении с рис. 9).

На границах всех рассмотренных геологических этапов в дополнение к крупным имеется множество более мелких областей тре -щиноватости из-за разрушения растяжением, распределенных по площади структуры. Области разрушения породы растяжением, разбросанные по площади ПХГ, имеют наибольшие размеры на момент завершения формирования котлинского горизонта (см. рис. 6), а наиболее сложную форму - на момент завершения формирования тискреского горизонта (см. рис. 7). В последующие геологические периоды размеры этих разбросанных по структуре областей разрушения растяжением уменьшаются до момента завершения формирования среднеордовикского горизонта (см. рис. 8), а далее заметно не меняются, например на момент завершения формирования бурегского горизонта (см. рис. 9) и на современном этапе (см. рис. 10).

Как показывает анализ результатов 3D-палеогеомеханического моделирования для I гдовского пласта Невского ПХГ, разруше -ние породы сдвигом приводит к

образованию, во-первых, отдельных небольших областей для всех рассмотренных геологических периодов начиная с момента завер -шения формирования котлинского горизонта (см. рис. 6-10). На схеме ПХГ эта мозаика из относительно небольших пятен, имеющих значительно меньшую площадь по сравнению с областями разрушения породы растягивающими напряжениями, локализуется в левой нижней части схемы.

На всех геологических этапах, как отмечалось для момента завершения формирования котлинского горизонта, проявляется новый важный результат, который невозможно было получить в традиционной геомеханической модели, состоящий в присутствии на структуре локальных небольших по площади областей разрушения сдвигом вследствие сильного сжатия породы.

Размеры этих локальных областей разрушения сдвигом изменяются на протяжении геологической истории. Так, на момент завершения формирования тискреского горизонта они достигают максимальной величины (см. рис. 7). Причем области разрушения породы сдвигом образуют

перемычку, соединяющую области разрушения растяжением. В дальнейшем эта перемычка исчезает (например, см. рис. 8 на момент завершения формирования среднеордовикского горизонта), площадь локальных областей разрушения сдвигом уменьшается и впоследствии заметно не меняется (см. рис. 9-10).

На более поздних геологических этапах проявляется другая разновидность областей разрушения породы сдвигом. Они примыкают в виде «кольцевых» зон к областям разрушения растяжением. Такие области проявляются к мо -менту завершения формирования бурегского горизонта (см. рис. 9), и особенно на современном этапе (см. рис. 10). Образование подобных областей связано с тем, что глубины залегания гдовско-го горизонта становятся существенными и возрастает вклад действующих на пласт сил, связанных с весом вышележащих пород.

Важность правильного и точного определения на местности областей разрушения породы на всех геологических этапах подтверждается тем, что расположение некоторых эксплуатационных скважин Невского ПХГ соответствует то зоне разрушения, то зоне упругой деформации в другой момент геологического времени. Так, скв. 168 на современном этапе располагается в зоне упругой деформации поро-

ды (см. рис. 10), и в то же время ранее показано [2], что на момент завершения формирования пярнуско-наровского горизонта она попадает в зону разрушения породы растягивающими напряжениями.

Таким образом, предложенная 30-палеогеомеханическая история гдовского горизонта Невского ПХГ позволяет детально локализовать трещиноватые области пласта-коллектора, в случае I гдовского пласта, на границах каждого из рассмотренных геоло -гическихэтапов. Полная картина областей трещиноватости и улучшенных ФЕС породы определяется наложением результатов для каждого отдельного этапа.

Практическое использование полученных результатов 30-мо-делирования перспективно для оптимального размещения эксплуатационных скважин там, где структурные ловушки сочетаются с областями трещиноватости породы с улучшенными ФЕС, определения путей миграции флюидов и других важных проблем разра -ботки месторождений и эксплуатации ПХГ.

ВЫВОДЫ

Современная кровля гдовского горизонта и структурная ловушка I гдовского пласта Невского ПХГ являются новыми образованиями, сформировавшимися на современном этапе, характер формирования гдовского горизонта и

I гдовского пласта не является унаследованным.

Области разрушения породы растяжением и сдвигом образуются уже на момент формирования котлинского горизонта, следующего после формирования гдовского горизонта.

На всех геологических этапах на структуре присутствуют локальные небольшие по площади области разрушения породы сдвигом вследствие сильного сжатия породы.

Образование на поздних геологических этапах областей разрушения породы сдвигом, примыкающих в виде «кольцевых» зон к областям разрушения растяжением, определяется ростом глубины залегания гдовского горизонта и возрастанием вклада действующих на пласт сил, связанных с весом вышележащих пород.

Расположение отдельных скважин Невского ПХГ может соответствовать как зоне разрушения породы, так и зоне упругой деформации в различные моменты геологического времени. Суперпозиция результатов для каждого отдельного геологического этапа определяет полную картину областей трещиноватости и улучшенных ФЕС породы пласта-коллектора.

Для других ПХГ и месторождений изложенная выше методика может применяться с учетом конкретных горно-геологических условий.■

ЛИТЕРАТУРА

1. Давыдов А.Н., Рубан Г.Н., Шерстобитова Г.А. и др. Создание матрицы напряжений гдовского горизонта Невского подземного хранилища газа для уточнения мест заложения эксплуатационных скважин // Георесурсы. 2010. № 4 (36). С. 35-39.

2. Пятахин М.В., Пятахина Ю.М. Новый подход к геомеханическому моделированию для оптимизации разработки, бурения скважин, проведения гидроразрыва пласта // Вести газовой науки: Науч.-техн. сб. 2017. № 1 (29). С. 259-266.

3. Пятахин М.В., Пятахина Ю.М. 3D-палеогеомеханическое моделирование - новый подход к разработке, бурению скважин, проведению гидроразрыва пласта // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 7-8. С. 38-49.

4. Origin and OriginPro [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.originlab.com/index.aspx?go=Products/Origin (дата обращения: 22.05.2018).

REFERENCES

1. Davydov A.N., Ruban G.N., Sherstobitova G.A., et al. Creation of the Gdov Horizon Stress-Tension Model of Nevskoye UGS for Producing Well Spud-in Place Optimization. Georesursy = Georesources, 2010, No. 4 (36), P. 35-39. (In Russian)

2. Pyatakhin M.V., Pyatakhina Yu.M. New Approach to Geomechanical Modeling for Optimization of Development, Well Drilling, and Hydraulic Fracturing. Nauchno-tekhnicheskiy sbornik "Vesti Gazovoy Nauki" = Scientific-Technical Collection Book "News of the Gas Science", 2017, No. 1 (29), P. 259-266. (In Russian)

3. Pyatakhin M.V., Pyatakhina Yu.M. 3D-Paleo-Geomechanical Modeling - a New Approach to the Production, Drilling, Hydraulic Fracturing. Territorija "NEFTEGAS" = Oil and Gas Territory, 2017, No. 7-8, P. 38-49. (In Russian)

4. Origin and OriginPro [Electronic source]. Access mode: https://www.originlab.com/index.aspx?go=Products/Origin (access date: May 22, 2018).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.