CC BY
36
--© О.В. Савснок, 2013
УДК 622.276.6 О.В. Савенок
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОСВОЕНИЯ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
Рассмотрены месторождения с повышенными и аномально высокими пластовыми давлениями, показаны термобарические условия и коллекторские свойства глубинных месторождений. Приведены геологические аспекты эффективного освоения залежей высоковязкой нефти и нефтебитумов. Показана классификация коллекторов углеводородов Западной Сибири.
Ключевые слова: пластовое давление, трудноизвлекаемые залежи, нефтегазоносные комплексы.
Месторождения с повышенными и аномально высокими пластовыми давлениями [1-4]
На примере Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции можно проследить особенности освоения месторождений с повышенными и аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД).
Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция - уникальная как по сложности и многообразию геологических объектов, так и по условиям их образования. Провинция имеет большое стратегическое значение в топливно-энергетическом комплексе северо-запада России и обладает значительным потенциалом запасов углеводородного сырья.
Разрез Тимано-Печорской провинции характеризуется рядом геологических особенностей, таких как:
• значительная уплотнённость горных пород и преимущественно карбонатный тип разреза ордовикско-нижнедевонского и среднедевонско-нижнефранского нефтегазоносных комплексов;
• наличие повышенных (ППД) и аномально высоких (АВПД) пластовых давлений;
• значительная трещиноватость горных пород;
• отсутствие заметного разуплотнения в зонах АВПД и др.
В тектоническом плане месторождение приурочено к одноимённой структуре в центральной части Печо-ро-Колвинского авлакогена (Харьяга-Усинский нефтегазоносный район). Инзырейское поднятие с запада и востока ограничено региональными тектоническими нарушениями и по комплексу нижнефранско-среднеде-вонских, девонских и силурийских отложений имеет сложное блоковое строение. В пределах поднятия в настоящее время выделяют Инзырей-скую и Южно-Инзырейскую структуры, отделённые друг от друга серией тектонических нарушений. Инзырей-ское поднятие было выявлено и подготовлено к бурению в 1980 году, а его строение по среднедевонским и более древним отложениям уточнено в 1989 году.
Исследование залежи нефти в отложениях нижнего девона (лохков-ский ярус D11) показало блоковое строение залежей пластов D3dzr-I-II-III как по результатам испытания скважин, оценкой по ТДБ, а также и условиями проводки скважин. Эта тен-
Рис. 1. Изменение пластового давления (Рпл) с глубиной Инзырейского нефтяного месторождения
денция распространяется и сохраняется для нижнедевонских отложений. На рис. 1 приведён график изменения пластовых давлений с глубиной. До глубины 4000 м прослеживается зона нормальных пластовых давлений (ЗНД), а ниже этой глубины прослеживается чёткая тенденция роста пластовых давлений с разделением на две зоны.
Первая зона (повышенных пластовых давлений) связана с продуктивными отложениями среднего девона и джъерского горизонта.
Вторая зона (зона АВПД) связана с отложениями джъерского горизонта, нижнедевонскими и силурийскими отложениями, вскрытыми скважинами на Инзырейском поднятии.
Характер изменения пластовых температур с глубиной на месторождении носит линейный характер с температурным градиентом 2,5-2,6 °С на 100 м (рис. 2). Скачка температур-
ного градиента при вхождении в зону АВПД в данном случае не прослеживается, как это отмечено на Возей-ском, Тобойском месторождениях, а незначительные колебания на глубине 4000 м связаны с замерами температуры в разных условиях (при опробовании и испытании скважин).
При разработке залежей в терри-генных отложениях среднего девона могут иметь место сложные процессы, связанные с перепадами пластового давления. Анализ экспериментальных данных по определению пластовых давлений по технологическому бурению свидетельствует о резком снижении пластовой энергии, образовании больших депрессионных воронок, потерей зон проницаемости и другими негативными явлениями, которые не дают возможности в полной мере оценить в процессе эксплуатации истинные добычные возможности пластов.
Рис. 2. Изменение пластовой температуры (Тпл) с глубиной Инзырейского нефтяного месторождения
Аналогичные проблемы могут возникнуть при вводе в разработку залежи нефти в джъерских отложениях, в которых разница пластовых давлений между скважинами Инзырейского и Южно-Инзырейского поднятий весьма существенная, если рассматривать их как единую гидродинамическую систему. При относительно выдержанной общей мощности пластов III-II на Инзырейском поднятии отмечено резкое колебание значений эффективных нефтенасыщенных мощностей. При блоковом строении продуктивной толщи необходимо выработать индивидуальный подход для каждой намеченной к бурению скважины с программой испытания и опробования по каждому блоку.
Глубинные месторождения -термобарические условия и кол-лекторские свойства [5]
В регионе Западной Арктики на акватории и суше открыты уникальные месторождения углеводородов:
Штокмановское, Ленинградское, Ру-сановское, Харасавэйское, Крузен-штернское, Бованенковское и другие. Южно-Карский регион, включающий полуострова Ямал и Гыдан с разделяющей их Обской губой, является уникальным нефтегазоносным бассейном в планетарном масштабе.
В Южно-Карском регионе основными нефтегазоносными комплексами являются отложения мела и юры. На Новопортовской и Бованенковской площадях получены значительные (до 500-600 тыс. м3/сут) притоки газа с конденсатом из карбонатных пород палеозоя, доказавшие возможность обнаружения промышленных скоплений углеводородного сырья в отложениях нижнемезозойского и верхнепалеозойского комплексов. Породы этих комплексов залегают в широком диапазоне глубин с различными термобарическими условиями, имеют разные уровни метаморфизма и перспективы нефтегазоносности.
Рис. 3. Изменение коэффициентов открытой пористости (Кп) и аномальности давлений Кан с глубиной для Уренгойской группы нефтегазоконденсатных месторождений (Большой Уренгой)
С использованием трёхмерного моделирования термобарических условий на локальных и региональных уровнях выполнены исследования для условий Западной Арктики [5].
Цели исследования:
• повышение достоверности прогнозирования зон, перспективных в нефтегазоносном отношении;
• выявление необнаруженных залежей из-за применения тяжёлых буровых растворов;
• прогнозирование коллекторских свойств резервуаров и залежей ниже забоя скважин;
• оптимизация процесса бурения и уменьшение числа аварийных скважин.
В результате моделирования выявлен ряд региональных и локальных особенностей, имеющих большое значение для понимания характера неф-тегазоносности региона Западной Арктики. В частности, для Мурманского газового месторождения обосновано
возможное существование залежей углеводородов ниже забоев скважин в отложениях верхнего палеозоя.
Для ряда месторождений ЮжноКарского региона изучен характер изменения коллекторских свойств терригенных резервуаров с глубиной и повсеместно доказана большая роль АВПД для сохранения промышленных емкостей углеводородов. На рис. 3 приведены результаты обобщённого анализа изменений коэффициентов открытой пористости (Кп) с глубиной для Уренгойской группы нефтегазо-конденсатных месторождений (Большой Уренгой) с коэффициентами аномальности давлений Кан, достигающими 1,8-2,0. В зоне развития АВПД в нижнемеловых (ачимовских) отложениях происходит кардинальное изменение тренда снижения с глубиной Кп - его средние значения стабилизируются около 15 % и практически не меняются с погружением в юрском комплексе.
Для развития минерально-сырьевой базы России представляется крайне важным проведение нефтега-зопоисковых исследований на всех доступных современному бурению глубинах в комплексах пород разного уровня метаморфизма.
Таким образом, для месторождений с повышенными и аномально высокими пластовыми давлениями существует проблема резкого колебания значений эффективных нефтенасыщенных мощностей, что делает необходимым тщательный контроль пластового давления и индивидуального подхода для каждой намеченной к бурению скважины с программой испытания и опробования по каждому блоку.
Геологические аспекты эффективного освоения залежей высоковязкой нефти и нефтеби-тумов [4]
В [6] показано, что к категории трудноизвлекаемых среди прочих относятся и залежи высоковязкой нефти и битумов, запасы нефти, связанные с низкопроницаемыми как терригенны-ми, так и карбонатными коллекторами, подгазовые залежи нефти (нефтяные оторочки).
В [4] изучали геологические возможности эффективного освоения залежей высоковязкой нефти и неф-тебитумов на примере месторождений Волго-Уральского региона -Ашальчинское и Мордово-Кармальс-кое, Тимано-Печорской провинции -Усинское, Западно-Ярегское, Нижне-чутинское и др., также были проведены оценки потенциала нефте- и биту-мосодержания песчаников Якутии.
На основании литологических, геохимических и промыслово-геоло-гических исследований сформированы рекомендации по разработке эффективных подходов к разработке:
• внедрение системы смешивающегося вытеснения и поддержания пластового давления за счёт закачки попутного газа;
• создание искусственной трещи-новатости за счёт применения ГРП;
• использование природных зон повышенной трещиноватости для дренирования пластов баженовской свиты через подстилающие их песчаные пласты (абалакские отложения верхней юры), используя сверхгидростатическое давление в «бажене».
Классификация коллекторов углеводородов Западной Сибири [7]
Всё многообразие сложных коллекторов чехла и фундамента Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна предлагается дифференцировать по трём основным литолого-физическим параметрам:
1) по вещественному составу твёрдой фазы скелета и цемента;
2) по соотношению и роли фильт-рационно-емкостных характеристик коллектора;
3) по типу внутриемкостного флюида коллектора.
По вещественному составу твёрдой фазы коллекторов в Западной Сибири встречены:
• заглинизированные коллектора;
• органосодержащие коллектора (с гумусовой и сапропелиевой органикой);
• карбонатные коллектора;
• пиритосодержащие коллектора;
• глауконитосодержащие коллектора;
• бокситосодержащие коллектора;
• цеолитосодержащие коллектора;
• коллектора «кор выветривания».
По структуре фильтрационно-ем-
костных свойств могут быть выделены:
• тонкопоровые;
• трещинные;
• порово-трещинные;
• порово-кавернозные;
• трещинно-кавернозные;
• каверно-поровые.
По типу внутрипорового флюида следует выделить:
• коллектора с аномально низкой минерализацией пластовых вод (менее 5,0 г/л);
• засолонённые коллектора;
• гидратсодержащие коллектора;
• многолетнемёрзлые породы.
При литолого-емкостном моделировании сложных коллекторов опре-
1. Фенин Г.И., Травина Т. А, Чумакова О.Б. Проблемы освоения залежей с повышенными и аномальными пластовыми давлениями на примере Инзырейского нефтяного месторождения Тимано-Печорской провинции // Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2008. - Т. 3. - № 3.
URL: http://www.nqtp.ru/rub/4/39 2008.pdf
2. Аронсон Б.Е., Славин Б.И., Смирнова Е. М., Фенин Г.И. Использование данных о проявлениях АВПД для оценки перспектив нефтегазоносности северных районов Тимано-Печорской провинции // Сб. докладов международной конференции «Перспективы развития и освоения топливно-энергетической базы Северо-Западного экономического района Российской Федерации». - СПб: ВНИГРИ, 1999. - С. 61-66.
3. Прищепа О.М. Методология и практика воспроизводства запасов нефти и газа (Северо-Западный регион) в современных условиях. - СПб: Недра, 2005. - 490 с.
4. Лобусев А. Б. Геологические предпосылки освоения залежей с трудноизвлекае-мыми запасами нефти. VIII Всероссийская научно-техническая конференция, посвя-щённая 80-летию Российского государст-
деляется объёмный вклад каждого 1-го компонента: кварца, полевого шпата, обломков пород, глинистого, карбонатного цемента, открытой и эффективной пористости.
Выводы
Геологические особенности, присущие трудноизвлекаемым залежам, характеризуются аномальными термобарическими параметрами и сложными коллекторами с многовариативными фильтрационно-емкостными свойствами.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
венного университета нефти и газа имени И.М. Губкина 1-3 февраля 2010 г.
5. Богоявленский В.И., Крайнюк М.С., Богоявленский И.В. Термобарические условия и коллекторские свойства глубокопог-руженных отложений Южно-Карского региона. VIII Всероссийская научно-техническая конференция, посвящённая 80-летию Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина 1-3 февраля 2010 г.
6. Антониади Д.Г., Савенок О.В. Труд-ноизвлекаемые запасы нефти - структура и тенденции // Научно-технический журнал «Инженер-нефтяник». - М.: Издательство ООО «Ай Ди Эс Дриллинг», 2012. - № 3. 2012. - С. 5-9.
7. Боркун Ф.Я. Классификация сложных коллекторов углеводородов Западной Сибири, их литолого-емкостные и фильтрационные модели «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России». VIII Всероссийская научно-техническая конференция, посвящённая 80-летию Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина 1-3 февраля 2010 г.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Савенок Ольга Вадимовна - доцент кафедры нефтегазового дела имени профессора Г.Т. Вартумяна, кандидат технических наук, доцент, Кубанский государственный технологический университет, olgasavenok@mail.ru
