Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время более 60 % мировой добычи нефти и значительная часть нефти Пермского Прикамья приходится на карбонатные и терригенно-карбонатные трещинно-кавернозно-поровые коллекторы. Для карбонатных коллекторов интервал изменения проектного коэффициента извлечения нефти (КИН) необычайно широк и колеблется от 0,15 до 0,50, что объясняется отсутствием технологии геолого-геофизического моделирования сложнопостроенных коллекторов. В результате утверждаются статичные геолого-технологические модели, в которых поровое пространство не дифференцируется на поровую, кавернозную и трещинную составляющие, а при расчете КИН принимается абсолютная проницаемость по газу, которая остается постоянной при любых изменениях (падении или росте первоначального пластового давления). Вышеизложенные причины ведут к несоответствию утвержденных и действительных запасов нефти и газа.
В противоположность таким упрощенным геолого-технологическим моделям на некоторых месторождениях Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (им. Архангельского, Гагаринское, Кудрявцевское, Сибирское, Шерш-невское) и Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (Леккерское месторождение) произведена дифференциация пород-коллекторов и составлены модели двойной пористости и проницаемости (Некрасов, 2001-2005).
Внедрение специализированных программных интегрированных комплексов «FRACA» Beicip-Franlab (IFP), Shlumberger Geo-Quest Eclipse, Petroleum Services Ltd Pan System в практику гидродинамического моделирования и проектирования разработки трещинно-кавернозно-поровых коллекторов (моделей с двойной пористостью и проницаемостью типа Баренблатта-Желтова-Кочиной) затруднено из-за отсутствия технологии геолого-геофизического моделирования трещинно-кавернозно-поровых типов коллекторов. Поэтому возникла необходимость в комплексной интерпретации сейсмических, геофизических и гидродинамических исследований скважин для создания новой технологии изучения сложнопостроенных коллекторов, которая позволит перейти от устаревших статичных к современным динамичным геологическим моделям и использовать новые программные средства моделирования, учитывающие динамическую связь продуктивности и проницаемости с пластовым давлением. Предлагаемая технология обеспечит решение многих проблем регулирования разработки нефтяных залежей, приуроченных к карбонатным коллекторам сложного строения.
Объект исследований - фаменско-турнейские, визейские, серпуховские и башкирские отложения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, нижне- и верхнедевонские отложения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (Республика Коми, Ненецкий автономный округ), карбонатные отложения Белоруссии, Восточного Предкавказья и других регионов мира.
Цель исследований. Создание технологии геологического моделирования трещинно-кавернозно-поровых типов коллекторов, основанной на комплексной интерпретации геолого-геофизических данных.
Основные задачи исследований
-
Геолого-геофизическое моделирование фаменско-турнейских карбонатных отложений с целью получения принципиально новой информации о трещиноватости и кавернозности изучаемых коллекторов.
-
Оценка эффективного объема в карбонатных породах с различными типами структуры порового пространства и создание основы петрофизического обеспечения комплексной интерпретации геолого-геофизических исследований трещинно-кавернозно-поровых коллекторов.
-
Комплексная интерпретация трехмерной сейсморазведки при изучении строения залежей нефти в карбонатных коллекторах и разработка методики выделения этих коллекторов по данным геофизических исследований скважин (ГИС).
-
Создание и мониторинг модели геологического строения трещинно-кавернозно-поровых коллекторов по результатам интегрированной структурно-литологической интерпретации данных трехмерной сейсморазведки и бурения.
-
Рекомендации на размещение новых эксплуатационных скважин, в том числе с горизонтальными стволами.
Методы исследований
-
Лабораторные исследования образцов керна (определение плотности, удельного электрического сопротивления, интервального времени распространения продольных и поперечных волн в атмосферных, пластовых условиях и по ортогональным направлениям, фильтрационно-емкостных свойств - трещинной пористости, проницаемости, поверхностной плотности открытых и эффективных трещин по ортогональным направлениям).
-
Сейсмомоделирование волновых полей, регистрируемых при исследовании нефтяных залежей, приуроченных к коллекторам сложного строения.
-
Аэрокосмогеологические исследования Волго-Уральской и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций.
-
Геофизические исследования скважин (стандартный комплекс ГИС, волновой акустический каротаж, скважинный акустический телевизор и электромагнитное сканирование стенок скважин).
-
Гидродинамические исследования скважин (методы установившейся и неустановившейся фильтрации).
Научная новизна
-
Впервые по геолого-геофизическим данным создана комплексная модель фаменско-турнейских карбонатных отложений [1, 6, 7, 8, 9,26, 28, 36, 37].
-
Усовершенствована технология изучения физических и фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов с различными типами структуры по-
рового пространства в атмосферных и пластовых условиях' с целью создания основы петрофизического обеспечения комплексной интерпретации геолого-геофизических исследований трещинно-кавернозно-поровых коллекторов [1, 9, 24,29].
-
Разработана методика комплексной интерпретации результатов трехмерной сейсморазведки, геофизических и гидродинамических исследований скважин при изучении карбонатных коллекторов [1, 4, 9, 13, 14, 16, 21, 25, 26, 27,28,35,37].
-
Установлено, что емкостно-фильтрационная структура коллекторов является не поровой (статичной, слабодеформируемой при изменении пластового давления), а трещинно-кавернозно-поровой (динамичной, деформируемой при изменении первоначального пластового давления). Слабодеформируемая матрица, состоящая из пор и каверн и деформируемая трещинная среда в совокупности не имеют «граничного предела пористости» и поэтому в карбонатном разрезе, выделяются «приточные зоны», которые вдвое больше эффективных толщин, вьщеленных по ГИС, но имеют меньшую среднюю пористость (1-5%) [1,4, 5,6, 8,9,10,13,15,18,21,22, 24,25,30, 37].
-
Впервые предложена полная геолого-геофизическая модель трещино-ватости продуктивных пластов нефтяных месторождений [1,24].
-
Создана оригинальная технология геологического моделирования трещинно-кавернозно-поровых типов коллекторов, основанная на базе комплексной интерпретации геолого-геофизических исследований [1,28].
-
Впервые осуществлен геолого-геофизический мониторинг эксплуатации месторождения и выполнен расчет технологических показателей разработки на основе модели двойной пористости и проницаемости в программном интегрированном комплексе «FRACA» Beicip-Franlab (IFP) [1,24].
Основные защищаемые научные положения
-
Геолого-геофизическая модель фаменско-турнейских карбонатных отложений [1,6, 7,9,17,26,28,36].
-
Методика петрофизического обеспечения геофизических данных, реализуемая при исследовании карбонатных коллекторов [1,9,29, 37].
-
Комплексная интерпретация данных трехмерной сейсморазведки, геофизических и гидродинамических исследований скважин, позволяющая установить генетическое единство трещиноватости, блокового строения и емкост-но-фильтрационной неоднородности карбонатных коллекторов [1, 4, 5, 7, 9, 10, 15,17,18,21, 22,24, 26,27,28,29,37].
-
Геолого-геофизические модели залежей нефти на стадии эксплуатации месторождений, основанные на деформируемости трещинного пространства [1, 7,9,17,24,26,28,37].
Обоснованность и достоверность научных выводов и заключений
1. Обеспечена сравнительным анализом результатов геолого-геофизического моделирования карбонатных коллекторов с данными трехмер-
ного гидродинамического моделирования в программном интегрированном комплексе «FRACA» Beicip-Franlab (IFP), учитывающим динамические свойства трещиноватости (изменение раскрытости и фильтрационных свойств в зависимости от изменения пластового давления).
-
Доказана экспериментальными исследованиями параметров трещиноватости и кавернозности карбонатных коллекторов сложного строения.
-
Подтверждена результатами бурения вертикальных, горизонтальных скважин и процессом разработки залежей нефти, приуроченных к трещинно-кавернозно-поровым типам коллекторов.
Практическая ценность работы
1. Разработана технология геологического моделирования трещинно-
кавернозно-поровых типов коллекторов с целью перехода от статичных к ди
намичным геологическим моделям [1,6,7,8,9,17,26,28,36,47,51].
-
Сформировано научно-методическое направление в геологии и геофизике, ориентированное на изучение параметров трещиноватости и кавернозности коллекторов с учетом литолого-фациального анализа [1, 6, 7, 9, 26, 36, 37, 47, 51].
-
Обоснованы принципиально новые возможности и эффективность прогноза фильтрационно-емкосгаых свойств сложнопостроенных карбонатных коллекторов, что позволяет по-новому решать проблемы регулирования разработки нефтяных залежей, приуроченных к этим коллекторам [1, 5, 6, 8, 18, 19, 22,47,51].
4. Технология геолого-геофизического моделирования трещинно-
кавернозно-поровых типов коллекторов внедрена на предприятиях ОАО
«ЛУКОЙЛ», ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», 000 «Нарьянмарнефтегаз» [47, 51,
52].
Реализация результатов исследований. Исследования по теме диссертации выполнялись в течение 24 лет: с 1982 по 2006 гг. в ООО «ПермНИПИ-нефть» и Пермском государственном университете.
Результаты исследований реализованы в виде практических рекомендаций в «Регламенте по созданию постоянно-действующих геолого-технологических моделей нефтяных и газонефтяных месторождений» (РД 153-39.0-047-00), утвержденном Минтопэнерго России № 67 от 10.03.2000 г., отчетах по подсчету запасов нефти и газа им. Архангельского, Кудрявцевского, Сибирского, Шершневского месторождений (2004-2006 гг.), в технологической схеме разработки Шершневского месторождения (2006 г.), а также 15 отчетах тематических научно-исследовательских работ (НИР). Кроме того, материалы и результаты исследований используются в учебном процессе со студентами Пермского государственного университета по специальностям «Геофизика», «Геология и геохимия горючих ископаемых» при изучении следующих дисциплин:
- Геофизические исследования скважин;
Петрофизика;
Современное состояние геофизических исследований скважин;
Современные проблемы геологии.
Личный вклад автора. Научные результаты диссертационной работы получены при непосредственном участии соискателя в выполнении НИР в качестве ответственного исполнителя и научного руководителя работ в период с 1982 по 2006 гг. Автор определял задачи исследований, осуществлял методические разработки и научное руководство, непосредственно участвовал в выполнении всех экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов, создании и' апробации технологии геолого-геофизического моделирования слож-нопостроенных карбонатных коллекторов.
Публикации и апробация результатов исследований
Соискателем опубликовано 66 научных работ, из них 37 посвящены теме диссертации. В число последних входят монография, 7 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК, 28 отчетов НИР, из них 15 — по теме диссертации. На «Программу определения пористости и литологического состава верейских карбонатных отложений по данным ГИС» выдано авторское свидетельство № 2005610068 от 11.01.2005 г.
Основные результаты исследований неоднократно докладывались на НТС и совещаниях ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» и ОАО «ЛУКОЙЛ» (г. Москва), представлялись на международных, всероссийских и региональных конференциях:
-
«Конференция и выставка по геофизическим исследованиям скважин», Москва, 1998.
-
Всероссийское совещание «Литология и нефтегазоносность карбонатных отложений», Сыктывкар, 2001.
-
Научно-практическая конференция «Современная ядерная геофизика при поисках, разведке и разработке нефтегазовых месторождений», Бугульма, 2001.
-
Научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, 2003.
-
Первая международная конференция «Нефтеотдача-2003», Москва, 2003.
-
Международная конференция «Геофизические и нефтепромысловые методы исследований скважин в комплексе с сейсморазведкой при построении и сопровождении геологических моделей залежей нефти и газа», Москва, 2003.
-
Вторая международная научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования», Тамбов, 2004.
-
Научно-практическая конференция «Восьмые геофизические чтения им. В.В. Федынского», Москва, 2006.
-
EAGE, EAGO, SEC conference and exhibition. S. Petersburg, 2006, Fraca Community Meeting, Rueil-Malmaison, France, 15-18 October 2006.
10. Научно-техническая конференция «Геофизические исследования
скважин», посвященная 100-летию промысловой геофизики, Москва, 2006.
11. Ежегодные научные конференции геологического факультета Перм
ского государственного университета «Геология и полезные ископаемые За
падного Урала» (1990-2006 гг.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем диссертации составляет 420 страниц, содержит 175 рисунков и 70 таблиц. Список литературы включает 184 опубликованных издания и 15 фондовых работ.
