Введение к работе
Актуальность темы. Дифференциально-нормированный метод электроразведки (ДНМЭ) в последние годы стал одним из ведущих методов в нефтегазопоисковом геофизическом комплексе. Поисковым признаком выступают аномалии вызванной поляризации (ВП), возникающие над залежами углеводородов (УВ), в частности, вследствие развития в зоне ореолов рассеяния вторичной эпигенетической пиритизации. Основоположниками метода являются Ю.П. Булашевич, Б.И. Геннадинник, В.А. Комаров, В.В. Кормильцев, В.С. Моисеев, А.В. Постельников и многие другие.
Однако до настоящего времени не существовало возможности теоретической оценки концентрации эпигенетического пирита, образующегося над залежами УВ, в различных геологических условиях. Отсутствие четкого понимания влияния вторичных сульфидов на полученные результаты полевой съемки существенно ограничивало практические возможности геологической интерпретации материалов.
Цель работы. разработка критериев разбраковки аномалий ВП, связанных с зоной вторичной сульфидизации над потенциальными нефтегазовыми залежами, на основе ее геолого-математического моделирования.
Задачи исследования:
- разработать геолого-математическую модель формирования зоны вторичной сульфидизации над нефтегазовой залежью;
- исследовать распределение концентрации вторичного пирита на уровне геохимического барьера для различных типов нефтегазовых залежей, в том числе осложненных разломами;
- исследовать связь аномалий ВП с зонами вторичной сульфидизации в отношении их интенсивности и планового положения;
- провести теоретическое и экспериментальное исследование поведения постоянной времени спада ВП окисленных зерен пирита, образующихся над расформированными залежами.
Фактический материал, методы исследования и личный вклад автора. В основу диссертации положен фактический материал наземных и морских исследований дифференциально-нормированным методом электроразведки (ДНМЭ), выполненных ООО «Сибирская геофизическая научно-производственная компания» (СГНПК) в 2006-2009 гг.; фактический материал, полученный при проведении экспериментов по исследованию постоянной времени спада ВП на базе лаборатории кафедры геофизики Санкт-Петербургского государственного университета в 2008-2009 гг. В качестве основных методов исследования использовались натурные эксперименты, математическое моделирование, компьютерная обработка и интерпретация экспериментальных и теоретических данных. Автор принимала участие в обобщении, анализе и интерпретации геолого-геофизических данных ДНМЭ по площадям Калининградского и Краснодарского регионов, шельфов Каспийского и Баренцева морей, лично проводила эксперименты в Санкт-Петербургском государственном университете, обработку и анализ данных, полученных в их результате, разработала теоретическое обоснование математического моделирования образования зон сульфидизации.
Научная новизна работы:
- впервые созданы математические модели образования зон вторичной сульфидизации для двухслойной модели нефтегазовой залежи, трехслойной ее модели и осложненной наличием разлома;
- выявлены связи распределения концентрации пирита над залежами углеводородов в зависимости от их положения и возраста и проведено сопоставление полученных результатов с аномалиями ВП, полученными по данным ДНМЭ, что позволило повысить степень достоверности прогнозирования залежей углеводородов;
- путем лабораторного физического моделирования установлено, что наличие окисленной корочки высокого удельного электрического сопротивления на поверхности зерен пирита влияет на величину постоянной времени спада ВП, что позволяет выявить расформированные залежи УВ.
Защищаемые положения.
1. Интерпретация аномалий ВП на основе моделирования распределения вторичных сульфидов над нефтегазовой залежью в слоистом геологическом разрезе методом приближенного решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных для концентрации сероводорода и вторичного пирита является основой для оценки ее продуктивности и линейных размеров.
2. При наличии вертикального разлома в геологическом разрезе повышенные значения концентрации вторичных сульфидов и коэффициента поляризуемости в разрезе с относительно высокой проницаемостью перекрывающих пород наблюдается над нефтегазовой залежью и в пространстве между залежью и вертикальным разломом; в разрезе со слабопроницаемыми породами максимальное значение фиксируется в зоне разлома.
3. Аномалии ВП с высокими значениями постоянной времени спада ВП (до 100 мс – 3 с при обычных значениях 20 - 80 мс) характерны для расформированных в геологическом прошлом залежей УВ, над которыми происходило частичное окисление зерен вторичных сульфидов.
Практическая значимость работы. Разработана программа, позволяющая вести расчеты концентрации пирита для всех вышеописанных моделей в зависимости от геологического возраста и глубины залегания залежей УВ при различных свойствах перекрывающих пород.
В благоприятных условиях (Причерноморско-Северокавказская нефтегазоносная провинция) путем ранжирования аномалий ВП возможно выделять из них связанные с промышленными залежами УВ в нижней части разреза, а не с малодебитными газовыми скоплениями в верхней части.
Учет влияния разломов во многих случаях позволяет более точно определить плановое положение залежей УВ при анализе аномалий ВП.
Показана возможность разделения на группы аномалий ВП в зависимости от значений времени релаксации, что позволяет отбраковывать аномалии, наблюдающиеся над расформированными залежами УВ.
Достоверность результатов диссертационного исследования определяется завершенными теоретическими разработками, подтвержденными достаточным большим объемом лабораторных исследований, а также соответствующими им практическими результатами в различных нефтегазовых регионах.
Апробация работы. Представленные в работе научные и практические результаты являются составными частями ряда производственных отчетов.
Основные положения диссертации были представлены и докладывались: на международных научно-практических конференциях EAGE в г. Геленджике в 2006 г., 2007 г., 2008 г., 2009 г. и в г. Монпелье (Франция) в 2009 г., на научно-практической конференции ИрГТУ в 2006 г, на международных геофизических научно-практических семинарах Санкт-Петербургского государственного горного института в 2006 г., 2007 г., 2008 г. и 2009 г., в Институте нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН (г. Новосибирск) в 2007 и 2008 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 1 работа в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России, имеется 1 патент на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, содержит 126 страниц машинописного текста, включая 43 рисунка, 16 таблиц, список литературы из 78 наименований.
