Введение к работе
Напряженное состояние пород коллекторов и глинистых покрышек возникает под воздействием горного давления (Рг). Горное давление это давление, оказываемое весом вышележащей толщи отложений на пласт от его кровли до поверхности земли В замкнутой системе такой, как нефтегазоносный пласт происходит перераспределение нагрузки между скелетом породы и флюидом, заполняющим поровое пространство Нагрузка, испытываемая скелетом породы, носит название эффективное давление (К. Терцаги), а разница между горным (геостатическим) и эффективным давлением есть поровое давление. Поровое давление в замкнутой системе часто превышает гидростатическое давление. Кратность превышения порового давления над гидростатическим давлением носит название коэффициента аномальности порового давления. Пластовое давление в коллекторах и поровое давление в глинистой покрышке, превышающее гидростатическое в 1,3 раза, называется аномальным (Аникиев К.А.). В работе прогнозирование напряженного состояния коллекторов и флюидоупоров нефтегазоносных залежей реализована методика и технология площадного прогноза аномально высоких пластовых давлений (АВПД) и аномально высоких поровых давлений (АВПоД) до стадии бурения
Разработка методики и технологии площадного прогноза аномальных давлений на основе данных сейсморазведки и геофизических исследований скважин (ГИС), вертикального сейсмического профилирования (ВСП) применительно к условиям Западной Сибири базировалась на исследованиях следующих авторов: А Г. Авербуха, Б.Л. Александрова, К.А. Аникиева, П.М. Бондаренко, Н.В. Вассоевича, Е.И. Гальперина, Г.Н. Гого-ненкова, А.И. Гальченко, В.М. Добрынина, А.А. Карцева, О.К. Кондратьева, П.Н. Кропоткина, О.Л. Кузнецова, Ю.А. Курьянова, Е.В. Кучерука, А.С. Мелик-Пашаева, И И. Нестерова, О.М. Нелепченко, И.К. Овчинникова, А.А Орлова, С Н. Птецова, М.Б. Рапопорта, Ф.К. Салманова, В.А. Серебрякова, А.К. Урупова, В.Д. Швецова, Л.П. Шендерей и ряда зарубежных авторов:У. Фертля, К. Магары, М. Хабберта, В. Ил-линга, Д Девиса, К. Хоттмана, Р. Чемпена и других.
Актуальность работы
Прогнозу напряженного состояния коллекторов и флюидоупоров (глинистых покрышек) в условиях Западной Сибири отводится важная роль в общем комплексе геофизических исследований Это связано с необходимостью увеличения глубинности исследований и со сложностью горно-геологических условий перспективных на нефть и газ объектов Как показывает практика бурения глубоких скважин на севере Западной Сибири в зонах аномальных пластовых (в коллекторах) и поровых (в глинах) давлений
иногда происходят аварии. Аварийность проявляется газовыми выбросами, неконтролируемыми нефтяными фонтанами, обвалами ствола скважины, прихватами бурильного инструмента, что приводит к ликвидации значительного числа скважин, дополнительным материальным затратам, загрязнению окружающей среды, а иногда и к человеческим жертвам Прогноз аномальных пластовых и поровых давлений до стадии бурения, позволяет вскрыть пласт на равновесии, что исключает возможность возникновения обозначенных выше аварийных ситуаций и позволяет повысить эффективность проведения геологоразведочных работ на различных стадиях
Учет аномальных пластовых давлений позволяет произвести более точную оценку коллекторских свойств изучаемых объектов.
Цель работы
Целью работы является разработка методических и технологических средств в единой системной среде для оценки напряженного состояния коллекторов и флюидо-упоров нефтегазоносных залежей в геологических условиях севера Западной Сибири на стадии поисковых, разведочных работ и проектирования разработки месторождений
Основные задачи
Создание эффективного вычислительного аппарата в рамках системы обмена информации (СОИ) для прогноза напряженного состояния коллекторов и флюидоупо-ров нефтегазоносных залежей, включающего описание модели осадочных горных пород с учетом флюидальных давлений и тектонофизические модели доюрского основания на месторождениях Западной Сибири.
Исследование влияния термобарических условий на физические свойства терри-генных отложений и факторов влияющих на погрешность расчета прогнозных значений пластовых давлений нефтегазоносных коллекторов и поровых давлений флюидоупоров (глинистых покрышек)
Создание методики обобщенного профиля для оценки достоверности определения кинематических характеристик и структурных построений
Разработка технологии и методики геосейсмического моделирования.
Исследование возможности использования прогнозных параметров, характеризующих напряженное состояние горных пород в качестве интерпретационного признака при выделении перспективных углеводородосодержащих объектов, зон с нежелательными техногенными осложнениями в виде смятия колонн и локальных подвижек, при оценке разрывных нарушений и эрозионных срезов.
Методика исследований включает:
- анализ и использование широко применяющихся в настоящее время методов и способов прогноза аномально высоких пластовых и поровых давлений (АВПД, АВПоД);
анализ геологических результатов математического, геосейсмического, тек-тонофизического моделирований;
прогноз напряженного состояния нефтегазоносных коллекторов и глинистых покрышек (АВПД и АВПоД) на месторождениях севера Западной Сибири, с использованием разработанных автором и под его руководством методик, программно-алгоритмических средств; изучение и анализ многочисленных публикаций по проблеме исследований.
Научная новизна
1 Впервые разработана и теоретически обоснована технология в рамках системы обмена информации, позволяющая с необходимой для практики точностью получать прогнозные значения пластовых (для коллекторов) и поровых (для глинистых покрышек) давлений до стадии бурения скважин
Установлено влияние термобарических условий на физические свойства терриген-ных отложений.
Создана методика обобщенного вертикального профиля интервальных скоростей для оценки достоверности определения кинематических характеристик и структурных построений
Разработана методика и технология геосейсмического моделирования
Предложен принципиально новый подход качественной оценки тангенциальных напряжений поверхностей, сложенных коренными горными породами, на основе результатов палеореконструкции на исследуемое геологическое время
Установлена возможность использования прогнозных параметров напряженного состояния горных пород по геофизическим данным в качестве интерпретационных признаков для выделения углеводородосодержащих объектов и геотектонически -активных зон.
Показана перспективность использования разработок как основы для создания региональной базы напряженного состояния осадочного чехла Западной Сибири
Защищаемые положения
1. Технология в рамках системы обмена информации, позволяющая с необходимой для практики точностью получать прогнозные значения пластовых (для кол-
лекторов) и поровых (для глинистых покрышек) давлений до стадии бурения скважин
Методика обобщенного вертикального профиля интервальных скоростей для оценки достоверности определения кинематических характеристик и структурных построений
Методика и технология площадного прогноза оценки свойств флюидоупоров (глинистых покрышек) нефтегазоносных коллекторов
4 Методика и технология геосейсмического моделирования
5. Система обмена информации для обеспечения технологической увязки, пред
ложенных автором методик и технологий.
Практическое значение
1. Созданная технология обеспечивает расчет прогнозных параметров АВПД (для коллекторов) и АВПоД (для глинистых покрышек) до стадии бурения в любой точке разведываемой площади, покрытой сетью сейсмических профилей, что позволяет избежать аварийных ситуаций при строительстве поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин, особенно в сложных глубинных горно-геологических условиях
2 Методики и технологии являются составной частью системы обмена информации, разработанной под руководством и при непосредственном участии автора, что обеспечивает непрерывность графа обработки геофизических данных.
Предложенная автором методика обобщенного вертикального профиля интервальных скоростей позволяет оценить достоверность определения кинематических параметров и корректность выполненных структурных построений
Прогнозное распределение АВПоД по площади для глинистых покрышек до стадии бурения позволяет оценить сохранность углеводородов в выявленных ловушках и одновременно может являться поисковым признаком.
5 Разработанная автором технология геосейсмического моделирования является не
отъемлемой частью работ интерпретационного этапа, позволяющая интерпретато
ру подтверждать или опровергать не однозначные представления различных гео
логических ситуаций
6. Площадное распределение прогнозных параметров давления до стадии бурения
используется при составлении геолого-технического наряда (ГТН) при проектиро
вании условий проводки скважины
Реализация разработки и её апробация
Результаты, полученные при выполнении настоящей работы, апробированы на материалах сейсморазведочных съемок и скважинных исследований по Бованенков-ской группе месторождений, Самбургскому, Ем-Еговскому, Маслиховскому и Ай-Пимскому месторождениям. Отдельные элементы разработки применены при оперативном прогнозе по Гыданскому району на площадях: Лунная, Минховская, Тото-Яхинская, Приречная, Глубинная, Сопочная, Овражная Разработанная методика и технология прогноза напряженных свойств флюидоупоров (глинистых покрышек) апробирована на Пулытьинской-2, Кандырской площадях и Семивидовско-Толумском месторождении Оценка достоверности определения интервальных скоростей и структурных построений выполнена по Бованенковской группе месторождений (семь месторождений), Ново-Надымском, Яунлорском, Восточно-Сургутском, Чапровском, Рогожников-ском месторождениях. Основные результаты исследований докладывались на:
семинарах и конференциях, проводимых ЦГЭ, посвященных проблемам прогнозирования геологического разреза (ПГР),
всесоюзной научно - практической конференции в г. Ленинграде, 1990г; международной геофизической конференции, организованной европейским геофизическим coo6iaecTBOM(SEG), SEG / Москва - 92;
международной геофизической конференции, организованной европейским геофизическим сообществом (SEG) и евроазиатским геофизическим обществом (ЕАГО), SEG - ЕАГО/Москва-93;
конференциях «Геомодель-2002», «Геомодель-2003», «Геомодель-2004»; ежегодной научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» в 2002,2003,2005 гг. в г. Ханты-Мансийске.
Личный вклад
Основу диссертации составили систематизация и обобщение многолетних разработок автора, а также результаты:
научно - исследовательских, тематических, опытно-методических работ выполненных автором в институте ФГУП ЗапСибНИИГГ (ЗапСибНИИГеофизика), связанные с разработкой технологии прогноза напряженного состояния терри-генных отложений в условиях севера Западной Сибири;
опытно-методических, тематических и производственных работ, выполненных автором или под научным руководством автора при проведении интерпретации данных сейсморазведки, ГИС, ВСП с целью геологического прогнозирования в
рамках деятельности ОАО «Тюменнефтегеофизика» (трест «Тюменнефтегеофи-зика», управление «ЗапСибнефтегеофизика»).
Исследования автора проводились в период 1984-2006 гг. Завершение работы выполнено в период прикрепления автора соискателем ученой степени доктора технических наук приказом № 7-А от 17 февраля 2006 г. по Российскому государственному университету нефти и газа им. И.М Губкина. Публикации
Основные положения диссертации представлены более чем в 40 научно-исследовательских, тематических работах и 19 публикациях, в том числе 12 работ опубликованы в монографии и статьях в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях согласно перечню ВАК Объем работы
Работа состоит из введения, 6 глав и заключения. Содержит 180 страниц машинописных листов, 73 рисунка, 11 таблиц, одно приложение, библиография включает 96 наименований Благодарности
Автор выражает искреннюю признательность за сотрудничество, консультации и ценные советы при работе над методиками и технологиями моим коллегам: д.г. - м.н. Ахиярову В.Х., к т.н. Анпенову С В , к.г. - м.н. Белкину Н.М. д г.-м.н. профессору Бондаренко П.М., д ф. - м н. Голошубину Г.М., к г - м н Гальченко А И , д.т н Ждановичу В В., к ф. - м.н Кравченко Г.Г., д.т.н. Курьянову Ю.А., к.г.-м.н Теплоухо-ву В.М , к г.-м н Хабарову В.В
Автор благодарит за поддержку и ценные советы научного консультанта работы Заслуженного деятеля науки д г -м.н профессора Урупова А.К., а также профессоров кафедры д т н. Серкерова С.А., д т н Рапопорта М.Б., д ф -м н Завалишина Б Р., доцента Рыжкова В И
Автор выражает признательность коллегам по работе Ковалеву В.Г., Кондратенко М.А., Коровкину М А., Ширшову А С, Кузнецовой Л.Г , Романову Д.В
