Содержание к диссертации
Введение
1. Геолого-геохимическая характеристика района исследований 10
1.1. Стратиграфия 11
1.2. Тектоника 15
1.3. Нефтегазоносность 20
1.4. Баженовская свита в районе исследований 22
1.4.1. Баженовская свита и ее роль в формировании нефтегазоносности Западной Сибири 22
1.4.2. Палеогеография времени накопления баженовского горизонта и факторы, контролировавшие накопление органического вещества в породах 25
1.4.3. Факторы, контролировавшие накопление органического вещества в породах баженовской свиты 29
1.4.4. Литолого-стратиграфия и типы разрезов 34
1.5. Геохимические методы в прогнозе нефтегазоносности 41
1.5.1. Содержание органического вещества и его генерационный потенциал 43
1.5.2. Молекулярный состав и биомаркерный анализ нефтей и битумоидов 49
2. Методические вопросы 52
2.1. Отбор образцов пород баженовской свиты 52
2.2. Пробоподготовка кернового материала и получение экстрактов 54
2.3. Пиролиз Rock-Eval 54
2.4. Хроматомасс-спектрометрический анализ 58
2.5. Определение отражательной способности витринита 63
2.6. Компонентный и изотопный состав газа 63
2.7. Метрологическое обеспечение работ 64
3. Геохимия органического вещества пород баженовской свиты Томской области 66
3.1. Современное содержание органического вещества и его генерационный потенциал 66
3.2. Молекулярные параметры как отражение типа и условий осадконакопления органического вещества пород баженовской свиты 75
3.3. Оценка степени термической зрелости органического вещества пород баженовской свиты 3.3.1. Отражательная способность витринита углей верхнеюрских отложений 88
3.3.2. Пиролитические параметры 95
3.3.3. Молекулярные параметры 97
3.3.4. Информативность параметров катагенеза 103
3.4. Начальный генерационный потенциал и степень его реализации 112
3.5. Количество генерированных углеводородов 123
4. Флюиды, генетически связанные с баженовской свитой 125
4.1. Генетические типы нефтей юго-востока Западной Сибири на основе их молекулярного состава 126
4.2. Генетические типы газов юго-востока Западной Сибири 134
4.3. Закономерности распространения флюидов баженовского типа 139
5. Моделирование генерации и миграции углеводородов 146
5.1. Кинетические исследования органического вещества пород баженовской свиты 148
5.2. Порог эмиграции 152
5.3. Ш моделирование генерации углеводородов 155
5.4. 3D бассейновое моделирование генерации, миграции и аккумуляции углеводородов 160
Заключение 167
Литература 169
- Стратиграфия
- Современное содержание органического вещества и его генерационный потенциал
- Информативность параметров катагенеза
- 3D бассейновое моделирование генерации, миграции и аккумуляции углеводородов
Стратиграфия
Геологический разрез юго-востока Западно-Сибирской плиты представлен образованиями доюрского основания (фундамента) и несогласно залегающими на нем отложениями мезозойско-кайнозойского осадочного чехла (рисунок 1.2). В районе исследований на поверхность фундамента выходят интенсивно метаморфизованными и дислоцированными силурийские, девонские, каменноугольные, пермские и вулканогенные триасовые образования.
В разрезе мезозоя установлены отложения всех систем.
Триас. Отложения триаса на большей территории центральных и южных районов Западно-Сибирской геосинеклизы распространены не сплошным чехлом, а только на отдельных участках. На территории Томской области и в прилегающих районах установлены отложения туринской серии — существенно базальтовая эффузивно-осадочная толща. Этими отложениями выполнены впадины и грабены в фундаменте.
Юра. Юрские отложения распространены практически на всей территории юго-востока Западной Сибири (рисунок 1.1). Толщина отложений в районах наибольшего прогиба доюрского фундамента достигает 500 м и более.
Начиная с первых стратиграфических совещаний, региональные стратиграфические схемы и схемы структурно-фациального районирования делались раздельно для нижней-средней юры и для верхней юры Западной Сибири. Это обусловлено существенной разницей режимов ранне-среднеюрского и позднеюрского этапов седиментогенеза сибирских палеобассейнов, что связано с постепенной сменой направления основных трансгрессий, существенными изменениями климата, относительно резким перемещением с востока на запад депоцентра морского осадконакопления с практически зеркальными палеоландшафтами начала и конца юры /Шурыгин Б.Н. и др., 2000/.
Нижняя средняя юра (геттанг-бат) на большей территории Томской области представлена континентальными отложениями. Лишь в пределах крупных впадин накопление отложений соответствовало условиям переходного седиментогенеза.
Формирование горизонтов осадочной толщи подчинялось тектоническим и палеогеографическим процессам, основу которых составляли периодические эвстатические колебания земной коры, обусловившие ритмичность трансгрессивных и регрессивных циклов осадконакопления, что отразилось на литологическом составе и фациальных особенностях каждого горизонта. В региональной стратиграфической схеме нижней и средней юры для Западной Сибири выделены следующие горизонты (снизу вверх): зимний, левинский, шараповский, тогурский, надояхский, лайдинский, вымский, леонтьевский и малышевский. Если зимний, шараповский, надояхский, вымский и малышевский горизонты, формировавшиеся в периоды регрессивных циклов, имеют более опесчаненный состав и преимущественно континентальные фации, то залегающие между ними левинский, китербютский, лайдинский и леонтьевский горизонты, формировались в периоды трансгрессий морского бассейна и имеют более глинистый состав и более мористую фациальную характеристику.
В литостратиграфической схеме нижней и средней юры в пределах западной и центральной частей Томской области выделены урманская (макаровская), тогурская, салатская (пешковская) и тюменская свиты.
Отложения келловея и верхней юры в отличии от нижне-среднеюрских отложений накапливались в прибрежно-, мелководно- и глубоководноморских условиях. В региональной стратиграфической схеме Западной Сибири для келловей-верхней юры выделены горизонты (снизу вверх): васюганский, георгиевский и баженовский. В литостратиграфической схеме в пределах западной и центральных частей Томской области выделены васюганская (наунакская), георгиевская и баженовская (марьяновская) свиты.
Баженовская свита завершает верхнеюрский разрез и сложена углеродистыми кремнисто-глинисто-карбонатными породами, образовавшимися в условиях максимума позднеюрской-раннемеловой трансгрессии морского бассейна.
Мел. Меловые отложения в исследуемом районе представлены преимущественно прибрежно-морскими отложениями неокома (берриас-барем), континентальными отложениями апт-сеномана и морскими отложениями туронско-маастрихтского возраста. В разрезе этих отложений выделены куломзинская, тарская, вартовская (киялинская), алымская, покурская, кузнецовская, ипатовская, славгородская и ганькинская свиты.
Отложения неокома в составе меловой системы представлены частым относительно равномерным чередованием глинистых и песчано-алевритовых пачек, имеющих клиноформенное строение. Неокомский разрез практически повсеместно перекрыт отложениями кошайской пачки алымской свиты.
Разрез кайнозоя представлен морскими отложениями палеогена и несогласно залегающими на них континентальными отложениями палеогена и отложениями четвертичного периода.
Современное содержание органического вещества и его генерационный потенциал
Пиролитические исследования пород в разрезе баженовской свиты методом Rock-Eval показали, что современный генерационный потенциал пород (S2) и содержание органического углерода (Сорг) значительно варьируют в разрезе свиты. На примере разреза баженовской свиты из скважины 15 Двуреченского месторождения, где образцы пород отобраны на исследования через каждые 50 см, видно, что эти параметры изменяются более чем в 10 раз (рисунок 3.1). Характер их изменения в разрезе свиты во многом повторяет друг друга.
Значительно более стабильным в разрезе свиты является водородный индекс (HI). Величина параметра НІ не зависит от общего содержания органического вещества в разрезе материнской породы, а в значительной степени связана с его элементным составом (отношение Н/С), отражая качество керогена и его фациально-генетический тип. В представленном разрезе баженовской свиты скважины (рисунок 3.1) величина HI варьирует от 581 до 700 мг УВ/г Сорг и лишь в единственном образце в подошвенной части разреза увеличивается до 797 мг УВ/г Сорг.
Значения кислородного индекса (01) в разрезе баженовской свиты не превышают первых единиц, тогда как в кровельной и подошвенной части происходит контрастное увеличение этого параметра, что отражает резкую смену обстановок осадконакопления. Стабильность значений НІ и 01 в разрезе баженовской свиты позволяет сделать вывод, что изменение содержания Сорг в породах было обусловлено любыми другими причинами (разубоживание осадков, падение биопродуктивности фотического слоя и пр.), кроме существенного изменения окислительно-восстановительного режима осадконакопления.
Обобщение закономерностей изменения содержания Сорг и водородного индекса органического вещества в разрезах баженовской свиты 85 исследованных скважин юго-востока Западной Сибири подтверждает, что величина НІ достаточно устойчива, тогда как Сорг изменяется в широких пределах (рисунок 3.2), достигая в отдельных образцах 20 % и более. Наибольшая изменчивость НІ наблюдается в кровельной и подошвенной части разреза. Отдельным территориям района исследований характерен отчетливый тренд уменьшения НІ от подошвы к кровле свиты (Хвойное-1, рисунок 3.2). Однако во всех случаях изменение HI является плавным.
Такой характер поведения НІ в разрезе баженовской свиты существенно отличен от центральных районов Западной Сибири, где в разрезе свиты имеет место чередование пачек, значительно отличающихся не только по содержанию Сорг, но и по величине HI органического вещества/Конторович А.Э. и др., 1999; Лопатин Н.В. и др., 1998/.
Изменчивость значений S2 и Сорг в разрезе баженовской свиты (рисунок 3.1) и характер поведения величины НІ в кровельной и подошвенной части разреза (рисунок 3.2), наглядно демонстрируют, что анализ единичных образцов или образцов из небольшой части разреза может привести к ошибочному суждению о генерационном потенциале пород. Особенно актуально это в том случае, когда керновым материалом охарактеризована лишь подошвенная или кровельная части разреза.
На рисунке 3.3 приведены средние значения параметров S2 и Сорг для разрезов баженовской свиты 85 различных скважин Томской области (рисунок 2.1), в которых разрез свиты бьш представлен керновым материалом более чем на 70 %. Среднее содержание Сорг во всех исследованных разрезах более 5 %, значения S2 превышают 20 мг УВ/г породы. Это характеризует породы баженовской свиты в районе исследований, как породы с отличным генерационным потенциалом (таблица 1.1). Современный генерационный потенциал органического вещества (HI) баженовской свиты изменяется от 450 до 700 мг УВ/г Сорг (рисунок 3.4). При этом на диаграмме HImax и на диаграмме ван Кревелена в координатах HI-OI (рисунок 3.5) средние значения для всего района исследований находятся в пограничной зоне между керогеном II типа и керогеном I типа, что подтверждает превосходное качество органического вещества пород баженовской свиты.
Сведения о содержании Сорг в породах баженовской свиты и региональные обобщения представлены в работах Ф.Г. Гурари, А.Э. Конторовича, И.И. Нестерова, Н.В. Лопатина, А.С. Фомичева и др. В построении региональных карт использованы результаты прямых определений содержания Сорг и корреляционные зависимости между Сорг и различными характеристиками пород баженовской свиты. Следствием высокой битуминозности пород становится кратное увеличение в сравнении с подстилающими и перекрывающими породами значений кажущегося сопротивления (КС) и радиоактивности пород (ГК). При этом существование различных типов разреза баженовской свиты требует использования набора различных регрессионных зависимостей для различных районов Западной Сибири /Гурари Ф.Г., 1988/.
Наиболее значительная работа в обобщении содержания Сорг в отложениях баженовского горизонта юго-востока Западной Сибири (Томская область) выполнена В.А. Конторовичем (2001). Сопоставление средних значений содержания Сорг (данные А.С. Фомичева) со средними значения КС и ГК в разрезе баженовской свиты позволило показать, что между ними существуют устойчивые связи. При этом было установлено два типа зависимостей (I и II). Зависимость I характерна для западной части Томской области -зоне распространения «классической баженовской свиты». Зависимости II соответствуют «переходной» зоне между баженовской и марьяновской свитами. Для этой территории при относительно низких значениях КС и ГК имеют место достаточно высокие концентрации органического вещества. Построение детальной схемы распределения Сорг по всему фонду поисково-разведочных скважин Томской области (рисунок 3.6) стало возможным благодаря полученным зависимостям.
Сопоставление полученных по результатам Rock-Eval пиролиза средних значений Сорг в разрезе баженовской свиты с данными В.А. Конторовича (2001) показало расхождение значений Сорг в ряде случаев более чем в 2 раза (рисунок 3.6). Важно отметить, что наименьшее расхождение соответствует области значений Сорг в 7-10% (рисунок 3.6, рисунок 3.7). С увеличением содержания Сорг в породах баженовской свиты значения Сорг на схеме В.А. Конторовича становятся все боле занижены, и, наоборот, чем меньше реальное содержание Сорг, тем сильнее оно завышено на схеме (рисунок 3.7). Следовательно, к предложенной В.А. Конторовичем схеме изменения содержания Сорг в породах баженовского горизонта нужно относиться довольно условно, так как столь значительные расхождения существенно искажают генерационный потенциал баженовской свиты и количественный прогноз объемов генерации углеводородов этими породами.
Для выполнения количественных расчетов, помимо современных характеристик материнской породы (Сорг и HI), важно знание начальных значений Сорг или HI, что определяет степень реализации материнской породой генерационного потенциала и количество генерированных углеводородов. Выполненные исследования пород баженовской свиты показали, что при минимальных значениях параметра Ттах, соответствующих незрелым породам, значения HI охватывают широкий диапазон от 575 до 700 мг УВ/г Сорг (рисунок 3.4). Очевидно, что столь существенная разница начальных значений HI обусловлена, в первую очередь, тем, что район исследований охватывает две различных фациальных зоны (рисунок 1.5): Пурпейско-Васюганский район области морского седиментогенеза (баженовская свита) и Сильгинский район области переходного седиментогенеза (переходная зона между баженовской свитой и марьяновской свитой).
Информативность параметров катагенеза
Большинство параметров катагенеза являются в той или иной степени зависимыми от типа органического вещества, в том числе эта зависимость может проявляться и от микрофациальных вариаций в разрезе одной материнской толщи. При разном катагенезе характер поведения параметров в разрезе материнской породы и вариации относительно средней величины могут быть различными, поэтому важно оценить закономерности поведения параметров во всем интервале шкалы катагенеза, который они охватывают.
Характер изменения параметров зрелости органического вещества в разрезе баженовской свиты рассмотрен на примере 5 различных скважин, охватывающих практически весь интервал шкалы катагенеза в пределах фазы нефтеобразования (рисунок 3.19). В разрезе баженовской свиты для каждой скважины рассчитано среднеквадратичное отклонение (s). Чтобы оценить информативность каждого параметра при разной зрелости органического вещества в процентном выражении определена доля стандартного отклонения от всего интервала изменения параметра (хШах -Хтт ). где Xj - і-й элемент выборки, х - среднее арифметическое выборки, п - объем выборки, Хг -диапазон изменения параметра
В таблице 3.3 представлены средние значения параметров зрелости в разрезе баженовской свиты отдельных скважин, а также значения стандартного отклонения относительно всего интервала изменения каждого из параметров.
Tmas
В исследованном интервале зрелости органического вещества баженовской свиты, который соответствует району исследований, средние значения Ттах в разрезе свиты изменяются от 426 до 444С. При различном катагенезе пиролитический параметр Ттах имеет примерно равные относительные отклонения от своего среднего значения, составляющие 6-10 % (таблица 3.3). В абсолютных величинах значения Ттах имеют разброс в 6-10С (рисунок 3.19). В случае незначительной выборки образцов использование этого параметра требует осторожности при оценке зрелости органического вещества пород баженовской свиты.
При высоком катагенезе в разрезе баженовской свиты на Западно-Салымской площади относительное отклонение имеет крайне высокое значение, которое составляет 23 %.
4МДБТ/1МДБТ
Из рисунка 3.19 и таблицы 3.3 видно, что в интервале зрелости, охватывающем диапазон зрелости органического вещества баженовской свиты Томской области, параметр 4МДБТ/1МДБТ является наиболее информативным. Относительное отклонение этого параметра от среднего значения в разрезе свиты кратно меньше, чем для других параметров. При невысоком катагенезе (4МДБТ/1МДБТ менее 3,0) относительное отклонение не превышает 1 %, тогда как для других рассмотренных параметров относительное отклонение составляет 4 % и более. Увеличение вариаций параметра 4МДБТ/1МДБТ в разрезе свиты происходит при повышенном катагенезе (Кондаковская площадь). Относительное отклонение отношения 4МДБТ/1МДБТ здесь вдвое ниже, чем для других параметров (таблица 3.3).
Только в завершении фазы нефтяного окна (Западно-Салымская площадь) вариации параметра 4МДБТ/1МДБТ в разрезе свиты становятся достаточно значимыми и этот параметр несколько уступает Ki.
Даже при высоком катагенезе метилдибензотиофены в экстрактах из пород баженовской свиты содержатся в высокой концентрации, что позволяет с наименьшей погрешностью рассчитывать метилдибензотиофеновое отношение 4МДБТ/1МДБТ.
Наибольшие вариации в разрезе свиты при невысоком уровне катагенеза характерны для изопреноидного коэффициента. Это существенное препятствие для использования этого параметра в оценке зрелости пород в том случае, если разрез свиты представлен единичными образцами. Этот параметр является достаточно контрастным, так как его значения в первых и последних порциях генерации отличаются в 10-20 раз /Гончаров И.В., 2000/.
Кратное отличие значений Кі в первых и последних порциях генерации подтверждается экспериментально /Гончаров И.В. и др., 20046/. На рисунке 3.20 показано изменение Ki при прогреве незрелых образцов пород баженовской свиты (330 С) в режиме протока растворителя (бензол). Исходные экстракты характеризуются высокими значениями Ki (низкий катагенез), а уже первые порции пиролизатов имеют чрезвычайно низкие значения этого параметра. Этот параметр наиболее контрастно изменяется при вступлении органического вещества пород баженовской свиты в «нефтяное окно».
Величина этого параметра в экстрактах из пород существенно зависит от общего количества генерируемых углеводородов и возможности быстрого оттока из порового пространства нефтематеринской породы. При высоком содержании органического вещества и хорошей дренируемости пород в поровом пространстве относительно быстро накапливается количество углеводородов, необходимое для преодоления порога эмиграции, и не сдерживается их отток из породы. В этом случае экстракт, полученный из породы, отражает состав углеводородов последней фазы генерации. Однако в подавляющем числе случаев распределение органического вещества по разрезу свиты неравномерно, а генерированные порции углеводородов оказываются запечатанными в системе закрытых пор. В этом случае экстракты, полученные из образцов в разрезе нефтематеринской породы, достигшей достаточно высокого катагенеза, могут иметь широкий разброс значений Ki, поскольку из отдельных частей порового пространства еще не были удалены углеводороды первых фаз генерации, имеющие высокие значения этого параметра /Гончаров И.В., 2000/.
То, что параметр Ki отражает не структурные изменения состава углеводородов, а стадийность их «высвобождения», объясняет широкие вариации этого параметра в разрезе нефтематеринской породы при невысоком катагенезе и хорошую стабильность при повышенной зрелости, когда уже во всем разрезе преодолен порог эмиграции и поровое пространство породы содержит углеводороды только последних фаз генерации. Этот механизм наглядно демонстрируется зависимостью Кі от Сорг для разрезов баженовской свиты разного уровня катагенеза, (рисунок 3.21). В разрезе баженовской свиты на Двуреченской площади (низкий катагенез) параметр Ki имеет широкий разброс значений и не прослеживается какая-либо зависимость от Сорг. С увеличением катагенеза (Южно-Александровская площадь) в разрезе баженовской свиты прослеживается явная зависимость между Ki и Сорг, в которой большему содержанию Сорг соответствуют меньшие значения параметра Ki. При высоком катагенезе (Западно-Салымская площадь) значения Ki стабильны в разрезе свиты, независимо от содержания в породе органического вещества.
Таким образом, зависимость величины Кі от литологии и содержания Сорг требует осторожности в его использовании. Корректная оценка степени зрелости органического вещества баженовской свиты с использованием этого параметра требует представительной выборки образцов по разрезу свиты.
Ts/(Ts+Tm)
Относительное отклонение параметра Ts/(Ts+Tm) в разрезе баженовской свиты остается практически неизменным при различной зрелости пород. Информативность этого параметра несколько больше, чем параметра Ттах, однако существенно уступает отношению 4МДБТ/1МДБТ.
Вариации Ts/(Ts+Tm) в разрезе свиты обусловлены тем, что этот параметр зависим не только от катагенеза, но и от микрофациальных вариаций условий накопления органического вещества (рН, Eh, соленость) /Peters К.Е. et al., 2005/. Катализатором изомеризационного перехода Тт в Ts является глинистая составляющая породы, поэтому величина параметра Ts/(Ts+Tm) также чувствительна к литологии пород.
С увеличением зрелости пород в экстрактах уменьшается концентрация гопанов, а при высоком катагенезе (Западно-Салымская площадь) они практически отсутствуют. Это увеличивает погрешность при расчете параметра Ts/(Ts+Tm) и является существенным препятствием его использования в широком диапазоне катагенеза.
ТА(1)/ТА(1+И)
При низкой зрелости пород параметр ТА(І)/ТА(І+П) в разрезе баженовской свиты имеет то же относительное отклонение, что и параметр Ts/(Ts+Tm). Однако с ростом катагенеза вариации этого параметра в разрезе свиты увеличиваются.
С ростом термического воздействия доля триароматических стероидов с короткой алкильной цепью (ТА(1)) увеличивается за счет разрушения алкильного заместителя длинноцепочечных триароматических стероидов (ТА(И)). Под влиянием температуры дополнительное количество триароматических стероидов образуется за счет ароматизации моноароматических стероидов /Peters К.Е. et al., 2005/. При этом катализатором последнего процесса является глинистая составляющая пород. Рост катагенеза приводит к увеличению вариаций этого параметра в разрезе баженовской свиты.
3D бассейновое моделирование генерации, миграции и аккумуляции углеводородов
Трудоемкость 3D бассейнового моделирования определяется сложностью геологического строения района и количеством вступивших в главную фазу нефтеобразования материнских пород. Для выполнения моделирования генерации углеводородов породами баженовской свиты, их миграции и аккумуляции выбран участок размером 150x150 км в районе Каймысовского свода, являющийся достаточно простым в отношении геологического строения и нефтегазоносности /Гончаров И.В. и др., 2005г; Goncharov I.V. et al., 2006/. На этой территории к настоящему времени пробурено более 220 разведочных скважин и более 2800 эксплуатационных. Подавляющие число залежей нефти локализуется в верхнеюрских отложениях и генетически связано с органическим веществом пород баженовской свиты (рисунок 4.3).Для этого района в модели достаточно учесть только одну нефтематеринскую породу - баженовскую свиту. Выбранный район является удобным объектом для апробации программных продуктов также потому, что практически все открытые месторождения находятся в разработке. Это позволяет сопоставить результаты моделирования с реальными данными по запасам, прошедшими защиту в ЦКЗ.
Моделирование времени и масштабов генерации и миграции было выполнено с использованием программных продуктов фирмы BeicipFranlab: «Genex», «Temis 3D». Для того, чтобы учесть все аспекты поведения нефтяной системы принималось во внимание:
(1) содержание и качество органического вещества в нефтематеринской породе;
(2) термическая эволюция органического вещества (степень реализации генерационного потенциала);
(3) кинетические параметры органического вещества баженовской свиты; (4) распространение нефтей баженовского типа в районе; (5) качество коллекторов и закономерности их распространения в пределах изучаемой территории.
Расчет 3D блока и его калибровка в программе «Temis 3D» занимает достаточно длительное время, поэтому предварительно была выполнена калибровка с использованием ID моделирования (GENEX) для ряда скважин района. Для калибровки были использованы полученные по результатам геохимических исследований значения HI и TR для пород баженовской свиты (рисунок 3.29-3.31), а также значения температур и Ro в разрезе отложений. Результаты ID моделирования показали хорошее соответствие измеренных и расчетных значений этих параметров.
Согласно результатам 3D моделирования на сегодняшний день степень реализации генерационного потенциала породами баженовской свиты на изучаемой территории находится в диапазоне от 0 и до 44 % (рисунок 5.8). При этом за счет непостоянного теплового потока в районе моделирования максимальная реализация нефтематеринского потенциала приурочена к менее погруженным частям территории. Баженовская свита вошла в главную зону нефтеобразования около 67 млн. лет назад (верхний мел, Маастрихт), но только около 60 млн. лет назад преодолен порог эмиграции и началось формирование первых залежей.
Поскольку первичная миграция контролируется давлением, то считается, что этот процесс протекает скорее импульсно, чем непрерывно. Считается, что в породах с проницаемостью меньше чем 1мД основное движение жидкости происходит вертикально /Mackenzie A.S. et al., 1988b/. Большинство нефтематеринских пород имеет проницаемость меньше чем 1мД, поэтому вытеснение происходит в значительной степени в вертикальном направлении. Это вертикальное направление может быть восходящим или нисходящим в зависимости от существующего градиента давлений. Характерной особенностью юго-востока Западной Сибири является то, что над баженовской свитой расположена мощная глинистая толща куломзинской свиты, поэтому в основу расчетов была заложена модель, по которой генерированные баженовской свитой углеводороды мигрируют вниз в песчаные пласты васюганской свиты и далее вверх по восстанию до ловушки (рисунок 5.9).
Для богатых нефтематеринских пород, к коим относится баженовская свита, толщина породы не будет иметь никакого заметного эффекта на эффективность эмиграции /Mackenzie A.S. et al., 1988b/. В то же время доказано, что существуют случаи, когда нефть была предпочтительно удалена из граничных зон глинистых нефтематеринских пород /Leythaeuser D. Et al., 1984/. При определении направления первичной миграции нефти из нефтематеринской породы программой «Temis 3D» принимаются во внимание только коллекторские свойства выше- и нижележащего пластов, а особенности вертикальной миграции внутри отложений нефтематеринской породы не учитываются. В результате такого расчета первичной миграции получается, что почти вся генерированная нефть мигрирует в нижележащий пласт-коллектор, что приводит к формированию залежей нефти по запасам кратно превосходящим реальные. При построении 3D блока оказалось важным разделение баженовской свиты на ряд отдельных слоев (рисунок 5.9), в этом случае результаты моделирования были лишены такого недостатка /Goncharov I.V. et al., 2006/.
Практика ГРР и результаты моделирования миграции и аккумуляции нефти показывают, что наличие и качество коллекторов является одним из ведущих факторов распространения залежей нефти, генерированной баженовской свитой на территории Томской области /Гончаров И.В. и др., 2005г, 2011а/. Выбранный для моделирования район является типичным для юго-востока Западной Сибири и характеризуется крайней невыдержанностью по латерали и широкой изменчивостью по вертикали коллекторских свойств горизонта ICv К сожалению, информация о коллекторах часто имеет фрагментарный характер, поэтому при построении региональных карт приходится опираться на результаты бурения отдельных скважин и общегеологические представления.
Поскольку в районе открыто много залежей, запасы которых утверждены в ЦКЗ, есть возможность сравнения этих данных с полученными результатами моделирования. Из рисунка 5.10 видно, что контуры основных месторождений хорошо соответствуют контурам залежей, полученных в результате моделирования. Рассчитанные запасы достаточно хорошо соответствуют реальным запасам. При этом погрешность увеличивается с уменьшением запасов залежей (таблица 5.1). С одной стороны это обусловлено использованием несколько упрощенной геологической модели района для построения 3D блока. С другой стороны, все крупные месторождения в этом районе находятся в разработке, их геология хорошо изучена, и запасы после нескольких пересчетов достаточно точно подсчитаны. На мелких месторождениях имеется всего несколько разведочных скважин, и поэтому подсчет их запасов мог быть выполнен со значительно большей погрешностью.
Результаты расчетов позволяют глубже понять роль различных факторов, контролирующих образование и распространение залежей нефти. Для района моделирования выделено две зоны с одинаковой площадью, на которых баженовская свита характеризуется примерно одинаковой толщиной и содержанием органического углерода. Главной отличительной чертой этих зон является распространение и толщина коллекторов в верхней юре. За счет разной глубины залегания пород и разного теплового потока органическое вещество баженовской свиты существенно отличается степенью преобразованности. Количество аккумулированной нефти в разведанных структурных ловушках одной зоны оказалось в три раза больше, чем во второй, несмотря на то, что в последней баженовской свитой генерировано нефти в 2,5 раза больше (таблица 5.2). Соответственно, коэффициент аккумуляции этих зон отличается в 8 раз. Таким образом, первостепенными факторами, определяющими формирование залежей нефти в данном районе, являются не только степень зрелости нефтематеринской породы, но и наличие возможности для вторичной миграции углеводородов до ловушки, то есть присутствие коллекторов. При отсутствии хороших коллекторов коэффициент аккумуляции составляет лишь первые проценты (таблица 5.2).
На примере Северного моря Р.С. Barnard и М.А. Bastow (1991) показано, что по крайней мере шестая часть и, возможно, даже третья часть нефти, удаленной из основных наиболее погруженных грабенов уже сейчас найдена или будет найдена в виде промышленных залежей. Работа по Zagros Orogenic Belt (основная зона нефтенакопления Ирана) /Bordenave M.L., 1989/ говорит, что половина удаленной из нефтематеринских пород нефти накопилась в рядом расположенных структурах. Эти два примера могут служить примером наиболее эффективной аккумуляции. MoshierS.O. и Waples D.W. (1985) предположили, что в наиболее благоприятных случаях приблизительно до 35 % эмигрировавшей из нефтематеринских пород нефти будет найдено в ловушках, однако обычно это число ближе к 10%. С другой стороны известно, что около 96% нефти, эмигрировавшей из баженовской свиты, дисперсно рассеивается в нематеринских глинистых и нерезервуарных породах /Лопатин Н.В. и др., 1998/. Полученные данные о невысоком проценте аккумуляции для района Каймысовского свода на территории Томской области в целом не противоречат данным для районов Западной Сибири, где отсутствуют хорошие коллектора.
