Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Эволюция представлений о клиноформном залегании продуктивных пластов. Характеристика клиноформного залегания отложений. Современные представления о строении неокомских отложений Западной Сибири. Типы клиноформ и их классификация. 9
Глава 2. Особенности геологического строения и нефтегазоносность Самотлорского месторождения 29
2.1. Геолого-геофизическая изученность и история открытия месторождения. 30
2.2. Литолого-стратиграфическая характеристика отложений. 35
2.3. Тектоника Самотлорского месторождения. 39
2.4. Условия формирования осадочных отложений. Нефтегазоносность Самотлорского месторождения. 45
Глава 3. Комплексирование методов изучения клиноформного залегания отложений на различных стадиях изученности. 60
3.1. Методы изучения залегания отложений на поисково-оценочной стадии. Сейсмические исследования осадочных отложений. 68
3.1.1. Общие положения. Необходимость использования данных сейсморазведки для корреляции разрезов скважин. 68
3.1.2.Сейсмогеологический прогноз. 74
3.2. Методы изучения залегания отложений на стадии подсчета запасов. Комплексирование сейсмики 2D, 3D и корреляции геологических разрезов скважин. 78
3.3. Методы изучения залегания отложений на стадии уточнения запасов. Классификация корреляции в зависимости от степени изученности. Детальная корреляция разрезов скважин по материалам ГИС эксплуатационного бурения. 81
3.3.1. Требования к материалам ГИС при корреляции геологических разрезов скважин. 84
3.3.2. Основные положения, учитываемые при корреляции. 86
3.3.3. Методические приемы корреляции. 89
3.3.4. Основные принципы выполнения корреляции «вручную» 93
3.4. Использование новейших компьютерных технологий при изучении строения отложений на различных этапах изученности. Программа корреляции геологических разрезов скважин, геологического моделирования и подсчета запасов «AutoCorr» и ее основные особенности. 96
3.4.1. Корреляция аномально залегающих отложений с использованием программы «AutoCorr». 113
Глава 4. Методика выявления клиноформных условий залегания с помощью программы «AutoCorr» на примере нижнемеловых продуктивных отложений месторождения Западной Сибири. 126
4.1.Выявление условий аномального залегания ачимовских отложений на месторождении Самотлор. 126
4.2. Клиноформное залегание ачимовских отложений Самотлорского месторождения и его доказательство. 141
4.3.Принципы выделения и номенклатура продуктивных пластов ачимовской толщи в условиях их клиноформного залегания на Самотлорском месторождении. 153
4.4.0сновные результаты и особенности корреляции нижнемеловых ачимовских отложений Самотлорского месторождения. 163
4.5.0сновные методические приемы выявления клиноформных условий залегания продуктивных пластов с помощью программы «AutoCorr». 168
Заключение 169
Библиографически^ список использованной литературы 171
Приложение 176
- Эволюция представлений о клиноформном залегании продуктивных пластов. Характеристика клиноформного залегания отложений. Современные представления о строении неокомских отложений Западной Сибири. Типы клиноформ и их классификация.
- Геолого-геофизическая изученность и история открытия месторождения.
- Методы изучения залегания отложений на поисково-оценочной стадии. Сейсмические исследования осадочных отложений.
Введение к работе
При выполнении диссертационной работы использован отечественный программный комплекс «AutoCorr» (свидетельство №2004610585 от 27.02.2004гЛ. созданный на кафедре промысловой геологии РГУ нефти и газа им.И.М. Губкина группой авторов (Балабан И.Ю., Копылов В.Б. Кузнецова Г.П., Староверов В.М., Лисовский Н.Н.) под руководством профессора кафедры И.С. Гутмана, который решает задачи корреляции разрезов скважин в автоматическом и интерактивном режимах, геологического моделирования залежей, подсчета запасов УВ и создания геологической основы для проектирования разработки и может быть использован на различных этапах изученности. Решением секции нефти и газа ЭТС ГКЗ МПР России от 24 июня 2004 года программа «AutoCorr» одобрена и рекомендована для решения задач корреляции разрезов скважин, подготовки и представления материалов по подсчету геологических запасов в ГКЗ МПР России, особенно на длительно разрабатываемых месторождениях с большим количеством скважин.
Актуальность работы
Вторая половина XX века ознаменована крупнейшими приростами углеводородного сырья в Западной Сибири. С открытием в 1953г. первого газового месторождения - Березовского, а в 1960г. первого нефтяного месторождения - Шаимского в Западной Сибири менее чем за 20 лет была создана мощная сырьевая база, позволившая нашей стране в это время выйти на первое место в мире по добыче нефти и газа.
По состоянию на 1.01.2000г. итогом геолого-разведочных работ в Западной Сибири стало открытие 724 месторождений нефти и газа, которые включают 5247 залежей УВ, в том числе 3687 нефтяных, 129 газонефтяных, 281 нефтегазоконденсатных, 485 газовых и 655 газоконденсатных.
5 Стратиграфический диапазон открытых залежей достаточно велик: от доюрского фундамента до туронского яруса включительно [4].
Потенциальные ресурсы углеводородного сырья Западной Сибири позволяют смело утверждать, что этот регион и в XXI веке останется главной нефтегазодобывающей провинцией России. Утвержденные в 1994 году Центральным энергетическим комитетом потенциальные запасы следующие: газ - 97196,2 млрд.м3, нефть - 50803,7 млн.т, конденсат - 5385,2 млн.т.
Проблема сохранения высоких добывных возможностей нефти и газа в освоенных районах Западной Сибири обостряется с каждым годом по мере исчерпания запасов УВ в наиболее близко залегающих горизонтах, приуроченных к ловушкам структурного типа. В связи с этим перед промысловыми геологами в последние десятилетия стоит задача открытия новых, более глубокозалегающих нефте- и газоносных пластов в ачимовских, юрских, триасовых и палеозойских отложениях.
Наиболее перспективными в этом плане являются ачимовские залежи нефти и газа, приуроченные к низам меловых отложений и к ловушкам неструктурного типа, и распространенным на глубинах 2500-4000 м практически по всей территории Западной Сибири. Потенциальные ресурсы этих залежей оцениваются как минимум в 5млрд.т нефти, 4,8 трлн.м газа и 1 млрд.т конденсата. [5].
Неокомский нефтегазоносный комплекс Западной Сибири является основным продуктивным комплексом, обеспечивающим как нефтедобычу, так и прирост запасов углеводородного сырья. Однако перспективы выявления продуктивных горизонтов в последнее время в большей степени связаны с залежами «неантиклинального», клиноформного типа. Данные о клиноформном строении неокома, полученные за последние десятилетия, а также открытие таких месторождений, как Приобское и Сугмутское, установление региональной продуктивности ачимовской толщи Большого Уренгоя, позволяют связывать с клиноформами неокома перспективы выявления крупных скоплений УВ, неконтролируемых антиклинальными структурами.
Вопросы перспектив нефтегазоносности клиноформных отложений для условий Западной Сибири имеют особую актуальность ввиду широкого их распространения в разрезе нижнемеловых (ачимовских) отложений нефтегазоносного комплекса Западной Сибири.
В настоящее время длительно разрабатываемые месторождения вступают в позднюю стадию разработки с быстрым ростом обводненности продукции и падением добычи нефти. На таких месторождениях, как правило, пробурены сотни и даже тысячи скважин, вокруг них создана всеобъемлющая инфраструктура по добыче, сбору, транспортированию и переработке УВ, и в том числе и социальная составляющая. Поэтому сегодня особенно актуально как можно дольше продлить жизнь этим месторождениям за счет грамотного использования накопленной промыслово-геологической информации о месторождении, недоизученных на ранних этапах объектов исследования, накопленного интеллектуального потенциала, человеческих ресурсов.
Обоснование методики изучения отложений с клиноформными условиями залегания создает определенную перспективу для дальнейших исследований в области изучения ловушек неструктурного типа. Использование новейших компьютерных технологий для быстрого и качественного выполнения детальной корреляции разрезов скважин актуально для залежей разрабатываемых месторождений с большим фондом скважин.
Цель и задачи исследования
Целью работы является обеспечение пополнения сырьевой базы в районах с развитой нефтегазодобычей за счет открытия клиноформных залежей в ачимовских отложениях на разрабатываемых месторождениях и повышение качества подсчета, содержащихся в них, запасов УВ.
Для этого решаются такие задачи, как - геометризация формы и объема пустотного пространства в клиноформных ловушках на базе корреляции с использованием для этой цели новейших компьютерных технологий.
7 Научная новизна
Впервые упорядочены различные виды корреляции в зависимости от степени изученности объектов нефтегазоносности, а также наличия фактического исходного материала для целей изучения строения залежей УВ, их геологического моделирования и достоверного подсчета запасов.
Впервые систематизированы и обобщены данные ГИС для целей корреляции, сопоставлены геологические разрезы скважин огромной территории Самотлорского месторождения благодаря возможности использования компьютерных технологий.
3. Впервые для выполнения сопоставления геологических разрезов
скважин использован отечественный программный продукт - программа
автоматической корреляции, геологического моделирования и подсчета
запасов «AutoCorr», созданный на кафедре Промысловой геологии нефти и
газа.
4. Впервые предложен комплекс методических приемов для
выполнения корреляции геологических разрезов с клиноформными
условиями залегания с использованием компьютерных технологий.
5. Впервые установлено клиноформное залегание отложений внутри
ачимовской толщи в направлении северо-запад на юго-восток. На ранних и
последующих этапах изучения разрезов и территорий Западной Сибири
клиноформы ачимовских отложениий имели субширотное простирание.
Клиноформа ачимовской толщи Самотлорского месторождения повернула в
субмеридиональном направлении, в связи с чем была пропущена при
сейсмических исследованиях.
Опыт изучения клиноформных условий залегания ачимовской толщи на Самотлорском месторождении позволит наиболее эффективно подойти к проектированию разработки продуктивных горизонтов нижнего неокома, обратить внимание на возможные изменения геологического строения ачимовских отложений в субмеридиональном направлении в разрезе других месторождений Западной Сибири, где на сегодняшний момент существует мнение о боковом (широтном) осадконакоплении [17, 18, 22, 23, 25, 29, 30, 34,40].
8 Практическая значимость и реализация работы
Предложен комплекс методических приемов для изучения геологического строения продуктивных пластов с аномальными условиями залегания - клиноформными, которые часто являются ловушками УВ неструктурного типа, с использованием новейших компьютерных технологий для длительно разрабатываемых месторождений с большим количеством скважин.
Результаты детальной корреляции и анализ аномальных условий залегания изучаемых ачимовских отложений позволили принять новую индексацию нижней части неокомских продуктивных отложений, которая утверждена Протоколом совместного рассмотрения номенклатуры пластов от 25.07.2000г. между представителями ОАО «Самотлорнефтегаз» и РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина [14].
Результаты сопоставления геологических разрезов скважин использованы в качестве основы для геологического и гидродинамического моделирования залежей УВ Самотлорского месторождения при пересчете запасов УВ 2001-2003 гг. [37].
Основные защищаемые положения.
1. Виды корреляции на различных стадиях подготовки месторождения
к подсчету запасов и проектированию разработки.
2. Комплекс методических приемов для выявления клиноформных
залежей крупных разрабатываемых месторождений, разбуренных
многочисленной сетью скважин (типа Самотлора), с помощью новейших
компьютерных технологий.
3. Выявленные впервые клиноформные условия залегания ачимовских
отложений Самотлорского месторождения субмеридиональной
направленности, установленные по результатам глубокого поисково-
разведочного и эксплуатационного бурения, на основе корреляции без
привлечения сейсмических исследований.
Эволюция представлений о клиноформном залегании продуктивных пластов. Характеристика клиноформного залегания отложений. Современные представления о строении неокомских отложений Западной Сибири. Типы клиноформ и их классификация
Первые открытия неструктурных ловушек в Западной Сибири (в шестидесятые годы) совершались попутно при разведке антиклинальных структур. Однако выработанность фонда структурных ловушек и очевидная перспективность неантиклинальных объектов сделала их в восьмидесятые годы основным объектом исследования. Условиями формирования, размещением и прогнозом неантиклинальных резервуаров в наиболее преспективном неокомском комплексе Западной Сибири занимались М.М. Биншток, В.Н. Бородкин, B.C. Бочкарев, A.M. Брехунцов, Л.А. Векслер, Ф.Г. Гурари, СВ. Ершов, Н.П. Запивалов, Ю.Н. Карагодин, А.Э. Конторович, В.А. Конторович, Н.Я. Кунин, Б.А. Лебедев, О.М. Мкртчан, Г.П. Мясникова, В.Д. Наливкин, А.Л. Наумов, А.А. Нежданов, И.И. Нестеров, Н.Н. Ростовцев, B.C. Сурков, А.А. Трофимук, Л.Л. Трусов, Л.Я. Трушкова, Ф.З. Хафизов, Ю.В. Шепеткин, В.И. Шпильман и др.
Исследования, направленные на изучение неантиклинальных резервуаров в других регионах, проводились также В.И. Богацким, Б.Я. Вассерманом, К.К. Гостинцевым, В.А. Гроссеймом, В.А. Долицким, А.И. Дьяконовым, Л.Г. Каретниковым, М.С. Моделевским, Н.С. Окновой, В.Я. Россомахиным, Г.Ф. Рожковым, В.В. Самсоновым, Б.А. Яраловым и др.
Неструктурные ловушки зачастую приурочены к определенным фациальным обстановкам (дельты, русла, бары, дюны, глубоководные конусы выноса и др.). Поэтому важнейшим звеном в их прогнозе становятся палеофациальные и палеогеографические исследования. Разработкой теоретических основ и методик изучения обстановок осадконакопления занимались Н.Б. Вассоевич, М.Л. Верба, Н.Н. Верзилин, И.С. Грамберг, В.А. Гроссгейм, Н.П. Запивалов, Ю.Н. Карагодин, Б.А. Лебедев, Н.В. Логвиненко, А.Е. Лукин, A.B. Македонов, B.C. Муромцев, Д.В. Наливкин, Н.С. Окнова, М.В. Проничева, Л.В. Пустовалов, А.Б. Рухин, Н.М. Страхов, Г.И. Теодорович, П.П.Тимофеев, В.Е. Хаин, В.Н. Шванов и др. [8, 35,40,41].
Сокращение фонда антиклинальных структур в нефтегазоносном бассейне Западной Сибири в настоящее время выдвинуло на передний план проблему поиска и разведки залежей УВ в ловушках неструктурного типа, приуроченных к клиноформным образованиям. Проблемы, связанные с прогнозом залежей УВ в неантиклинальных объектах, наиболее полно представлены при изучении неокомского клиноформного комплекса отложений Западной Сибири.
Несмотря на многочисленные исследования, единой точки зрения на условия формирования неокомских отложений до сих пор нет. Сформировались две основные модели строения неокома. Согласно первой модели, в условиях морского мелководья происходило характерное для платформ субгоризонтальное осадконакопление неокомских отложений (Брадучан, 1973г.; Б.А. Онищенко, В.И. Шпильман, 1978г. и др.). Горизонтальная последовательность неокомских продуктивных пластов Нижневартовского района в составе куломзинской, тарской, вартовской, позднее мегионской и ванденской свит была отражена в региональных стратиграфических схемах Западно-Сибирской равнины, последняя из которых была принята в 1991г. [35].
Вторая - принципиально новая клиноформная косослоистая модель строения неокомских отложений для Нижневартовского района была предложена А.Л. Наумовым в 1977 году [28]. В статье этого исследователя на основе детальной послойной корреляции и анализа толщин изучаемых отложений было убедительно показано косослоистое строение неокомских отложений. Основные положения статьи сводились к следующему:
1. В берриас-валанжинское время Западно-Сибирский морской бассейн представлял собой некомпенсированную впадину, в течение длительного времени постепенно заполнявшуюся с юго-востока обломочным материалом.
Схема формирования берриас-валанжинского разреза подобна схемам формирования разрезов в условиях некомпенсированных впадин многих районов мира.
2. Песчаники ачимовской пачки (пласты Біб-го) формировались у подножия склона шельфа, медленно продвигавшегося к центру бассейна.
3. Шельф повсеместно имел региональный наклон к центру бассейна; по предварительным данным, глубина его составляла в районе внешней кромки около 200 м, дна бассейна - около 500 м [28].
Почти за 30 лет со времени появления этой схемы строения нижнемеловых отложений, появилось множество публикаций, посвященных этому вопросу. Круг исследователей, поддерживающих и разрабатывающих концепцию клиноформного строения неокомских отложений Западно-Сибирского бассейна, все более расширялся. Следует отметить, что практически революционным скачком, позволившим получить новую информацию о строении осадочной толщи Западной Сибири, стало широкое внедрение в практику сейсморазведки методом ОГТ. Это повлекло за собой создание нового раздела стратиграфии - сейсмостратиграфии. Впервые на сейсмопрофилях четко отобразилось косое наслоение осадков в нижней части мелового разреза. [30, 31].
Геолого-геофизическая изученность и история открытия месторождения
Открытию многочисленных месторождений нефти и газа в Западной Сибири предшествовали многолетние геолого-геофизические исследования территории, проводимые с 1934 года. Поисковое бурение на территории Западной Сибири было начато в 1947 году. С этого года проводилось планомерное изучение геологического строения района. Были выполнены следующие работы [37]:
- аэромагнитная съемка масштаба 1:1 000 000;
- аэрогравиметрическая съемка масштаба 1:1 000 000;
- сейсмозондирование и колонковое бурение.
Комплексная интерпретация результатов этих работ позволила определить общие закономерности геологического строения осадочного чехла и фундамента платформы и выделить тектонические структуры первого порядка, в том числе и Нижневартовский свод.
На территории Нижневартовского свода планомерные поиски перспективных структур методами сейсморазведки проводились с 1957 г. Результаты работ сейсмопартий позволили уточнить тектоническое строение района, выявить и подготовить к поисково-разведочному бурению Самотлорскую, Северо-Пурскую, Ватинскую, Мегионскую, Аганскую и другие структуры.
Глубоким разведочным бурением были открыты крупнейшие нефтяные месторождения: в 1961 году - Мегионское, в 1964 году - Ватинское, Северо-Покурское, а в 1965 году - Самотлорское, Аганское и др.
После завершения промышленной разведки основных продуктивных пластов и утверждения запасов ГКЗ СССР (1969г.) в 1969 году Самотлорское месторождение передано на баланс Главтюменьнефтегаза, а после последнего подсчета запасов и утверждения в ГКЗ СССР (1987г.) в 1996 году месторождение передано на баланс двух организаций: ОАО "Самотлорнефтегаз" и ОАО «ТНК-Нижневартовск». В 1996, 1997 г.г. в состав Самотлорского месторождения включены Мыхпайское и Рубиновое поднятия.
С 1973 года Главтюменьнефтегазом проводятся работы по доразведке месторождения в процессе эксплуатационного разбуривания.
В Нижневартовском районе с 1968 года управлением «ЗапСибнефтегеофизика» проводятся детализационные работы с целью изучения периферийных участков Самотлорского, Мегионского, Ватинского, Аганского, Мыхпайского и других месторождений, непосредственно примыкающих к Самотлорскому месторождению.
С 1973 по 1983 гг. методами МОВ и ОГТ выполнена сейсморазведка. После утверждения запасов в 1987 году на различных участках северной части Самотлорского месторождения проводились детализационные сейсмические работы 2D и съемки 3D. Результаты проведенных детализационных сейсмических работ в совокупности с бурением разведочных и углубленных скважин позволили уточнить границы залежей в продуктивных пластах, находящихся в эксплуатации, и уточнить контуры вновь открытых залежей.
Таким образом, Самотлорское месторождение, начиная с 1958 года до настоящего времени, непрерывно изучается сейсмическими методами. В полевом сезоне 2000-2001 годов на территории Самотлорского месторождения работы проводились силами четырех сейсморазведочных партий. Каспаровская площадь полностью перекрыта сейсморазведкой 3D (176 км ). В центральной части Самотлора силами трех сейсморазведочных партий отработано 1380 пог. км сейсморазведки 2D. Получены материалы хорошего качества, которые в настоящее время находятся в обработке [37].
Методы изучения залегания отложений на поисково-оценочной стадии. Сейсмические исследования осадочных отложений
Сейсмическая разведка - совокупность методов исследования геологического строения земной коры, основанных на изучении распространения упругих волн, возбуждаемых взрывом или невзрывным источником [6].
Сейсморазведка - основной метод геофизических исследований при поисковых и разведочных работах на нефть и газ на региональном этапе изученности, поскольку с ее помощью решается большое число разнообразных геологических задач с более высокой детальностью, чем другими геофизическими методами (электро- гравиразведка). Физическая основа сейсморазведки состоит в следующем. Возбуждаемые на поверхности упругие колебания распространяются на глубину. Распространяясь по горным породам, которые имеют различные физические свойства, упругие волны отражаются и преломляются на границах сред с различными упругими свойствами. Отраженные и преломленные волны можно регистрировать на дневной поверхности специальной высокочувствительной аппаратурой. По времени прихода и характеру отраженных и преломленных волн можно судить о глубине залегания, строении и вещественном составе различных геологических тел.
В зависимости от типа изучаемых упругих волн применяют различные методы сейсморазведки: метод отраженных волн (МОВ), корреляционный метод преломленных волн (КМПВ), метод общей глубинной точки (МОГТ), вертикальное сейсмопрофилирование (ВСП), метод импеданса и.т.д. Задача любого метода сейсморазведки - определение времени пробега сейсмической волны от отражающего или преломляющего горизонта до поверхности. Результаты сейсморазведки представляются в виде временных разрезов и карт изохрон - карт равных времен прихода волны от какого-либо опорного отражающего горизонта. Эти карты, используя значения скоростей распространения волн, пересчитывают в структурные карты (карты глубин залегания отражающих горизонтов) В этой связи, достоверность сейсмических построений в значительной степени зависит от изученности скоростных характеристик разреза.
Если скорость распространения сейсмических волн не изменяется по площади, то структурная карта и карта изохрон будут идентичны. Если же (как в случае клиноформного залегания отложений) скорость сейсмических волн изменяется по площади, а аномалии изменения скорости сопоставимы с картируемыми локальными поднятиями (клиноформными циклами), структурные построения, проведенные без учета изменения сейсмических скоростей, будут малонадежными. Поэтому, в первую очередь и на региональном и поисково-оценочном этапе изучаются залежи УВ, приуроченные к ловушкам структурного типа. Клиноформные комплексы чаще являются объектами доразведки и доразработки и выявляются, в лучшем случае, при сейсмических исследованиях геологического разреза на разведочном этапе, а также в процессе разработки залежей УВ других, ранее изученных геологических объектов при 3D сейсмоисследованиях или по результатам корреляции геологических разрезов эксплуатационной сети скважин.
Сейсморазведку проводят по сетке взаимосвязанных профилей, на которых с определенным интервалом располагаются источники и приемники колебаний.
В процессе обработки и интерпретации сейсмических данных выполняют:
стратиграфическую привязку и сейсмостратиграфический анализ;
корреляцию волн и анализ тектонических нарушений;
построение глубинно-скоростной модели среды и структурных карт;
сейсмофациальный анализ и оценку динамических параметров волнового поля;
палеогеоморфологический и палеотектонический анализы;
анализ статистических связей между параметрами пласта-коллектора и сейсмическими атрибутами.
