Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геологическое строение территории Республики Татарстан 15
1.1. Особенности разреза и нефтеносность палеозойских отложений 15
1.1.1. Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла
1.1.2. Тектоника 27
1.1.3. Нефтеносность 37
1.2. Особенности формирования и типизация локальных структур-ловушек
Глава 2. Эффективность поисково-оценочного бурения в Татар стане и структурный анализ локальных объектов 43
2.1. Динамика и показатели успешности поисково-оценочного и разведочного бурения в Татарстане
2.2. Структурный анализ поисковых объектов 46
2.3. Перспективы расширения ресурсной базы Республики Татарстан 50
Глава 3. Анализ использования методов прямых поисков в связи с оценкой нефтеносности локальных объектов 54
3.1 Обзор используемых методов прямых поисков залежей УВ 54
3.1.1. Геохимические методы прямых поисков залежей нефти 55
3.1.2. Геологические методы прямых поисков залежей нефти 59
3.1.3. Геофизические методы прямых поисков залежей нефти 60
3.2. Геологические предпосылки к применению методов прямых поисков на территории Татарстана 69
3.3. Анализ использования методов прямых поисков в Татарстане 72
3.3.1. Геохимические методы прямых поисков залежей нефти 73
3.3.2. Геологические методы прямых поисков залежей нефти 78
3.3.3. Геофизические методы прямых поисков залежей нефти 83
Глава 4. Методика оценки достоверности прогнозов нефтеносности для локальных объектов в Республике Татарстан по результатам комплексного применения методов прямых поисков 117
4.1. Байесовская оценка вероятности прогноза нефтеносности локальных объектов с учетом достигнутого коэффициента успешности 117
4.2. Анализ использования байесовской оценки вероятности для прогноза продуктивности локальных объектов 129
4.3. Прогноз нефтеносности локальных объектов на основе разработанной методики 131 Глава 5. Предложения по регламентации методов прямых поисков в общей схеме геологоразведочных работ на нефть
Заключение 138
Список литературы 139
- Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла
- Динамика и показатели успешности поисково-оценочного и разведочного бурения в Татарстане
- Геохимические методы прямых поисков залежей нефти
Введение к работе
Актуальность темы. Республика Татарстан является старейшим нефтедобывающим регионом Российской Федерации. За многолетний период разработки месторождений Республики добыто почти 3 млрд. тонн нефти. Извлекаемые ресурсы нефти в регионе составляют более 700 млн. т, что делает территорию перспективной в отношении поиска новых месторождений. Объектами поисково-оценочных работ являются малоразмерные положительные структуры в девонских и каменноугольных отложениях. Извлекаемые запасы открываемых в последние годы залежей нефти оцениваются в среднем от 200 до 250 тыс.т. Выявление и подготовка объектов к поисково-оценочному бурению осуществляется преимущественно сейсморазведкой МОГТ. В связи с малыми размерами поисковых объектов, геологическими особенностями осадочного чехла, с одной стороны, и с ограниченными техническими возможностями сейсморазведки в ее стандартном варианте, с другой, достоверность сведений о наличии структур и их основных характеристиках достаточно низка.
Для оценки продуктивности локальных объектов в Республике Татарстан применяются многочисленные методы прямых поисков залежей нефти. Однако использование геолого-геофизических и геохимических методов не всегда оказывается достаточно эффективным. Это обусловлено тем, что порядок их применения не четко регламентирован, результаты данных исследований редко учитываются при постановке поисково-оценочного бурения комплексно, что приводит к строительству заведомо непродуктивных скважин.
В связи с тем, что отдельные методы прямых поисков выделяют малоконтрастные аномалии типа залежь в присущих им физических или химических полях, многие исследователи ставят вопрос о комплексировании методов и о создании аппарата, позволяющего проводить оценку достоверности
11 прогнозов (Муслимов, 2000; Швыдкин, 2000; Хисамов, 2003).
Автором данной работы по геолого-статистическим критериям были проанализированы данные об использовании методов прямых поисков залежей нефти в Татарстане. На основе проведенного анализа была предложена методика оценки достоверности осуществляемых прогнозов, вариант рационального комплекса методов прямого прогноза залежей нефти для осадочного чехла Республики Татарстан и регламент применения методов прямых поисков в связи с оценкой нефтеносности локальных объектов.
Цель работы. Разработка комплекса мер для обеспечения рационального применения методов прямых поисков залежей нефти в связи с оценкой нефтеносности малоразмерных объектов на территории Республики Татарстан.
Основные задачи.
Анализ эффективности поисково-оценочного бурения на выявленных и подготовленных сейсморазведкой локальных объектах.
Обобщение и анализ материалов по применению методов прямых поисков залежей нефти в связи с оценкой продуктивности локальных объектов на территории Республики Татарстан.
Обоснование перспектив увеличения коэффициента успешности поиска залежей нефти в связи с учетом при постановке буровых работ результатов применения методов прямых поисков.
Разработка методики оценки достоверности прогнозов нефтеносности для локальных объектов по результатам комплексного применения методов прямых поисков.
Прогноз нефтеносности локальных объектов Татарстана, оцененных методами прямых поисков, на основе разработанной методики.
Разработка предложений по регламентации методов прямых поисков в общей схеме геологоразведочных работ на нефть и газ.
Научная новизна.
Впервые обобщен обширный материал по результатам применения методов прямых поисков залежей нефти в связи с оценкой продуктивности локальных объектов в Республике Татарстан.
Проанализированы результаты опоискования локальных структур разных классов крупности на территории Татарстана, подготовленных по отражающим горизонтам «У» и «Д», за последние несколько лет.
В результате проведенного ретроспективного анализа опоискования объектов, оцененных методами прямых поисков, установлено увеличение коэффициента успешности поисково-оценочного бурения.
Разработана методика оценки достоверности прогнозов нефтеносности для локальных объектов по результатам комплексного применения методов прямых поисков.
Осуществлен прогноз нефтеносности 12 локальных объектов, оцененных методами прямых поисков, на основе разработанной методики.
Предложено оптимизировать работы методами прямых поисков в общей схеме геологоразведочных работ на нефть и газ, включив их в типовой комплекс работ на стадии подготовки объектов к поисковому бурению.
Практическая значимость. Применение предлагаемого комплекса методов прямых поисков залежей нефти и методики оценки достоверности прогнозов на их основе позволит повысить успешность поисково-оценочного бурения в Республике Татарстан.
Основные защищаемые положения. 1. В связи с вовлечением в поисково-оценочное бурение малоразмерных локальных структур, половина из которых не подтверждается, возникает необходимость оценивать перспективы нефтеносности поисковых объектов специальными методами.
Применение методов прямых поисков залежей нефти позволяет увеличить коэффициент успешности поисково-оценочного бурения по отношению к ныне существующему в Республике Татарстан.
Методика оценки достоверности прогнозов нефтеносности для локальных объектов в Татарстане по результатам комплексного применения методов прямых поисков позволяет с помощью байесовких оценок проводить разбраковку структур на нефтеносные и бесперспективные.
В связи с возможностью применения методов «Нейросейсм» и ГГХМ для оценки продуктивности локальных объектов на территории Татарстана предлагается оптимизировать их место в общей схеме геологоразведочных работ на нефть и газ и включить методы прямых поисков в типовой комплекс работ стадии подготовки объекта к поисковому бурению.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на итоговых научных студенческих конференциях в Казанском государственном университете, научно-практических конференциях «Мы - геологи XXI века» в 2001, 2002 и 2003 гг. (г. Казань), «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» в 2004 и 2005 гг. (МГУ, г. Москва), «Стратегия развития и освоения сырьевой базы основных энергоносителей в России», «ТЭК России - основа благополучия страны» в 2004 г., «Неструктурные, сложнопостроенные ловушки - основной резерв прироста углеводородного сырья России» в 2005 г. (ВНИГРИ, г. Санкт-Петербург), «Геофизика-2005» (СПбГУ, г. Санкт-Петербург).
Результаты исследований отражены в семнадцати опубликованных работах.
Фактический материал. Диссертация базируется на результатах исследований автора как в период обучения на кафедре геологии нефти и газа геологического факультета Казанского государственного университета, так и, в основном, в очной аспи-
рантуре ВНИГРИ. Собраны, обобщены и проанализированы материалы поисково-оценочного и разведочного бурения более 100 скважин, в т.ч. геофизических исследований и испытания скважин, сейсморазведки в объеме около 400 временных профилей, площадных и детализационных исследований методами прямых поисков, результатов оценки нефтеносности 178 поисковых объектов, других геофизических исследований. Анализ данных материалов, полученных в Татарском геологоразведочном управлении, НПУ «Казаньгеофизика», ОАО «Татнефтегеофизика», ТатНИПИ-нефть, ОАО «Татнефть», ОАО «Меллянефть» и других организациях в процессе подготовки к освоению нефтяных месторождений, выполнен лично автором. Структура работы
Диссертационная работа общим объемом 149 страниц состоит из введения, 5 глав, заключения, включает в себя 39 рисунков, 25 таблиц, список литературы содержит 111 наименований.
Работа выполнена под руководством члена-корреспондента РАН, доктора геолого-минералогических наук, профессора М.Д. Белонина, которому автор выражает самую искреннюю благодарность за постоянную помощь, внимание и поддержку в процессе выполнения работы. Автор Также признателен сотрудникам ТГРУ ОАО «Татнефть» В.В. Ананьеву и Е.А. Тарасову; профессору КГУ Р.Х. Муслимову, доцентам КГУ В.Н. Напалкову, В.М. Смелкову, В.Г. Изотову и Л.М. Ситдиковой; д.г.-м.н. Н.К. Фортунатовой; ученым ВНИГРИ A.M. Жаркову, В.Н. Макаревичу, А.К. Дертеву, А.В. Ивановской, А.Р. Цатурову, Н.С. Окновой, Н.В. Танинской, В.К. Шиманскому, В.В. Шиманскому, Т.К. Баженовой, Ю.Н. Григоренко,
В.В. ЗабалуевуІ, Е.А. Маргулис, Ю.И. Зытнеру, И.А. Кушмар и В.А. Белин-
кину за практические замечания и полезные советы.
Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла
Тиманский горизонт содержит аргиллиты зеленовато-серые, шоколадно-коричневые, слоистые, с прослоями глинистых алевролитов и песчаников (пласт До) серых и коричнево-серых, органогенно-обломочных. В нижней части горизонта выделяется репер «Аяксы» («верхний известняк»), который сложен темносерыми, неравномерно глинистыми мелкозернистыми известняками и доломитами.
В разрезе среднефранского подъяруса выделяются отложения сарга-евского (ДзБг), семилукского (Дззт)и бурегского (ДзЬг) горизонтов.
Отложения саргаевского горизонта обычно с размывом залегают на породах тиманского горизонта. Горизонт сложен известняками глинисто-битуминозными, темно-серыми, с прослоями мергелей и редко с пропла-стками горючих сланцев.
Толщина горизонта на западном склоне Южно-Татарского свода достигает 50 м. Отложения семилукского горизонта представлены известняками тонкозернистыми, иногда перекристаллизованными, разнозернистыми, темно-серыми, битуминозными, послойно неравномерно окремнелыми. Продуктивными являются пласты Дсм-2 и Дсм-3. Встречаются прослои черных битуминозных мергелей и сланцев. Наблюдается вертикальная и наклонная трещинноватость.
Отложения бурегского горизонта залегают с размывом на породах семилукского горизонта. Слагается горизонт известняками тонкозернистыми, темно-серыми, глинисто-битуминозными, большей частью доло-митизированными.
Строение семилукского и бурегского горизонтов характеризуется ли-тологической неоднородностью пластов, чередованием проницаемых и плотных прослоев карбонатных пород, обусловленных как седиментаци-онными, так и диагенетическими причинами (выщелачивание, перекристаллизация, кальцитизация, доломитизация и т.д.). Вследствие чего отсутствуют достаточно обоснованные кондиционные значения коллектор-ских параметров продуктивных пластов, приуроченных к семилукско-бурегским отложениям, что в свою очередь сказывается на количественной интерпретации данных ГИС при выделении эффективных нефтена-сыщенных пропластков
В пределах верхнефранского подъяруса выделяются воронежский (ДзУг), евлановский (Дзеу) И ливенский (ДЗІУ) горизонты.
Для воронежского горизонта характерно переслаивание известняков разнозернистых, битуминозно-глинистых, темно-серых и серых, часто в различной степени доломитизированных, доломитов мелкозернистых, мелко кавернозных и мергелей темно-серых, слабо битуминозных. В подошве горизонта наблюдаются прослои брекчиевидных известняков.
Евлано-ливенские отложения представлены известняками разнозерни-стыми, кавернозными, доломитизированными, доломитами с прослоями известняков тонкозернистых.
Фаменский flpyc(D3fm) Нижнефаменский подьярусфзЛпі)
Отложения задонского (Дзгас!) и елецкого (Дзеї) горизонтов залегают на размытой поверхности верхнефранского подъяруса. Для них характерно переслаивание известняков тонкозернистых светло-серых, плотных, часто перекристаллизованных и доломитизированных, и доломитов раз-нозернистых, по прослоям сильно кавернозных.
Динамика и показатели успешности поисково-оценочного и разведочного бурения в Татарстане
Поддержание высоких объемов добычи УВ сырья в старых нефтегазодобывающих регионах страны является первостепенной задачей топливно-энергетического комплекса России. Состояние отрасли, в частности, в Волго-Уральской НГП, обуславливается падением объемов добычи, ухудшением качества запасов, ростом обводненности продукции скважин. Развитая инфраструктура Республики Татарстан и богатый опыт разведки и разработки месторождений УВ в регионе способствуют рентабельному освоению сырьевого потенциала даже на заключительной стадии разработки месторождений. Перспективы нефтегазоносности территории связаны, главным образом, с малоразмерными объектами. Их подготовка к поисковому бурению сейсморазведкой характеризуется низкой эффективностью. В связи с этим необходимо применять особый комплекс геолого-геофизических исследований для достижения высоких показателей успешности.
Разработка нефтяных месторождений Татарстана осуществляется производственным гигантом ОАО «Татнефть» и целым рядом малых нефтяных компаний. Значительная часть нефти добывается из Ромашкинского, Ново-Елховского и Бавлинского месторождений, находящихся в пределах лицензионных границ ОАО «Татнефть». Создание малых независимых нефтяных компаний (ННК) в конце 90-х г.г. позволило начать освоение мелких нефтяных месторождений Татарстана, содержащих остаточные и (или) трудноиз-влекаемые запасы УВ сырья. Мелкие низкорентабельные нефтяные месторождения находились до этого времени в консервации. За счет последовательных организационных мероприятий удалось за последние несколько лет поднять добычу нефти в Татарстане до 30 млн т/ год.
Поисковые и разведочные работы в РТ проводятся недропользователями в пределах отведенных лицензионных участков. До 1995 года включительно бурением скважин занималась только НК «Татнефть», но, начиная с 1996 года, часть объемов поисково-разведочных работ перешла к ННК.
Пик поисково-оценочного и разведочного бурения пришелся на 1995 год, когда было опоисковано 7 объектов и пробурена 61 разведочная скважина (рис.4.1). Этот пик был обеспечен разведочным бурением, хотя в то же время происходило падение объемов поискового бурения, продолжавшееся с небольшими подъемами на общем фоне вплоть до 2000 года. В 1996 году произошло небольшое снижение темпов бурения, и далее последовал резкий обвал объемов поисково-разведочных работ. Столь стремительное сокращение расходов на геологоразведочные работы было связано с невысокими мировыми ценами на нефть.
Начиная с 1996 года, ННК стремительно развивались и увеличивали объемы поискового и разведочного бурения, превысив в 2000 году этот показатель по сравнению с НК «Татнефть» в четыре раза. Но к 2001 году уменьшилось количество поисковых и разведочных скважин по ННК, что было связано с отменой налога на ВМСБ (возобновление минерально-сырьевой базы), за счет которого, в большей степени, происходило финансирование этих работ.
Второй пик поисково-разведочного бурения пришелся на 2002 год, чему предшествовало плавное увеличение объемов поисково-разведочных работ в течение последних трех лет. В 2003 году отмечалось заметное снижение количества законченных строительством скважин, в основном, за счет падения объемов разведочного бурения по ОАО «Татнефть».
За последние три года выросли годовые показатели бурения поисковых скважин по объектам ННК, даже превысив при этом объемы разведочного бурения. Это свидетельствует о том, что ННК вынуждены заботиться об обеспеченности запасами своих лицензионных участков, поскольку от этого зависят доверие инвесторов, кредиторов, контролирующих органов и стоимость акций ННК на рынке ценных бумаг.
Геохимические методы прямых поисков залежей нефти
История развития геохимических методов прогноза нефтегазоносности началась в 1920-х г.г., когда В.А. Соколовым (Соколов, 1959) были разработаны основы геохимических методов поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений и стали проводиться разномасштабные геохимические съемки территории с целью обнаружения залежей УВ. Теоретические основы данного комплекса методов базируются на представлениях о процессах диффузии и фильтрации УВ, которые способньї вызывать геохимические аномалии по всей толще пород в пределах залежи УВ. В результате на дневной поверхности имеют место ореолы рассеяния УВГ, металлов (V, Си, Zn и др.), сопутствующих нефтяным месторождениям, а также характерные изменения в физических полях.
Весь комплекс методов известен под аббревиатурой ГПНГ (геохимический прогноз нефтегазоносности) (Филатов, 1999). Однако большинство из этих методов носит региональный и зональный характер. Известны методики проведения мелкомасштабных геохимических съемок по содержанию редкоземельных металлов, битуминологические, газовые, бактериологические, по изменению рН (показатель концентрации водородных ионов) и Eh (окислительно-восстановительный потенциал) среды и т.д. (Геохимические методы..., 2001)
Объектами геохимических съемок могут выступать снежный покров, донные осадки, неглубоко залегающие осадки, поверхностные воды, почвенный слой и т.д. (Разработка комплекса..., 2001)
В качестве геохимических методов локального прогноза нефтегазоносности первыми стали использоваться крупномасштабные вариации уже известных методов. Большинство из них не имеет имен собственных и представляет из себя комплекс геохимических объектов исследований по различным параметрам среды. Так, съемки, проведенные на Ставропольском участке в Западной Сибири, включали в себя отбор проб снега, почвы, поверхностных вод с целью определения в образцах гомологов метана (Перспективы применения..., 2001).
Подобные съемки проводились разными геологоразведочными организациями, и поэтому в каждом нефтегазодобывающем регионе сложились определенные, согласованные с особенностями местности и геологического строения территории, способы применения геохимической съемки в качестве локального прогноза нефтегазоносности. В Республике Татарстан (Волго-Уральская НГП) Э.К. Швыдкиным был разработан Комплекс геолого-геохимических методов (ГГХМ), предназначенная для прогноза нефтегазоносности в пределах локальных объектов (Оптимизация процессов..., 1998; Чернов, Вассерман и др., 2002; Швыдкин, Вас-серман и др., 2002). ГГХМ (автор - Э.К. Швыдкин) представляет из себя комплекс «легких» и дешевых методов: газовую, почвенно-солевую, магнитную, а также съемки рН (показатель концентрации водородных ионов), Eh (окислительно-восстановительный потенциал) и ЕП (естественного потенциала) среды. По количественным и качественным характеристикам естественных полей делаются выводы о перспективности объектов на нефть.
В основе ГГХМ лежит положение о том, что проявление нефтеносности недр связано с существованием электрического потока от нефтяного та-ста, характеризующегося восстановительной обстановкой, к верхней части разреза (ВЧР), где определяющую роль играют окислительные процессы. Электрический поток приводит к возникновению так называемой "электрической трубы" (она же, по терминологии различных исследователей, "топливный элемент", "окислительно-восстановительная труба"), которая проявляется на поверхности возмущениями геофизических полей, аномальными значениями измеряемых показателей над залежью. При этом регистрируются глубокие геофизические аномалии над залежью с приуроченными к контуру нефтеносности узкими протяженными аномалиями обратного знака.
Существование двух потоков (газового и электрического) от залежи к поверхности земли сопровождается сложными электрохимическими превращениями, проявляющимися в верхней части разреза аномальными изменениями состава и структуры пород и их физических параметров (магнитных, гравитационных, электрических). При этом наблюдаемые аномальные концентрации тяжелых металлов, явления вторичной минерализации, а также характерные возмущения геофизических и геохимических полей приурочены к краевым частям залежи и вполне достоверно определяют ее контуры. Среди площадных геохимических методов известен также Комплекс атмогеохимических и спектральных исследований (КАГСИ), выполняемый в аэроварианте, а также Комплекс геоэлектрохимических методов (КГЭХМ). По мнению авторов КГЭХМ наиболее эффективным с точки зрения информативности является не валовый забор проб почв, а выделение из них узкой группы элементов. Причем для каждого типа почв определена своя группа элементов (Михайлов, 1999).
Скважинный вариант геохимических методов прямых поисков залежей УВ, биолого-геохимическое тестирование (БГХТ), разработан Т.Н. Нижарад-зе в Санкт-Петербургском государственном университете (Первый в мире..., 1999). Для проверки объекта бурится тестировочная скважина порядка 500 м глубиной. Положительный прогноз дается в том случае, если складывается зависимость увеличения содержания УВ с глубиной.
Основой метода БГХТ является обнаружение и количественная оценка биогеохимических аномалий, формирующихся под влиянием углеводородных залежей. Основной концепцией метода является то, что залежь углеводородов представляет собой мощный «биореактор», который взаимодействует с окружающей средой и функционирует все время, пока существует залежь. Восходящая миграция газообразных углеводородов и паров из нефтяной залежи в направлении к дневной поверхности сопровождается развитием на всем пути «углеводородного дыхания» специфических групп микроорганизмов, использующих для своего развития углеводороды в качестве единственного источника углерода и энергии.
