Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Изучение природных систем, к числу которых относятся резервуары УВ, процесс весьма сложный, многостадийный и долговременный. Нефтяная геология со своими традиционными подходами к проблеме оценки емкостно-фильтрационных свойств горных пород опирается на классические представления о закономерностях формирования коллекторов и размещения скоплений углеводородов в осадочном чехле Земли. Вместе с тем опыт разработки многих известных месторождений УВ (в первую очередь находящихся на заключительной стадии эксплуатации) показывает, что движение флюидов по пласту носит значительно более сложный характер, нежели это представлялось нам ранее. И связано это в основном с влиянием некоторых процессов, которые ранее мало принимались в расчет. Это, в первую очередь, относится к тектонодинамическим и техногенным факторам. Возникновение в коллекторе дополнительной емкости под действием геодинамических и техногенных сил в значительной степени изменяет механизм фильтрации флюидов в пласте, приводит к неравномерному дренированию продуктивного пласта или преждевременному прорыву контурных вод к забоям эксплуатационных скважин. В настоящее время проблема совершенствования систем разработки путем визуализации внутрипластовых флюидных потоков весьма актуальна для большинства месторождений, находящихся на заключительной стадии разработки. Однако особенная значимость оценки влияния техногенных факторов на продуктивный пласт возникает в процессе эксплуатации подземных хранилищ газа (ПХГ), природные резервуары которых в течение длительного времени испытывают знакопеременные нагрузки в циклах закачки и отборов.
Актуальность темы диссертации определяется степенью важности поставленной цели и решаемых в работе задач и направлена на решение конкретной научной проблемы: разработать новые методические приемы для изучения природных резервуаров с целью повышения производительности работы эксплуатационных скважин ПХГ и, в целом, повышению эффективности поисков, разведки и разработки месторождений УВ.
Работа выполнялась в СевКавГТУ, ГГНИ им. акад. М.Д. Миллионщикова, ОАО «СевКавНИПИгаз».
Цель и задачи исследований. Основная цель работы - оценка изменения фильтрационных свойств резервуара на основе моделирования механизмов формирования, развития и техногенных изменений природных резервуаров.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
- изучение палеотектонических, палеогеографических, литолого-фациальных и тектонодинамических особенностей формирования геоструктурных элементов и природных резервуаров Предкавказья;
- выявление закономерностей строения природных резервуаров ПХГ и детальный анализ системообразующих характеристик коллектора;
- изучение природных и техногенных факторов формирования природных резервуаров УВ;
- разработка критериев зонирования природных резервуаров по комплексу геолого-промысловых характеристик ПХГ;
- разработка геолого-промысловых моделей природных резервуаров ПХГ на тектонодинамической основе.
Методы исследования. В процессе исследований и решения указанных задач были использованы основные постулаты концепции глобальной тектоники плит, определяющие главенствующую роль геодинамических процессов в формировании геоструктурных элементов, природных резервуаров и в целом существование геофлюидодинамических систем.
В работе использован комплекс методов геотектоники, петрографии, геофизики и нефтегазовой геологии, включающий детальное изучение истории геологического развития, особенностей структурного плана реперных горизонтов, морфологических характеристик геоструктурных элементов, коллекторских свойств пород и их вещественного состава, пластовых давлений в сочетании с основными постулатами механики горных пород, тектонофизики и методами статистического описания объектов. Наряду с традиционными геологическими, применены новые методические подходы для изучения характера неоднородности природных резервуаров и разработки их зонной модели, а также методы математического, физического и компьютерного моделирования.
Научная новизна выполненных исследований. К основным научным результатам можно отнести следующее:
- проведен сравнительный анализ истории формирования геоструктурных элементов Предкавказья, на основании чего выделены зоны фронтальных очаговых и тыловых дислокаций тектонокомплекса;
- выявлен характер распределения напряжений в массиве природных резервуаров (на примере Кущевского и Северо-Ставропольского ПХГ);
- предложены методические приемы изучения особенностей формирования терригенных резервуаров ЗКП в условиях трансгрессивно-регрессивного режима седиментации и обоснованы терминологические аспекты понятия «бегущая фация»;
- подготовлено методическое и экспериментальное обоснование присутствия в резервуаре «условно закрытого» порового пространства;
- определены критерии и предложены новые методические приемы проведения зонирования природных резервуаров УВ по комплексу геолого-промысловых характеристик, включающие:
1) выявленные закономерности избирательного разрушения коллектора в результате циклической эксплуатации ПХГ;
2) разработанные модели природных резервуаров УВ в ловушках структурного класса;
3) локальные и региональные закономерности формирования газодинамического поля в подземных хранилищах газа.
Составляющими перечисленных основных результатов являются:
- обоснование геотектонического уровня иерархии геологических объектов системы «Земля»;
- установленный характер пространственного положения зон повышенной флюидопроводимости в массиве резервуара;
- разработанная классификация техногенных факторов изменения ЕФС природных резервуаров;
- установленные критерии группирования скважин ПХГ по однородности работы в циклах закачки и отборов.
Теоретическая и практическая значимость полученных результатов определяется их реализацией в научно-исследовательских отчетах НИС Грозненского нефтяного института, СевКавГТУ, ОАО «СевКавНИПИгаз». Рекомендации, представленные в соответствующих отчетах, были использованы при планировании геологоразведочных работ в пределах нефтегазоносных районов Предкавказья в 1989-2006 гг.
Выводы и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, приняты к практическому использованию в ООО “Кубаньгазпром” (г.Краснодар), ООО “Кавказтрансгаз” г.Ставрополь), НК Роснефть - Краснодарнефтегаз (г.Краснодар), о чем имеются соответствующие акты внедрения.
Отдельные результаты и новые методические приемы оформлены в виде методических указаний для студентов специальности 08.05 “Геология нефти и газа” и используются автором в курсах “Теоретические основы поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений”, «Рациональный комплекс поисково-разведочных работ на нефть и газ», “Природные резервуары УВ”, “Геология нефти и газа”.
Апробация работы. В полном объеме результаты диссертационной работы были представлены на заседании кафедры геологии нефти и газа СевКавГТУ.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, территориальных и отраслевых совещаниях, конференциях, семинарах: на I-VI конференциях “Циклы природы и общества - цикличность геологических процессов” (Ставрополь, 1995-2003); XI “Губкинские чтения” - “Фундаментальные проблемы нефтегазогеологической науки» (Москва, МИНГ им. Губкина, 1990 г.); конференции преподавателей и сотрудников СевКавГТУ, (Ставрополь, 1995-2002 гг.); конференции “Тектонические и палеогеоморфологические аспекты нефтегазоносности” (г.Киев, 1996 г.); III региональной конференции “Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону” (г.Ставрополь, 1999 г.); конференциях “Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа” (г.Москва, МГУ, 1998, 1999, 2000 гг.); III международном рабочем совещании “Геодинамическая и экологическая безопасность при освоении месторождений газа, его транспортировки и хранении” (г. С.-Петербург, 2001 г.); международной научно-практической конференции “Газовой отрасли – новые технологии и новая техника” (г.Ставрополь, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 гг.); научно-практической конференции “Международные и отечественные технологии освоения природных ресурсов” (г.Астрахань, 2002 г.); международной конференции “ВНИИгаз на рубеже веков – наука о газе и газовые технологии” (г.Москва, 2003 г.), IX, X, XI координационных совещаниях ОАО “Газпром” (г.Астрахань, 2003 г., г.Сочи, 2004, 2006 гг.), XVII Губкинские чтения (г.Москва, РГУ им.Губкина, 2004 г.).
Публикации. Автором опубликовано более 70 научных работ из них по теме диссертации 55. Основное содержание диссертации, выводы и рекомендации опубликованы в 8 ведущих научно-технических рецензируемых изданиях рекомендованных ВАК РФ, представлялись на 15 международных конференциях и совещаниях.
Объекты и предметы исследований. В процессе работы над диссертацией автором проведены исследования емкостно-фильтрационных свойств природных резервуаров УВ на примере ПХГ Северного Кавказа (Северо-Ставропольское и Кущевское).
На основе проведенных палеореконструкций процессов накопления осадочных толщ и механизма формирования пустотного пространства выполнено моделирование резервуаров ПХГ. В качестве объекта в работе рассмотрены тектонокомплексы, природные резервуары, эксплуатационные скважины ПХГ. Основным предметом исследования являются качественные и количественные показатели, определяющие природные и техногенные закономерности формирования и изменения ЕФС резервуара в процессе разработки месторождений и эксплуатации ПХГ.
Фактический материал. В основу диссертации положены материалы, собранные и обработанные лично автором при проведении исследований, выполненных в период с 1986 по 2006 гг. Всего изучено более 250 результатов исследований и испытаний скважин, более 400 анализов керна, механических примесей и твердого остатка из пылеуловителей, сепараторов, шлейфов, проведено сопоставление более 120 временных разрезов, 80 каротажных диаграмм.
В процессе работы над диссертацией автором использованы фондовые материалы ООО «Кавказтрансгаз», ООО «Кубаньгазпром» и других организаций, а также опубликованные сведения о стратиграфическом расчленении, тектоническом строении и геотектоническом развитии территории Предкавказья, геолого-промысловые данные по скважинам ПХГ (Кущевское и Северо-Ставропольское) и разрабатываемых месторождений УВ на территории Ставропольского и Краснодарского краев, результаты сейсморазведочных, аэрокосмических, гравиметрических и других методов исследования отдельных территорий Предкавказья.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 217 наименований, изложена на 328 страницах основного текста, в том числе 82 рисунка и 13 таблиц.
