Содержание к диссертации
Введение
1 Краткий очерк геологического строения и нефтегазоносное юры севера Западной Сибири в пределах ЯНАО. 20
1.1 Стратиграфия и литология . 20
1.2 Тектоническое строение. 34
1.3 Гидрогеология отложений. 41
1.4 Коллекторские свойства. 45
1.5 Нефтегазоносность. 54
2 Критерии оценки промышленной нефтеносности нижне- среднеюрских отложений северных и арктических районов Западной Сибири. 64
2.1 Температурное поле северных районов Западной Сибири. 64
2.2 Пластовое давление. 76
2.3 Особенности соотношения пластового давления (Pra-) и давления начала конденсации (Р8.к.) в нижне-среднеюрских отложениях. 82
2.4 Катагенез ОВ нижне-среднеюрских отложений. 86
2.5 Первичная и вторичная природа конденсата в исследуемых юрских отложениях северных и арктических районов Западной Сибири. 100
2.6 Термобарические и геохимические критерии нефтеносности нижне-среднеюрских отложений. 109
3 Методика прогноза нефтяных скоплений в подгазовых зонах залежей УВ (нефтяных оторочек). 134
3.1 Усовершенствованная классификация нефтяных оторочек. 134
3.2 Прогноз нефтеносности исследуемых отложений на региональном этапе изучения недр с учетом классификации оторочек. 140
3.3 Прогноз нефтяных оторочек в исследуемых отложениях на поисковом этапе геологоразведочных работ. 146
3.3.1 Прогноз нефтеносности исследуемых отложений на поисковом этапе. 146
3.3.2 Методика направленных поисков нефтяных скоплений в подгазовых зонах залежей УВ в юрских отложениях севера Западной Сибири. 147
4 Оценка нефтяного потенциала (НСР) в нижне-среднеюрских отложениях северных и арктических районах Западной Сибири. 155
4.1 Методические основы оценки НСР. 155
4.2 Методика количественной оценки начальных ресурсов УВ. 159
4.3 Оценка ресурсов нефти. 162
4.4 Оценка структуры запасов нефти. 163
5 Перспективы нефтеносности нижне-среднеюрских отложений вЯНАО. 182
5.1 Критерии оценки перспектив нефтеносности нижне- среднеюрских отложений. 182
5.2 Новая схема нефтегеологического районирования. 184
5.3 Оценка промышленной нефтеносности нижне-среднеюрских отложений на севере Западной Сибири. 189
Заключение. 196
Литература. 200
- Стратиграфия и литология
- Температурное поле северных районов Западной Сибири.
- Усовершенствованная классификация нефтяных оторочек.
Введение к работе
Актуальность темы. Сложившаяся за последнее десятилетие тенденция изменения запасов энергетических ресурсов страны вызывает определенные опасения. Глумов И.Ф. /28/ отмечает «....накопленная добыча нефти на 2002г. составляет 15млрд т, а уровень добычи и прироста запасов составляет (в лучшем случае!) к 2010 г. только 250 млн т! Накопленная добыча газа на 2002 г. составляет 12 трил м3 при имеющихся запасах 62,6 трил м3, а уровень «добавки» к запасам к 2010 г- всего лишь 300 млрд м3. Это крайне мало и весьма тревожно». Основными источниками УВ на территории Российской Федерации являются месторождения Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого (ЯНАО) автономных округов Тюменской области.
Нефтегазовый комплекс (НТК) севера Западной Сибири занимает доминирующее место в топливно-энергетическом комплексе Российской Федерации. Дальнейшее эффективное функционирование НТК севера Западной Сибири имеет для Российской Федерации стратегическое значение. Несмотря на высокую степень разведанности начальных суммарных ресурсов (НСР) север Западной Сибири обладает значительной неразведанной частью ресурсов нефти и газа. Ввод в действие Заполярного месторождения - гиганта в Надым-Пур-Тазовском регионе - обеспечил стабилизацию добычи газа на ближайшие 5-6 лет /67/. Подюк В.Г. подчеркивает, что «согласно утвержденной, в начале 2002г. правлением Газпрома программе до 2007г., поставленную задачу предполагается выполнить за счет месторождений в освоенных регионах. С 2007г. необходимо приступить к промышленной добыче газа на месторождениях полуострова Ямал» /104/. По мнению Подтока В.Г. в настоящее время «...для ЯНАО первоочередными задачами геологоразведочных работ являются участки и площади северной части Тазовского полуострова, акватории Тазовской и Обской губ, территории вблизи Ямбургского месторождения. Второе главное направление — поиск и подготовка запасов в ачимовских отложениях, в которых прирост запасов по газу может составить до 8000млрд. м3, по жидким УВ - 200-4000 млн. т». Буровые работы на месторождении полуострова Ямал должны быть возобновлены в 2003г /67/.
К настоящему времени правлением «Газпрома» и администрацией ЯНАО подписан меморандум «...по комплексному промышленному освоению месторождений углеводородов Ямала и прилегающих акваторий» /151/.
В конце июня 2002г по данным пресс службы «Газпрома» «компания подписала соглашение с Минтрансом о транспортном обеспечении месторождений на полуострове Ямал. Соглашение предусматривает строительство аэропорта, завода по сжижению природного газа, железной дороги и морского терминала» /66/.
Ресурсная обеспеченность газовой промышленности России более благоприятна, чем нефтяной /116/.
За последние годы на территории Российской федерации геологами отмечается отставание в восполняемое™ добываемой нефти за счет разведки и прироста геологических запасов нефти на новых месторождениях. По данным Орлова В.П. /103/ «...в 1991-2000 гг. в России было добыто около 3,5 млрд т нефти и примерно столько же разведано, а списано - 3,6 млрд т. то есть фактически сумма погашенных запасов -7,1 млрд т — в два с лишним раза превышает объем приращенных запасов. Сегодня 50% российских запасов -трудноизвлекаемые, и их добыча возможна только при высоких мировых цен на нефть».
Для воспроизводства ресурсной базы добычи нефти в условиях перестройки экономики необходимы эффективные решения. Одним из решений проблемы прироста запасов нефти в связи со все возрастающим спросом на нефть и нефтепродукты можно рассматривать попутную добычу легкой нефти на преимущественно газоконденсантых месторождениях северных и арктических районов Западной Сибири, которые сегодня практически не используются. В середине марта этого года независимый аудитор — компания DeGolyer&MacNaughton, -подтвердила запасы жидких УВ находящихся на балансе «ГАЗПРОМа» 1,15 млрд т /98/. Уровень ежегодной добычи нефтяных УВ, главным образом из нефтяных оторочек (н.о.) Уренгойского, Астраханского и Оренбургского нефтегазокондесатных месторождений не более 1млн. т. /98/.
Для обоснования направлений и объемов поисково-разведочных работ на нефть важной составляющей являются объективная оценка нефтяного потенциала региона и эффективное освоение перспективных объектов в юрских отложениях. Поэтому прогноз расширения сырьевой базы и уточненная оценка нефтяных ресурсов в юрских отложениях севера Западной Сибири являются важной задачей исследования. Это определяет актуальность темы диссертации.
Цель работы. Промышленные залежи нефти в виде нефтяных оторочек на территории Западной Сибири открыты в неокомских отложениях Уренгойского, Заполярного, Песцового и Ямбурского нефтегазоконденсатных месторождений. Притоки нефти получены на месторождениях северных и арктических районов Западной Сибири из сравнительно малоизученных нижне-среднеюрских и палеозойских отложений. Большая мощность (более 1000м) и их региональное распространение позволяют прогнозировать открытие в этих отложениях нефтегазоконденсатных месторождений на территории ЯНАО с промышленными запасами нефти в виде нефтяной оторочки.
Обоснование промышленной нефтеносности нижне-среднеюрских отложений севера Западной Сибири и разработка концепции эффективного освоения ресурсов нефти на основе уточненного нефтяного потенциала юры рассматриваемого региона являются целями данной работы.
Основные задачи исследования
1. Выявить критерии наличия нефтяной фазы в подгазовой зоне залежей УВ на основе анализа термобарической обстановки.
2. Разработать геохимические и термобарические критерии прогноза нефтяной оторочки в подгазовой зоне залежи.
3. Разработать классификацию нефтяных оторочек с целью их направленного поиска.
4. Оценить нефтяной потенциал юрских отложений ЯНАО.
5. Определить приоритетные направления ГРР на нефть.
Научная новизна
В работе впервые обоснованы адаптированные критерии прогноза промышленной нефтеносности нижне-среднеюрских отложений северных и арктических районов Западной Сибири.
Усовершенствована классификация нефтяных оторочек для разработки методики оценки перспектив нефтеносности юрских отложений, с использованием геохимических и термобарических критериев.
Дано научное обоснование прогноза промышленной нефтеносности и выполнено нефтеперспективное районирование северных и арктических районов Западной Сибири в интервале юрского продуктивного комплекса. Уточнен нефтяной потенциал юрских отложений севера Западной Сибири. Впервые дано научное обоснование выделения перспективных объектов для поисков залежей нефти и нефтяных оторочек в залежах юрских отложений региона.
Защищаемые положения:
1) Адаптированные геохимические и термобарические критерии прогноза нефтеносности локальных объектов к условиям в юрских отложениях на севере Западной Сибири.
2) Методика направленных поисков нефтяных скоплений в подгазовых зонах залежей УВ в юрских отложениях севера Западной Сибири.
3) Методические основы оценки нефтяного потенциала подгазовых зон залежей УВ юрских отложений севера Западной Сибири.
4) Новая схема нефтегеологического районирования и обоснование перспективы нефтеносности нижне-среднеюрских отложений севера Западной Сибири.
Практическая значимость
На основе нефтегеологического районирования определены на территории ЯНАО нефтепоисковые зоны (НПЗ).
Выделены перспективные объекты поисково-разведочных работ на нефть на Ямальском и Гыданском полуостровах, в Надым-Пур-Тазовском междуречье.
Дана программа ГРР по поискам новых залежей нефти в юрских отложениях Севера Западной Сибири.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-технических конференциях: г. Москва, МГРУ, 2003; г. Москва, ИПНГ, 2003; г. Москва, МПР России, 2003; г. Москва, ООО «ВНИИГАЗ», 2003; г. Москва, МГУ, 2004; г. Новый Уренгой, ООО « Ямбурггаздобыча», 2004; г. Москва, ИГИРГИ, 2004.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в журнале «Геология нефти и газа», в трудах ВНИИГАЗа, в материалах 7-ой Международной конференции МГУ и других изданиях. Всего опубликовано 12 статей.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, рисунков, таблиц и табличных приложений. Общий объем диссертации составляет 242 страниц. В работе содержится 69 рисунков, 20 таблиц, 11 табличных приложений. Список использованной литературы содержит 195 наименований.
Автор выражает сердечную благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук Плотникову Александру Александровичу за помощь и научные консультации при написании работы.
Автор выражает благодарность A3. Овчаренко, ЛИ. Ровнину, TJL Виноградовой, ВК. Мартосу, ВД Копееву, ВА.Скоробогаюву, ВБ. Сохранскому, В.И. Смирнову, В.И. Старосельскому за научные консультации при написании работы.
Стратиграфия и литология
Геологический разрез исследуемой территории (рисунок 1.1) изучен в поисковых и разведочных скважинах, в том числе и пробуренных на глубину более 4500м (максимальная пройденная глубина - 7503м (скважина СГ-6)), в работах сейсморазведочных партий, при интерпретации данных гравио- и магниторазведки. Разрез представлен кристаллическим фундаментом, корой выветривания фундамента и осадочным чехлом (рисунок 1.2).
На большей части севера Западной Сибири, при забое скважин более 4000м, породы фундамента не вскрыты.
На фундаменте и коре выветривания залегают породы осадочного чехла в котором выделяют промежуточный структурный этаж (ПСЭ) (мощностью до 10км) и платформенный чехол (мощностью до 8км). По литолого-стратиграфическим особенностям в промежуточном структурном этаже выделяются:
1) нижний подэтаж - метаморфизованные углистые известняки и сланцевые, слюдистые аргиллиты рифей-девонского возраста. На исследуемой территории данные отложения вскрыты на Новопортовском, Юбилейном (скв. 200) и Медвежьем (скв. 1001) месторождениях.
2) верхний подэтаж - вулканогенно-терригенные отложения пермь-верхнетриасового возраста, образовавшиеся в процессе герцинской складчатости (вулканические процессы, рифтообразование). Процессы горообразования привели к размыву или карстообразованию в карбонагно-терригенных отложениях палеозоя. Наиболее полное описание пермь-верхнетриасовых отложений к настоящему времени проведено по материалам бурения на Уренгойском месторождении (скв. 414, 411, 673) и Тюменской сверхглубокой скважине (СГ-6) /12, 50, 57, 59, 61, 95, 119, 120, 121, 179, 187/ (рисунок 1.3). Юрские отложения.
Отложения юрского возраста распространены на всей и территории Западной Сибири (рисунок 1.4). Мощность отложений варьирует от 100 до 3000м. Отложения согласно залегают на триасовых отложениях и с размывом на палеогеновых отложениях или фундаменте. Є..2002) Нижне-среднеюрские отложения.
Мощность нижне-среднеюрских отложений на исследуемой территории достигает 2000м (рисунок 1.5) /134/. К настоящему времени среди исследователей нет единой точки зрения на выделение стратиграфических единиц в исследуемых отложениях. В данной работе используется литолого-стратиграфическая схема разбивки отложений предложенная Сурковым B.C. и другие /57, 134, 135/, выделяющие в них регионально выдерженные литолого-стратиграфические, одновозрастные подразделения в виде латерально замещающихся свит (рисунки 1.6, 1.7). В ыделение районов связано с существованием субмеридионального ряда палеоландшафтов: морского, переходного и континентального типов. С морскими условиями осадконакопления связано распространение Ямало-Гыданской фациальной области, с лагунными условиями связано распространение Обь-Тазовской фациальной области и районов прибортовых территорий горноскладчатых сооружений.
В разрезе нижне-среднеюрских отложений, на территории Ямал-Гыданской фациальной области, выделяются: Зимняя свита.
Зимняя свита (геттангский ярус - начало позднего плинсбаха) сложена зеленовато-серыми песчаниками с прослоям гравелитов и конгломератов, темно-серыми, буроватыми аргиллитами, алевролитами. По всей толще рассеяны галька и гравий, окатанные обломки кварца, кремней эффузивов, глинистых и карбонатных пород. Песчаники и алевролиты кварц-грауваковые с глинистым, хлорид-гидрослюдистым и сидеритовым цементом. Мощность свиты достигает 500м.
Температурное поле северных районов Западной Сибири
При замерах температур пласта в современных условиях наиболее часто используются данные электротермометрии. Следует учитывать, что электротермометры занижают значения температуры пласта по сравнению с ртутными (в Западной Сибири используется максимальный ртутный термометр ТП-7 (при температуре пласта 15-155 С, погрешность достигает 0,5 С) из-за влияния процессов бурения и цементирования). Достоверность термометрических исследований чаще всего оценивалась путем повторных замеров температуры. В Западной Сибири таких замеров единицы. Не рекомендуется использовать замеры, выполненные на некотором удалении от интервала притока флюида, необходимо исключить замеры в сухих и малодебитньгх скважинах. Чем выше дебит, тем ближе значения замеренной и пластовой температуры /173/,
Характер изменения значений пластовых температур в юрских и перекрывающих их неокомских отложений в продуктивных скважин приведен в таблице 2.1. Лензитская - площади повышенных значений пластовых температур
На исследуемой территории для среднеюрских отложений преобладают значения температур 80-105 С- Выделяются локальные объекты (Лензитская, Арктическая» Западно-Медвежья, Харасавейская и Бованенковская площади) в пределах которых пластовая температура, в тех же интервалах залегания отложений, изменяется от 115 до 130 С.
Характер изменения температур по разрезу определяется геотермическим градиентом (градиент), В таблице 2.2 приведены значения градиентов по площадям севера Западной Сибири, На примере Бованенковской площади видно, что значения градиента меняются по разрезу,
С учетом глубины постоянных, отрицательных температур в арктических северных районов Западной Сибири (350 - 450м (4, 5), в среднем 400м), (рисунок 2.1), средних пластовых температур на глубине 3000м 80-90 С, значение градиента составляет 3,0 С/100м. Следует учесть, что значения градиента в подмерзлотных породах достигает 4-4,5 С/100м. Высокие значения градиента «связаны с приповерхностным разогревом пород под действием глубинного теплового потока, при наличии мощного (более 300м) теплового (глинистого) экрана» /78/ На глубине около 1000м происходит резкий скачок температур. Этот скачек объясняется качественным изменением глин, отжимом вод, затрудняющим процесс уплотнения глин /78/. Такой процесс приводит к понижению теплопроводности глин.
Приведенные данные указывают на рост значений градиента с глубиной, в том числе и в юрских отложениях, С учетом замеренных значений температур построен график изменения пластовой температуры с глубиной на полуострове Ямал (от 1000м и больше) (рисунок 2.2),, На основании построений были рассчитаны градиенты изменения пластовой температуры с глубиной- Значения градиентов в нижне-среднеюрских отложениях варьируют от 2,3 до 3,5 С/100м.
По мнению В-А- Скоробогатова и других /125/ для исследуемых отложений среднее значение градиента составляет 4,3 С/ЮОм. Один из показателей характеристики современного теплового поля севера Западной Сибири - температурный срез осадочного чехла на глубине 3000м (рисунок 2.3) /41/, Аналогичные работы были проведены и другими исследователями /77, 195/, На всех представленных картах температур наблюдается закономерное уменьшение пластовой температуры в исследуемыхотложениях в северном и восточном направлениях- Выделяются зоны повышенных температур Характер изменения пластовых температур в кровельной части среднеюрских отложений севера Западной Сибири представлен на рисунке 2.4.
Усовершенствованная классификация нефтяных оторочек
Автором предложена классификация выявленных на поисковом этапе нефтяных оторочек и выделенных в ее пределах зон нефтеносности. В основу данной классификации положена классификация А А- Плотникова, А.В. Подгорнова и др. /107/. Основное отличие предлагаемой классификации заключается в поисковом этапе открытия подгазовых нефтяных оторочек. Основными критериями классификации нефтяных оторочек являются: 1) структурный план, 2) соотношение этажей нефте- газоносности (Эа и Эг соответственно), по аналогии с соседними месторождениями, 3) толщина пласта (Н), 4) тектонические нарушения и особенности распространения коллекторов в пласте, По региональным и зональным морфологическим особенностям строения исследуемых отложений и по аналогии с соседними месторождениями, определяются критерии классификации на выделенном для поисковых работ объекте. По соотношениям данных харктеристик на поисковом этапе автором предлагается выделять следующие нефтяные оторочки: А) По соотношению этажей нефте- и газоносности, толщины пласта (Н) 1) ЭГ Н кольцевая, 2) подстилающая: а) Эн Эг Н пластовая С целью оперативного выделения первоочередных объектов поиска подгазовых залежей нефти предлагается выделять в данных залежах «сухую» зону (зона нефти, не контактирующая с пластовыми водами) б) (Эн+Эг) Н массивная водоплавающая, 3) изолированная (козырьковая). Б) Среди козырьковых выделяются (на поисковом этапе): 1) литологически экранированные, 2) тектонически экранированные, 3) комбинированные. На рисунке ЗЛ приведена классификация нефтяных оторочек по морфологическому признаку. В) По промышленной значимости газовой и нефтяной частей залежи в зависимости от соотношения объемов газонасыщения (Vr) и нефтенасыщения (VH), в общем поровом объеме (Vn) эти залежи разделяются на гри типа /А.А. Плотников, П.А. Гереш, М.Я. Щурова, 1988/: 1- нефтяные залежи с газовой шапкой (Эн Э„ Эг Н, Эн Н, \У Vn 0,6); 2 — газовые залежи с нефтяной оторочкой подчиненного промышленного значения (Эн Эг, Эг Н, Эн Н, V/ Vn 0,6-0,9; эффективная мощность (h ) 6-8м, дебит нефти (qH) 15м /с); 2 - газовые залежи с нефтяной оторочкой непромышленного значения (ЭН«ЭГ, V/ Vn 0,9; Ь,ф 4м, qH 5м3/с). По условиям изменения эффективной мощности пласта в пределах выявленной оторочки выделяются промышленно значимые участки (h 4м) и наиболее продуктивные, активные зоны (h эф 6м), На территории северных и арктических районов Западной Сибири, в неокомских и юрских отложениях, наиболее распространены козырьковые, литологически экранированные и комбинированные нефтяные оторочки. Примером таких оторочек могут служить нефтегазоконденсатные залежи пластов БУ8,юди2,н Уренгойского месторождения (рисунок 3,2), БТцп на Заполярном месторождении. На территории северных и арктических районов Западной Сибири в неокомских и юрских отложениях широко распространеныкозырьковые нефтяные оторочки. Подобные оторочки получают развитие и на других крупных месторождениях Сибири, например, оторочка парфеновского горизонта Чаяндинского месторождения Саха (Якутия), Кольцевые оторочки встречены на Уренгойском месторождении (пласт БУю-п) и на месторождениях Верхне-Толькинской структурной зоны на юго-востоке ЯНАО,
