Содержание к диссертации
Введение
1. Пути решения проблемы восполнения запасов, обоснование объектов исследований 11
1.1 Мировой и отечественный опыт обеспечения сырьевой базы нефтедобычи 11
1.2. Обоснование объектов исследований 18
1.2.1. Геолого - геофизическая изученность и перспективы наращивания сырьевой базы нефтяной промышленности Волгоградской области 18
1.2.2. Предпосылки расширения промышленной нефтегазоносности Клёновско-Иловлинской ступени 27
2. Краткий геологический очерк исследуемой территории 37
2.1 Географическое положение района исследований 37
2.2 Стратиграфия и литология 41
2.3. Тектоника 51
2.3.1. Основные структурные элементы 54
2.3.2. История тектонического развития 59
2.4. Нефтегазоносность 62
3. Этапы комплексного геологического моделирования при детализации строения и перспектив нефтегазоносности Волгоградского Правобережья 64
3.1. Структурно — геоморфологические и аэрокосмогеологические исследования в комплексе с геолого - геофизическими данными 64
3.1.1. Тектоническая обусловленность различных форм эрозионной сети 64
3.1.2. Линеаментный анализ 73
3.2. Использование программных комплексов по трёхмерному геологическому моделированию 85
3.2.1. Возможности трёхмерного геологического моделирования 85
3.2.2. Структура постоянно действующей цифровой геологической модели (ПДГМ) 89
4. Разломно — блоковое строение Клёновского вала и перспективы его нефтеносности 93
4.1. Принципиальная геологическая модель Клёновского вала по результатам интегрированной интерпретации данных аэрокосмогеологических, геолого-геофизических, промысловых исследований 93
4.1.1. Оси ослабленных зон - ключ к пониманию тектонического строения территории 93
4.1.2. Тектоническое строение территории и разломно — блоковая геологическая модель Клёновского вала (обоснование структурного элемента 2 порядка) по результатам дешифрирования аэрокосмогеологических материалов 101
4.1.3. Нефтегеологическое районирование 108
4.2. ПДГМ Клёновского вала и приуроченных к нему Клёновского и прогнозируемых Артемьевского и Моисеевского месторождений в бобриковском горизонте 112
5. Разработка нового направления ГРР - обеспечение дополнительного прироста геологических и извлекаемых запасов и добычи нефти и газа в пределах разрабатываемых месторождений 114
5.1. Существующая методика ГРР и особенности её применения в условиях Волгоградской области 114
5.2. Разработка нового направления ГРР - обеспечение дополнительного прироста геологических и извлекаемых запасов и добычи нефти и газа в пределах разрабатываемых месторождений 118
5.2.1. Традиционные геологические и технические поднаправления —118
5.2.2. Разработка нового поднаправления на базе комплексного геологического моделирования 120
5.3. Опыт комплексного геологического моделирования при построении ПДГМ объектов различной степени освоения 124
5.3.1. Алексеевское месторождение в Волгоградской области 124
5.3.2. Инзырейское месторождение Тимано-Печорской НГП 130
5.4. Программа ГРР и оценка её экономической эффективности в пределах Клёновского вала 138
Заключение 142
Список использованных источников 143
- Мировой и отечественный опыт обеспечения сырьевой базы нефтедобычи
- Географическое положение района исследований
- Тектоническая обусловленность различных форм эрозионной сети
Введение к работе
Актуальность работы. Невосполнение добычи нефти адекватными приростами запасов является глобальной мировой проблемой (на 4 млрд т годовой добычи нефти приходится 1 млрд т прироста её запасов). В России большинство крупных нефтегазодобывающих районов характеризуются значительной реализацией потенциальных ресурсов и как следствие этого падающей добычей. Альтернативой убывающим ресурсам таких районов является, наряду с открытием новых нефтегазоносных районов, ещё не раскрытые и не реализованные ресурсы «старых» и новых разрабатываемых месторождений. Особенно актуальна проблема восполнения сырьевой базы нефтяной отрасли для Волгоградской области, где доля «старых» месторождений достигает 90 %, отсюда ежегодная добыча нефти (около 4 млн т) не компенсируется достаточным приростом запасов (около 1 млн т). На примере этого региона показано, что «скрытые» ресурсы дополнительного прироста запасов и добычи нефти разрабатываемых месторождений сопоставимы с текущими приростами запасов открываемых месторождений, на подготовленных методами сейсморазведки структурах. При этом вовлечение нераскрытых по разным причинам ресурсов старых месторождений предпочтительнее по следующим показателям: по себестоимости (беспрецендентно малозатратное), по эффективности (максимальная), по времени ввода в эксплуатацию (минимальное - находятся непосредственно в районах с развитой инфраструктурой нефтегазодобычи), по величине прироста запасов нефти (сопоставимы или превышают приросты за счёт поисков в новых районах).
Динамика изменения запасов нефти и газа по месторождениям Волгоградской области свидетельствует о значительной доле разрабатываемых месторождений в объёме их общего прироста. В разные годы, в результате -уточнения" геологического строения, изменились запасы подавляющей части месторождений. Детализация и уточнение запасов
7 является обычной практикой сопровождения процесса разработки. Анализ фактических данных разработки, рост изученности месторождения нередко приводят к принципиально новым представлениям о его геологическом строении, наращиванию ресурсов и дополнительной добыче.
Использование в практических целях теоретических и методических результатов исследования вопросов формирования залежей углеводородов (УВ), комплексная переинтерпретация геолого-геофизических материалов на современных технологическом и научном уровнях, позволяют уточнить геологическое строение в различной степени истощённых месторождений. В результате в старых нефтегазоносных районах, к которым относится Волгоградская область, выявляются резервы для восполнения сырьевой базы, стабилизации и роста добычи нефти.
Диссертационная работа выполнена на примере ряда месторождений Волгоградской области с привлечением опыта «старых» нефтегазоносных районов России и мира.
Цель работы. Разработка нового направления ГРР по обеспечению дополнительных прироста и добычи нефти, базирующегося на комплексном компьютерном моделировании геологического строения разрабатываемых месторождений Нижнего Поволжья.
Задачи исследований.
1. Анализ мирового и отечественного опытов восполнения запасов
различных категорий в старых нефтегазодобывающих районах.
Анализ состояния сырьевой базы района исследования.
Разработка методических приёмов изучения геологического строения находящихся на разных стадиях разработки месторождений на основе переобработки и переинтерпретации геолого-геофизических материалов на современных технологическом и научном уровнях.
Изучение роли дизъюнктивных нарушений в формировании ловушек и залежей нефти и газа.
5. Комплексный анализ геологического строения района с целью
прогноза структурных элементов различного порядка (структурный,
геоморфологический, литологический, промыслово-геофизический и др.
факторы).
6. Уточнение геологического строения установленных и прогноз новых
нефтяных залежей с оценкой запасов УВ сырья на основе трёхмерного
моделирования.
7. Разработка нового высокоэффективного направления ГРР в регионе.
Научная новизна. Разработана концепция комплексного геологического
моделирования старых месторождений Нижнего Поволжья с целью укрепления их сырьевой базы. При этом достигнуты следующие научные результаты:
-впервые выделен протяжённый Клёновский вал (KB) — структурный элемент III порядка; показано его разломно-блоковое строение с обоснованием амплитуды и морфологии дизъюнктивных нарушений и отдельных блоков;
-созданы постоянно-действующие цифровые трёхмерные геологические модели установленных и прогнозируемых залежей KB;
-восстановлена история развития KB и раскрыты особенности условий формирования в его пределах залежей нефти в песчаниках бобриковского горизонта;
-установлены разнофакторные признаки разрывных нарушений, их морфология и флюидопроводящая способность.
Выделено и обосновано низкозатратное, высокоэффективное направление ГРР на основе созданной методики доизучения разрабатываемых месторождений с целью расширения их промышленной нефтеносности.
Практическая ценность и реализация работы. Проведённые исследования являются частью реализуемой ОАО "ЛУКОЙЛ" программы комплексной переоценки своих месторождений на основе создания их постоянно
9 действующих геолого-гидродинамических моделей, в том числе числящихся на балансе ООО "ЛУКОЙЛ - Нижневолжскнефть".
Результаты исследований использовались при подсчёте запасов, а также составлении проектов и схем доразработки месторождений. Полученные данные рассматривались также при подготовке предложений к программе поисково-разведочных работ на лицензионных участках ООО "ЛУКОЙЛ — Нижневолжскнефть" Волгоградской области. Основные защищаемые положения.
Концепция комплексного моделирования месторождений старых нефтедобывающих районов - как резерв восполнения их сырьевой базы,
Разломно-блоковая модель строения выделенного протяжённого Клёновского вала.
Трёхмерные геологические модели нефтяных залежей и перспективных объектов Клёновского вала для решения вопросов их доразведки и доразработки.
Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались на заседаниях Учёного Совета ООО "ЛУКОЙЛ -ВолгоградНИПИморнефть", кафедры "Геология и геохимия горючих ископаемых" Саратовского государственного университета, кафедры "Геология нефти и газа" Ростовского госуниверситета, на научно-практических: "Геологи XXI века" (Саратов, 2000, 2001, 2002), "Стратегия развития минерально-сырьевого комплекса Приволжского и Южного федеральных округов на 2005 и последующие годы" (Саратов, 2004 г.), "Использование ресурсов нефтяных месторождений на поздней стадии разработки" (Волгоград, 2005 г.) и международных: "Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа" (Москва, 2005 г.), "Геомодель-2005" (Геленджик, 2005 г.) конференциях, а также на VI ежегодном конкурсе работ молодых учёных и специалистов ОАО "ЛУКОЙЛ" (Волгоград, 2005 г.).
Результаты исследований автора отражены в 6 коллективных научно-исследовательских отчётах и в 15 публикациях, из которых Ъ тезисы
10 докладов, 2 статьи в центральных специализированных журналах, 1 статья в региональном специализированном журнале и 4 статьи в научно-тематических сборниках.
Фактический материал и личный вклад. При подготовке диссертации использованы результаты собственных и коллективных исследований, а также фактические материалы различных производственных организаций отрасли. Проанализированы и учтены раннее опубликованные работы по данной проблеме, фондовые материалы ООО "ВолгоградНИПИморнефть" и ООО "ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть".
При непосредственном участии автора уточнены геологические модели и история формирования залежей нефти в песчаниках бобриковского горизонта Клёновского вала (KB), Чухонастовско-Липовской антиклинальной зоны и Сергеевско-Левчуновской цепи поднятий в Волгоградской области по данным более 130 структурных, поисковых и эксплуатационных скважин. Проведены структурно-геоморфологические и аэрокосмогеологические исследования в пределах объектов KB и Кленовско - Иловлинской ступени в целом. Построена постоянно действующая цифровая геологическая модель известных и прогнозируемых залежей в пределах КВ.
Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения; содержит 155 страниц машинописного текста, 9 таблиц, 39 рисунков. Библиография включает 113 наименований.
Мировой и отечественный опыт обеспечения сырьевой базы нефтедобычи
Как видно из таблицы, особенно значительный рост доказанных запасов нефти и конденсата был отмечен в 2002-2003 гг. Самый большой прирост запасов нефти и конденсата в 2002 г. произошёл в Канаде. Несмотря на оценку Канадской ассоциации по добыче нефти запасов обычной нефти страны на уровне 712 млн.т, Управление по энергетике и коммунальному хозяйству провинции Альберта включило в запасы 23,9 млрд. т битумов, содержащихся в битуминозных песчаниках. По мнению представителей Канадской ассоциации по добыче нефти, эти оценки достаточно точно отражают объёмы возможных извлекаемых запасов битумов с использованием имеющихся технологий их добычи. По данным Oil and Gas Journal, на 01.01.03 г. запасы нефти и битумов Канады составили 24,66 млрд. т. Эта страна вышла на второе место в мире после Саудовской Аравии, запасы которой оцениваются в 35,52 млрд.т. Такое резкое повышение запасов нефти в Канаде способствовало снижению доли запасов стран ОПЕК в мировых запасах нефти с 79,4% в 2001 г. до 65,7% в 2002 г.
В 2003 г. запасы нефти в мире выросли ещё на 7,59 млрд. т и на 01.01.04 г. составили 173,79 млрд.т. Наращивание значительных объёмов запасов нефти в 2002-2003 гг. позволило повысить обеспеченность запасами нефти с 46,3 лет в 2001 г. до 50,9 лет в 2003 г. (таблица 1.1.2) [5].
Обеспеченность запасами определяется путём деления доказанных запасов нефти по состоянию на 01.01.04 г. на добычу нефти в 2003 г. Наиболее обеспечены запасами обычных нефтей с большим отрывом от остальных регионов мира страны Ближнего Востока и страны - члены ОПЕК. К наименее обеспеченными запасами нефти относятся страны Западной Европы и АТР.
Анализ изменения средних запасов открываемых нефтяных месторождений, прироста запасов нефти по крупным месторождениям позволяет выделять в их наращивании три периода - до 1950 г., с 1951 по1980 гг. и с 1981 г. по настоящее время. Первый период связан с открытиями крупных и уникальных нефтяных месторождений в США, Мексике, Иране, Саудовской Аравии, Индонезии, В России в это время были открыты Ромашкинское, Туймазинское и другие месторождения Волго-Уральской провинции. Всего в мире было открыто 17 крупных и уникальных месторождений с общими запасами 35,6 млрд т. Второй этап характеризуется открытием центров нефтедобычи в странах Персидского залива.
Географическое положение района исследований
Административно территория исследований относится к Жирновскому району Волгоградской области. Административным центром и промышленной базой является г. Жирновск.
Ближайшими населенными пунктами являются села Кленовка, Федоровка, Лемешкино, Александровка, Линево, г. Жирновск. Все населенные пункты соединены между собой проселочными дорогами: с. Кленовка соединено с г. Жирновском, Котово, Камышином, Волгоградом асфальтированными шоссе. Ближайшими железнодорожными станциями являются Медведица и Ильмень на ж.д. магистрали Волгоград-Балашов.
На территории имеется весь необходимый комплекс обустройства для сбора и транспорта нефти и газа (рисунок 2.1.1).
В геоморфологическом отношении район работ находится в пределах Доно-Медведицкой гряды, относящейся к юго-западному окончанию Приволжской возвышенности, расположенной на юго-востоке Русской равнины в долине реки Щелкан - левого притока реки Терсы, впадающей в реку Медведицу.
Рельеф местности представляет собой слабовсхолмленную равнину черноземно-степной зоны с отметками от +120 до +140 м от уровня моря.
Рельефообразующие породы представлены в основном суглинками, мореной, опоковидньши песчаниками палеогена, мелом и опоками верхнего мела. В дочетвертичном рельефе территория приподнята и имеет денудационные останцы. Ледник, покрывающий площадь, не полностью сгладил неровности дочетвертичного рельефа. Моренные отложения на водоразделе рек Щелкана и Медведицы и к западу от поймы р. Щелкан образуют выпуклые формы, способствующие развитию эрозионной расчленённости короткими и длинными оврагами и балками. Главный вектор гидросети имеет северо-северо-восточную ориентацию.
Пойма реки Щелкан вытянута в этом же направлении. В летнее время река превращается в цепочку озер. Климат района континентальный. Лето жаркое с сильными ветрами, преимущественно северо-западного направления. Зима холодная, снежная, ветреная. Температура летом достигает +35С, зимой от минус 30 до минус 40С. Недропользователем в рассматриваемом районе является ООО "ЛУКОЙЛ - Нижневолжскнефть ".
Тектоническая обусловленность различных форм эрозионной сети
Вопросы причинно - следственных связей между рельефообразующими эндогенными и экзогенными процессами имеют глубокие исторические корни. М.В. Ломоносов образование неровностей земной поверхности ставил в прямую зависимость от "внешних и внутренних действий". В труде "О слоях земных" он писал: "Есть в сердце Земли иное неизмеримое могущество, которое по времени заставляет себя чувствовать на поверхности и коего следы повсюду явствуют".
В настоящее время, благодаря работам И.П. Герасимова, Ю. А. Мещерякова, С.К. Горелова, С.С. Шульца, В.Г. Рихтера, Н.Н. Николаева и многих других основные вопросы проблемы "тектоника - рельеф" были решены. Главными факторами рельеф ообразования в подавляющем большинстве случаев являются эндогенные процессы, вызывающие возникновение, развитие и прекращение денудации и аккумуляции, так как основные источники энергии сноса и накопления - вертикальные движения земной коры и воздействие приповерхностного гравитационного поля.
Общая направленность денудации и аккумуляции — нивелирование неровностей, создаваемых в результате морфологического становления тектонических деформаций. Поэтому в образовании любой категории эрозионных форм (от крупных речных долин до ложбин, промоин, рытвин) в различной степени участвуют тектонические движения в качестве одного из основных источников энергии.
Анализ интенсивности эрозионных процессов показывает прямую зависимость от амплитуды новейших тектонических поднятий [42], а изучение эрозионных форм даёт максимальную и в высшей степени надёжную информацию об особенностях глубинного строения [58].
Тесная связь с разрывными структурами - неотъемлемая особенность речной сети, определяющая многие закономерности её строения и развития.
К.И. Геренчук на многочисленных примерах Русской равнины доказал наличие связи гидрографической сети с тектоникой; многие исследователи пришли к единому мнению, что нарушения в залегании пластов сразу дают себя знать в общем плане речной сети, в резких изгибах долин, балок и других особенностях гидросети [42].
Крупные реки отражают, как правило, направление основных структурных линий: глубинных разломов, крупных флексур и тектонически ослабленных обширных зон. Мелкая речная сеть связана главным образом с разломами небольших размеров и мелкой тектонической трещиноватостыо.
Последняя является большей частью отражением напряжений более крупных тектонических линий, поэтому связанная с ней мелкая речная сеть обычно повторяет рисунок более крупных речных систем, предопределённый основным структурным планом [29].
В процессе седиментации уже существующая, тектонически активная сетка разломов предопределяет и контролирует трещиноватость накапливаемых осадков. За счёт активности разрывов трещиноватость проявляется и в последующих, вновь образующихся отложениях. В итоге, несмотря на погребённое состояние самого разлома, он проявляется в верхних горизонтах разреза ослабленными зонами дробления, так называемыми слабыми зонами (СЗ) - зонами повышенной трещиноватости, растяжения, дробления пород и разрывов со смещением. Эти зоны находят внешнее выражение в своеобразном - избирательном - характере линейной и склоновой денудации [41].
М.А. Великанов (1950) указывал, что главной причиной извилин является гидродинамическая структура потока, а внешние факторы усиливают или ослабляют этот процесс [26]. Правильные меандры образуются при наличии равновесия между эродирующей силой реки и сопротивлением ложа. При этом русло принимает такую форму, чтобы поток испытывал наименьшее сопротивление движению, а горные породы размывались в наименьшей степени (Wundt, 1962) [103]. Ясно, что СЗ, в которых сопротивление пород размыву значительно ослаблено, будут резко искажать правильную форму меандр и приведут к характерным спрямлениям и изломам русла.
Важно отметить, что потоки, развивающиеся по СЗ, попадают при этом в благоприятные условия, так как из множества оврагов и балок, развивающихся под действием стекающих атмосферных осадков, только те достигают стадии речной долины, которые быстрее получают подземное питание (В.Е. Хаин, 1964 б) [90]. Из многочисленных геологических работ известно, что зоны интенсивного развития трещиноватости, дробления и разрывов очень часто являются областями разгрузки подземных вод. Именно подземное питание является фактором, обеспечивающим постоянство водотоков, необходимое для образования рек (К.И. Геренчук, I960) [30].
Существует множество различных признаков указывающих на дизъюнктивную природу элементов ландшафта. Например, достаточно надёжным индикатором разлома, причём с определением приподнятого и опущенного крыльев можно считать, коленообразный изгиб долины, в пределах или в непосредственной близости от которого по результатам структурно — геоморфологического анализа зафиксирована отчётливая граница заболоченного и остепнённого участков [77]. Трещинные зоны и разрывы в большинстве случаев могут быть уверенно выделены на любом участке речной системы от её верховьев (ложбины стока, прямолинейные притоки низких порядков) до низовьев (спрямлённые отрезки русла, прямолинейные борта долин). Важную роль трещиноватости в выравнивании очертаний склонов долин подчёркивает Д.А. Тимофеев [30].
