Исследование неоднородностей нефтегазоносных отложений: Studying the heterogeneities of oil and gas bearing deposits

192 Pages·2018·33.351 MB·Russian

by  П. Н. Страхов, В. Н. Колоской, О. А. Богданов, А. Б. Сапожников

Oi Авторы выражают признательность
и благодарность АО «Зарубежнефть» за поддержку
и участие в издании настоящей монографии
ЗАРУБЕЖНЕФТЬ
для студентов ВУЗов нефтегазового профиля
P.N. Strakhov, V.N. Koloskov,
Bogdanov, Sapozhnikov
О.А. А.В.
STUDYING
ТНЕ
HETEROGENEITIES OF
OILANDGAS
BEARING DEPOSITS
ИЗДАТЕЛЬСКИЙ
ЦЕНТР
РГУ нефти и rаза (НИУ) имени И.М. Губкина
2018
П.Н. Страхов, В.Н. Колосков,
О.А. Богданов, А.Б. Сапожников
ИССЛЕДОВАНИЕ
НЕОДНОРОДНОСТЕЙ
НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ
ОТЛОЖЕНИЙ
ЮДЛТЕЛЬСКИЙ
ЦЕНТР
РГУ нефти и газа (НИУ) и•шш И.!\1. Губки11а
2018
УДК 553.04
ББК 26.34
С83
Ре ценз е н ты:
заслуженный геолог РФ, доктор геол.-минер. наук, профессор В.Н. Филиппов;
доктор физ.-минер. наук, профессор А.В. Мясников;
академик РАН, доктор геол.-минер. наук, профессор А. Н. Дмитриевекий
Страхов П.Н., Колосков В.Н., Богданов О.А., СапоЖЮiков А.Б.
С83 Исследование неоднородностей нефтегазоносных отложений. -
М.: Российский государственный ун~верситет нефти и газа (НИУ)
имени И.М. Губкина, 2018. - 189 с .. ил.
ISBN 978-5-91961-264-3
В монографии приводятся результаты теоретических и практических иссле­
дований неоднородностей нефтегазоносных отложений, на основании которых
была осуществлена их систематизация. В основу схемы их типизации был поло­
жен генетический принцип. Выделяются седиментационные, эпигенетические,
тектонические, стратиграфические и техногеиные неоднородности. Обосновыва­
ются особенности сопоставлений результатов разномасштабных исследований.
Помимо этого в работе выделяются следующие масштабные уровни неоднородно­
стей: нано-, микро-, мезо-, макро- и мега-. Предлагаются способы минимизации
информационных потерь при переходе исследований от мелких объектов к более
крупным.
Книга представляет интерес для геологов, геофизиков, инженеров-нефтя­
ников, аспирантов, магистрантов и студентов, специализирующихся в области
освоения месторождений нефти и газа.
Данное издание является собственностью РГУ нефти и газа (НИУ)
имени И.М. Губкина и его репродуцирование (воспроизведение)
любыми способами без согласия университета запрещается.
УДК 553.04
ББК 26.34
ISBN 978-5-91961-264-3 ©Страхов П.Н., Колосков В.Н., Богданов О.А.,
Сапожников А.Б., 2018
© Российский государственный университет нефти
и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2018
©Голубев В.С., оформление серии, 2007
Работа посвящается светлой па.мяти
профессора Олега Аиатольевича Ч ериикова
•
ПРЕДИСЛОВИЕ
В процессе построения геологических моделей в той или иной
форме всегда поднимается вопрос об особенностях исследований неод­
нородностей продуктивных горизонтов. От корректности его решения
во многом зависит эффективность освоения залежей углеводородов. Без
учета особенностей изменчивости фильтрацианно-емкостных свойств
продуктивных отложений крайне сложно добиться как правильной
оценки ресурсной базы месторождения, так и возможности оптимально­
го использования современных методик воздействия на пласт. В ре­
зультате недоучет данного параметра обуславливает необоснованное
ухудшение эффективности освоения скоплений нефти и газа. Выявле­
ние и систематизация неоднородностей различных масштабных уровней
при освоении залежи позволяют улучшить такие показатели, как объем
добычи углеводородов, время и степень обводнения пластов, увеличе­
ние коэффициента извлечения нефти и т.д.
В книге особое внимание уделяется особенностям изменений лито­
логических и петрафизических свойств продуктивных отложений, а
также нарушениям целостности продуктивных пластов вследствие
проявления тектонического фактора. В настоящее время при исследо­
вании неоднородностей целесообразно учитывать их масштаб, так как
его изменение, как правило, сопровождается побочными эффектами.
При изучении более крупных объектов вероятно появление ряда
свойств, которые не отмечались при исследовании более мелких состав­
ляющих.
Вместе с тем в литературе уделяется явно недостаточное внимание
генетическим факторам, определяющим появление неоднородностей. По
большей части подразумеваются только особенности развития процессов
осадканакопления и, в меньшей - постседиментационные преобразова­
ния продуктивных отложений. Неоднородности стратиграфического и
тектонического происхождения часто остаются без должного внимания.
Самое главное - результаты исследований неоднородностей про­
дуктивных отложений являются краеугольным камнем в познании ряда
закономерностей, используемых для прогнозирования ряда свойств за­
лежей в межскважинном пространстве. Обусловлено это тем, что они
существуют в зоне возникновений противоречий между различными
5
геологическими факторами, влияющими на особенности формирования
продуктивных горизонтов. Происходят изменения как свойств исследу­
емых отложений, так и зависимостей между различными параметрами.
Особый интерес в данном случае вызывает даже не сам тренд подобных
изменений свойств пластов и залежей, а отклонения от него. Именно
изучение причин, определяющих их возникновение, позволяет не толь­
ко выявлять новые проблемы отрасли, но и разрабатывать методики,
позитивно влияющие на эффективность освоения залежей уг леводоро­
до в. В самое ближайшее время нефтяная геология приблизится к мо­
менту необходимости пересмотра ряда основных положений. В частно­
сти, открытие и освоение ряда скоплений нефти и газа, приуроченных
к глинисто-сланцевым породам, заставляет по-новому относиться к во­
просу выявления коллекторов. По существу, в данном случае в обще­
принятом понимании они просто отсутствуют.
Авторы выражают искреннюю благодарность А.А. Потрясову,
Г.О. Одолееву, А.В. Гавуре, М.В. Чертенкову, О.И. Катаеву и всем
сотрудникам 000 ~ЛУКОЙЛ-Инжиниринг~ за оказанную помощь в
создании монографии.
1
НЕОДНОРОДНОСТИ
ПРОДУКТИВНЫХ ОТ ЛОЖЕПИЙ
И ИХ МАСШТАБНЫЕ УРОВНИ
При освоении залежей нефти и газа одной из главных проблем
следует считать выявление и изучение неоднородностей продуктивных
отложений. Зачастую именно этот фактор оказывает определяющее
влияние на эффективность освоения скоплений углеводородов. В слу­
чае некорректного выявления неоднородностей может происходить
снижение темпов добычи углеводородов (УВ), преждевременное обвод­
нение пластов, уменьшение коэффициента извлечения нефти, необосно­
ванное удорожание работ и т.д.
1.1. ТИIШЗАЦИЯ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ
ПРОДУКТИВНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Под неоднородностъю продуктивных отложений, в первую оче­
редь, понимаются существенные изменения во времени и простран­
стве их литолого-физических свойств и пластовых флюидов. Как
правило, они приурочены к зонам, в пределах которых проявляются
противоречия между деятельностью различных геологических факто­
ров. В связи с этим выявление и анализ неоднородностей следует счи­
тать ключевым звеном при освоении залежей углеводородов [65].
Особое место отводится исследованиям изменчивости фильтраци­
анно-емкостных свойств (ФЕС) продуктивных пластов, характера их
насыщения и параметров вмещающих отложений, которые нередко вы­
полняют функции флюидоупоров. Кроме того, интерес вызывают осо­
бенности распространения вещественного состава и строения пород по
площади и разрезу. Даже в первом приближении видно, что термин
~неоднородность» подразумевает очень большой диапазон трактовок,
поэтому необходимо обозначить основные характеристики, которые
необходимо рассматривать вне зависимости от параметра исследования
[65, 86]. Во-первых, при изучении продуктивных отложений важно ди-
7
агностировать генезис неоднородностей. Представляется целесообраз­
ным выделять следующие типы: литологический, тектонический, стра­
тиграфический, техногенный и комбинированный (рисунок 1. 1).
В работах, посвященных аналогичной тематике, уже высказыва­
лось мнение, что необходимо учитывать генетические аспекты форми­
рования неоднородностей [ 1, 5, 7, 21, 26, 34, 35, 60, 75, 86]. Однако
при этом рассматривался только литологический фактор. Не умоляя его
значимость, необходимо иметь в виду, что на характер формирования
неоднородного строения целевых отложений оказывают влияние и дру­
гие параметры.
Во-вторых, следует учитывать, что современное приуменьшение
роли ряда геологических факторов во многом обусловлено недоучетом
роли масштаба исследуемого объекта. Как было справедливо отмечено
О.А. Черниковым [86]: «Системно-структурные геологические иссле­
дования позволяют рассматривать резервуар с залежами УВ как те­
ло, обладающее своей инфраструктурой, имеющей иерархический ха­
рактер, то есть как систему, состоящую из взаимосвязанных эле­
ментов, которые при данном .масштабе исследований представляют
собой внутренне однородное (условно неделимое) целое».
Вовлечение в процесс познания объектов более высокого масштаб­
ного уровня, как правило, сопровождается изменением параметров,
определяющих движение углеводородов. В свою очередь, это влечет за
собой необходимость внесения ряда корректировок в методологию их
изучения. Происходит расширение круга информативных методов. При
этом возникают проблемы корректного учета результатов предыдущих
исследований более низкого масштабного уровня.
В нефтегазопромысловой геологии особый интерес вызывают три
масштабных уровня исследований: микро-, мезо- и макро-. Отметим,
что при проведении региональных работ целесообразно выделять мега­
уровень, а при детальном изучении строения и состава продуктивных
отложений методами электронной микроскопии- нанауровень [65].
В-третьих, оценка изменчивости объекта во многом зависит от вы­
бранного направления. Здесь следует учитывать неоднородности, выде­
ляемые по разрезу или одному из латеральных направлений. Фактиче­
ски неоднородность в определенной степени обладает признаками век­
тора.
В-четвертых, необходимо определить контрастность соответствую­
щих изменений литолого-петрофизических свойств целевых отложений.
Они могут быть как очень резкими (дискретными), так и плавными
(перманентными).
В-пятых, существуют две разновидности неоднородностей [65] -
явные и функциональные (скрытые). Под явными неоднородностями
понимаются существенные изменения свойств отложений по площади и
разрезу, а также во времени, которые фиксируются различными геоло­
го-геофизическими методами.
Вторая разновидность достаточно редко учитывается в полном объе­
ме, между тем ее значимость сложно переценить. Именно на основа-
8
Неоднородности
1 1
J
MaciiП>IбJJЬie 1 Литологи•tеские 1 1 Тектонические 1 1С тратиграфические 1 1 Техногеиные 1
ypOBIIИ 1
[Седиментационные Эпигенетическис
(КnлоаэсМфота,хф викза1рат ло{асИ CжI1~.rr) Из(цЛвфмn>иепаетокрглnнцrлстраеееиитаирс3рчн0аенекта11ихиnола1л~оцевел1ы,ы д0а нь -11с)нхФннтыы а ыыьеЕх .,ей С м1rИ]u1Jэ1И1IеаnВзеJщЗсимреЫиВтиОrеарТЩознНе1лОnвеом оР1н 1JроеИоее1аШк'б1нбнтЗIаа1рреВи1 иIал1аИнеl~чI1зIьзl иеО'ШJоои1ФйГсШIввИыО IкЕ:Я1а а еИи ииtСЯ,хц и· 1а 1я1х.Я , ~пИRJн(CCоЗKlJаДlЪкаJOnриl1'тРрJПеуЛ0сUса1ырш1OкIрKзеCе1WшраaрК1хKHклел1оы1OTbы1иИдиCвOl н 1О)'я pIыыrI Пмa1ЫсIй,.•0I,С Ы М ВвIЛ(>еmДIрКи-n'этсесЛ3ркирИр0орI1екаI1Сзха1лИ1и>оВлы1и13ды- . 1)t11- ы 1ыыеИйе,Я , миЗ1nоп1рг(нBы1уrиeсfВыtJ1дnpaТоца n0р1лтОтелсбоеlоeретрло•рp1рИIхеааaо1еK'юnнзJaчбI~хе1рооIJIир1ое1Ь1IвIва~нд.I1Ы·Ошиеаз1I) нГIя Ы нонОвы1Ы,eив инайе ,,йяш ы : х 1и я.
-------- (дисклрает1енрыайл ыn~1еырее ход) 1- ----- - -------- --------
Участки тexнorei·IIIЫX
Мезо ГраtiИЦЫ Границы зо11 разnИ11•1Я Разрыв Участки nреобразовш 1ий:
Коэ(фсфлиоцй)и ент зофна, циизамелtыtе1lы-хlи я эnию rмe1е~1нe-еn1н '1и ейсю: 1х сСлПоJяI ОпШоН ОщСr.'rПъ1- ВмЫиКкЛрИIоIсИлПоШе в!И, Я Вl>уllnl{лeоJ1n31~11ИенBиШяI,И Я
вытесне11ия теCкlс]тJуYрК'ыI ynpыо рИо д. ВЬIВЩ1'е0J1ШJИ''IIИIПIOаIi'iO ИЯ нIOаHрК1у1ш1BеIн-IиIя>IмM. Латэерраолзьи1и1. ые, минерВаТлОоРоИ'бIрIюIоОвГОа 11ия,
OЛeаJтПеИIр0а1лJьIЬнIыIеЫC, мтир1е1щеирrнuо1о0борбараззооввшш I1ИиЯя. , J(lд>иrсrкeрJСJ1a1л~ь1ныыйc О(еДриТсИкКраСJ1I1Ь%Н1ЫЙе гЛиffдiр'оq)рaаf-lbзlр IыЫ пСа,.
(nоегепе1111ЫЙ, Вер111кальные, переход) переход) RCJ111•1IOUit.III.IC
дискре1ный ШТI"ераJIЫ IЫе (nостеnе11ный
nереход) (дискрС11·1ЫЙ переход)
------------------------ nереход)
-------- ------
Мшсро Изме11е11ия Изменения l"elle'Jиca и Изме11е11ия 1·енезиса
(образец) св1ош й с1~тр:в: 1nнyиeцаrхo т гсрваонйисцтавх n Уу'сtтаостт кlоtaп nуучсатсо1тк онва рlаlJзШв ни·щnа·IЯх
Кшффицие11т У'tаС'ГКОВ р3ЗВИ'П1Я ЭПИГеllе'IИ чеСКИХ
BЫTCCIIeiiИЯ paЗЛИ'IIIOI'O ЭПИГelle'll'l'leCKИX ИЗМеllеiiИЙ:
сос-гава и 111na изменений: ВЫЩеJШ'IИIIШIИЯ
'1110 1'0
цемеtпа, пыще.пачипшtия втор и
C'I]JYК'IYPЫ И lrt'O(JИ '11101'0 MИIIC(JaJIOOбpaЗOBШ IИЯ,
·геJкlсa·-1rуeрprыu 1ыn о1рыео,д . м1и]1J1ееЩрИrНuО1О0боiбJрааЗзОоВвашН И1Яи.я , 1]JеBщeиpнnоiKоaбJрIш ыо 1выа ен, ия.
IJCp1l•IKaJIЫ II>IC Вер11•tюш ьны е, шrrералы ll>te
(Дискре-n~1ый латерru1ы 1ые (дискрС'Jl~lый nереход)
nереход) (дискрС11~1ый nереход)
Рисунок 1.1. Схема типизации неоднородностей
нии данного анализа выявляются и исследуются новые явления и зако­
номерности. За функциональные неоднородности принимаются суще­
ственные нарушения или отклонения от выявленных зависимостей,
трендов, распределений и т.д. (рисунок 1.2).
Сами функциональные неоднородности целесообразно разделить
на два подвида: статистические и трендовые. К первому подвиду
следует относить неоднородности, выявленные на основании статисти­
ческого анализа параметров пласта. Если характер распределения
какой-либо величины не может быть описан одной из основных ста­
тистических функций, это, скорее всего, указывает на то, что на ее
формирование оказывали влияние не один, а несколько факторов. Та­
ким образом, выявленная статистическая неоднородность позволяет оп­
ределить необходимость проведения более детальных исследований
объекта с целью выявления причин формирования данного вида неод­
нородностей.
К трендавому подвиду относятся неоднородности, установленные в
резу ль тате анализа соотношений нескольких параметров и особенностей
изменений их по площади и/или разрезу. Отметим, что представляется
логичным разделить данную разновидность на две части. К первой (зо­
нальной) следует отнести случаи, когда для соседних зон соотношение
между целевыми параметрами аппроксимируется различными эмпири­
ческими функциями. Например, отличие зависимостей между пористо­
стью и проницаемостью, фиксируемых для зон мелководного шельфа и
лагуны; изменение функций, описывающих связь петрафизических па­
раметров от сейсмических атрибутов различных клиноформных тел,
для которых характерно непостоянство акустических свойств вмещаю­
щих отложений, и т.д.
Большой интерес вызывают существенные отклонения от выявлен­
ных зависимостей. Определение геологических причин появления таких
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕНЕОДНОРОДНОСТИ
Статистические ТреiЩовые
Устанавливаются на основании резулыпшпов Выявляются при анализе соотношений
стшписпшческого анализа паршиетров нескольких параметров
исследуемого объекта
Зональные Аномальные
Соотношение паршиетров Фиксируются существенные
соседних зон описывается отклонения от выявленных
различными функциями трендов
Рисунок 1.2. Схема типизации неоднородностей функционального вида
10