Разработка методики изучения эффузивных коллекторов Западной Сибири по данным ГИС

Нефтегазоносность пород фундамента, современные данные об условиях формирования залежей углеводородов в земной коре, огромная площадь и мощность кристаллического фундамента позволяют предполагать, что запасы углеводородов (УВ) в фундаменте будут превышать запасы осадочного чехла.

Сегодня уже известны и частично эксплуатируются месторождения УВ на всех континентах, кроме Антарктиды (хотя и здесь были обнаружены признаки нефти)". 47].

В мировой практике известны месторождения нефти и газа в эффузивных и интрузивных породах. Наиболее известны месторождения — Ла-Пас (Венесуэла), Мара (Венесуэла), Белый Тигр (Вьетнам), Дракон (Вьетнам), Кыулонг (Вьетнам), Пис-Ривер (Канада), Ауджила Нафура (Ливия), Оймаша (Казахстан) и другие[47]. Также известны месторождения Восточной и Западной Сибири, Азербайджана, Грузии, Калининградского района. «Высокая пластовая энергия залежей и значительные дебиты скважин (до 1500−2000 т/сут) обеспечивают высокоэффективную эксплуатацию залежей нефти длительное время без затрат на поддержание пластового давления» [48]. К настоящему времени, в основном, эксплуатируются месторождения, приуроченные к интрузивным породам гранитного состава. К эффузивным породам относится незначительное количество месторождений в различных регионах мира. Например, к туфогенным породам приурочено месторождение Ниноцминда (Грузия), к эффузивно-пирокластовым относятся площади Мурадханлы, Зардоб, Джафарлы (Азербайджан) [2].

К настоящему времени основные месторождения Западной Сибири в терригенных отложениях мелового и юрского возраста находятся на конечной стадии эксплуатации. Проведение поисково-разведочных работ на эффузивные породы фундамента триасово-пермского возраста, показали наличие потенциальных месторождений нефти и газа в данных отложениях. Поскольку освоение новых районов требует больших материальных затрат на развитие инфраструктуры и на техническое оснащение нефтегазодобывающих предприятий, экономически более целесообразно проводить поисково-разведочные работы с дальнейшей разработкой новых залежей. Открытие крупных месторождений нефти, приуроченных к эффузивным породам, диктуют необходимость их комплексного изучения.

Актуальность работы.

Вулканогенные отложения Западной Сибири представлены мощной толщей эффузивных пород кислого, среднего и основного состава. По данным исследований керна преобладают кислые эффузивы, представленные переслаиванием трахитовых, дацитовых, риолитовых, риодацитовых лав, туфов, лавобрекчий, кластолав, перлита, пемзы, кластита.

Коллекторы нефти и газа в этих породах относят к сложнопостроенным или нетрадиционным. Трудности, возникающие при интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС), связаны с отсутствием методик выделения продуктивных коллекторов и количественной оценки их фильтрационно-ёмкостных свойств (ФЕС). Традиционные методики литологического расчленения разреза и количественной интерпретации данных ГИС неприменимы.

Коллекторы в эффузивных породах кислого состава относятся к относительно новому типу малоизученных коллекторов, которые, в отличие от коллекторов осадочных пород, характеризуются широким спектром литотипов. Минеральный состав этих пород в значительной мере изменен процессами выветривания и гидротермально-метосамотических преобразований, что обусловило сложность строения ёмкостного пространства, состоящего из пор, трещин, каверн в различных сочетаниях. Из всего многообразия эффузивных пород коллекторскими свойствами обладают литотипы, в которых прошли процессы вторичных преобразований.

Очевидна актуальность разработки методики изучения коллекторов в эффузивных породах методами ГИС, позволяющей выполнять литологическое расчленение эффузивного разреза, выделять коллекторы, оценивать их ФЕС, а также тип их ёмкостного пространства. Такая методика обеспечит более точный прогноз продуктивности и обоснованный выбор первоочередных объектов разработки месторождений углеводородного сырья. Цель работы.

Разработка методики оценки ФЕС коллекторов в эффузивных породах, выделения литотипов, разделения коллекторов по структуре ёмкостного пространства по данным ГИС с учетом лабораторных анализов керна. Основные задачи исследований.

1. Систематизация и обобщение петрографических, минералогических и петрофизических данных, характеризующих разнообразие состава, строения и физических свойств эффузивных пород Западной Сибири.

2. Систематизация лабораторных исследований керна для установления диапазонов изменений физических свойств эффузивных пород.

3. Выявление решающих правил и диагностических критериев для разделения эффузивных пород на литотипы с учетом их минерального состава по данным анализов керна и ГИС.

4. Выявление основных петрофизических зависимостей, формализация выделения коллекторов, типов пористости и количественного определения ФЕС.

5. Выделение проницаемых коллекторов и оценка нижних граничных значений пористости.

Способы и методы решения задач.

1. Обработка и анализ петрофизических данных.

2. Статистическая обработка данных типа «керн-ГИС» и «ГИС-ГИС».

3. Многомерные сопоставления данных плотностного, нейтронного и акустического методов (ГГКП, ННК, АК) для определения литологии и пористости.

4. Математическое моделирование методом Монте-Карло.

Защищаемое научное положение.

Методика изучения коллекторов в эффузивных породах методами ГИС должна обеспечивать литологическое расчленение эффузивного разреза, выделять коллекторы, оценивать их ФЕС, а также тип их ёмкостного пространства. Такая методика обеспечит более точный прогноз продуктивности и обоснованный выбор первоочередных объектов разработки месторождений углеводородного сырья.

Защищаемые научные результаты.

1. Петрофизические зависимости «керн-ГИС» и методические способы и приемы определения ФЕС коллекторов различных литотипов эффузивных пород.

2. Обоснование возможностей комплекса ГИС, пределов изменений и граничных значений измеряемых геофизических параметров для разделения эффузивных пород на литотипы.

3. Способы определения структуры ёмкостного пространства и оценки граничных значений общей пористости (Кп) для различных типов коллекторов эффузивных пород.

Научная новизна.

1. Впервые получены петрофизические зависимости для определения Кп по данным нейтронного, плотностного и акустического методов (по данным продольных и поперечных волн) в кислых эффузивных породах, показаны ограничения и погрешности определения Кп .

2. В результате обобщения и анализа данных ГИС и керна впервые определены интервалы значений Кп, характерные для кислых эффузивных пород с определённой структурой ёмкостного пространства.

3. На основе большого количества скважинных и керновых данных (2600 образцов), впервые получены пределы изменений и средние значения геофизических параметров для различных литотипов эффузивных пород.

4. Определён нижний предел Кп для проницаемых зон коллекторов. Показана перспективность использования волн Стоунли для выделения проницаемых зон коллекторов.

5. Разработана методика интерпретации данных ГИС по выделению литотипов пород и определению ФЕС в кислых эффузивных породах.

Практическая ценность.

1. Исследованы количественно и оценены возможности методов нейтронного, плотностного и акустического каротажа, разработана методика для определения литотипов пород и ФЕС коллекторов в эффузивных породах.

2. Установлены петрофизические зависимости для определения пористости и определено нижнее граничное значение пористости для проницаемых зон коллекторов в кислых эффузивных породах и критерии выбора объектов к испытанию и освоению.

3. Создана методика интерпретации данных ГИС для определения ФЕС в эффузивных породах Западной Сибири.

4. В рамках хоздоговорных работ подготовлены и переданы в производство ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «Лукойл» методические указания по проведению ГИС и комплексной интерпретации в сложнопостроенных эффузивных коллекторах. По результатам исследований оценена эффективность комплекса ГИС для решения задач по оценке ФЕС коллекторов в эффузивных породах, выделения литотипов, разделения коллекторов по структуре ёмкостного пространства, данный комплекс рекомендован геофизическим предприятиям ОАО «Сургутнефтегеофизика» и ООО «Геофизсервис».

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на Тюменской геолого-геофизической научно-практической конференции, Тюмень-2008; на 2-ой международной геолого-геофизической конференции, Тюмень -2009.

Диссертационная работа докладывалась на заседании технического совета 000"Нефтегазгеофизика"(31 марта 2010 г.) на заседании кафедры Общей и прикладной геофизики при Международном университете природы, общества и человека «Дубна"(9 апреля 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи в издании перечня ВАК.

Личный вклад автора.

Автор лично провела обзор проблемы изученности эффузивных пород методами ГИС, разработала качественные и количественные критерии для решения задачи литологического расчленения эффузивного разреза по данным АК, ННК, ГТКПпровела исследования по изучению структуры емкостного пространства эффузивных коллекторовразработала петрофизическое обеспечение («керн-ГИС») для определения пористости по данным АК, ННК, ПГКП, способ определения Ки путем решения системы петрофизических уравнений-моделейпроанализировала возможности электрических методов при оценке ФЕС коллектороввывела критерии для определения проницаемых зон коллекторов на основе анализа данных керна и волн Стоунлипровела практическую апробацию методики интерпретации на данных ГИС по 26 скважинам Рогожниковского месторождения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Объем работы 95 страниц текста, рисунков 25, таблиц 8, блок-схема 1.

Список литературы

содержит 53 наименования. Диссертация выполнена на производстве в ООО «Нефтегазгеофизика».

Заключение

.

На основании результатов исследований по теме диссертационной работы сформулированы следующие основные выводы:

1. Слагающие разрез эффузивные породы кислого, среднего и основного состава различаются многообразием литотипов пород.

Комплекс ГИС, состоящий из нейтронного, плотностного и акустического каротажа позволяет решить задачу литологического расчленения эффузивного разреза.

По комплексу методов АК, ГГКП, ННК определены средние значения и пределы изменения геофизических параметров для различных литотипов эффузивных пород, что позволяет выполнять литологическое расчленение эффузивного разреза. Вероятность выделения эффузивных лавовых пород с трещинно-каверновой пористостью, туфов и пирокластических пород (лавобрекчий, туфоконгломератов) составляет примерно 80% и близка к 100% для неизмененных эффузивных лавовых пород, базальтов и кластитов.

Литологическое расчленение позволяет выделять наиболее перспективные для освоения и разработки интервалы разреза, обладающие коллекторскими свойствами, и также позволяет на этапах поиска и разведки определять перспективные на приток флюидов объекты.

2. Выделены литотипы эффузивных пород, обладающие коллекторскими свойствами.

Преимущественно коллекторскими свойствами обладают эффузивные породы кислого состава, эти породы характеризуются сложной структурой ёмкостного пространства, что существенно отражается на геофизических параметрах (<т, со,). В кислых лавовых породах присутствуют коллекторы с трещинной и трещинно-каверновой пористостью. Туфовые породы имеют каверново-гранулярную пористость с незначительным наличием трещин. В пирокластических породах (лавобрекчиях, туфоконгломератах) сочетаются три типа пористости — гранулярная, каверновая и трещинная.

4. Установлены петрофизические зависимости («керн-ГИС») для определения коэффициента общей пористости по методам — АК, ГТКП, ННК. Предложен способ определения коэффициента общей пористости путем решения системы петрофизических уравнений-моделей, связывающих измеренные значения геофизических параметров с объёмными содержаниями минеральных компонент пород с учетом влияния структуры ёмкостного пространства на показания методов ГИС — АК, ННК, ГГКП. Показаны ограничения и погрешности определения Кп. Минимальная погрешность определения Кп (равная ±2,5%) достигается при решении системы петрофизических уравнений-моделей.

Данные плотностного каротажа позволяют вычислять общую пористость с погрешностью ±3−4% абс., использование водородосодержания для оценки пористости возможно с погрешностью в пределах ±6% абс. Определение коэффициента пористости по данным акустического каротажа возможно с использованием зависимости, полученной для продольных волн. Абсолютная погрешность определения Кп составляет ±3%.

5. Установлены нижние пределы общей пористости для проницаемых пород-коллекторов. Для трещинных коллекторов — 6%, для трещинно-каверновых коллекторов — 12.3%, для трещинно-каверново-гранулярных коллекторов 24%. Кислые эффузивные породы можно разделить по типам ёмкостного пространства в четырёх градациях общей пористости. Для каждой градации характерен преобладающий тип коллектора. Типы пористости: I — плотные породы (АГя:1−6%) — II — трещинная (Кп: 6−12.3%) — IIIтрещинно-каверновая (Кп: 12.3−24%) — IV — трещинно-каверново-гранулярная (Кп >24%).

6. Выделение проницаемых зон достигается совместным использованием данных по волне Стоунли и нижнего предела Кп для проницаемых коллекторов, определённого путем сопоставления результатов измерения общей пористости и проницаемости на керне.

7. Результаты практической апробации методики показали, что литотипы кислых и основных пород определяются точно, что подтверждается керновыми данными. Кп, проницаемость (на качественном уровне) и типы пористости определены с достаточной точностью, что подтверждено керном.