Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Особенности распространения и перспективы нефтегазоносности карбонатных коллекторов палеозояСеверо-Устюртской синеклизы

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Бурлуцкая, Ирина Петровна, Белгород

схы о д.ло.гоо^г.

юЭ

м ВАК Минобдоауки Ррссии

^г >■ л Шо у

Президиум ВАК Мим (решение о решил выдать диплом ДОКТОРА

Начальник отдела ^

61 11-4/71

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования Белгородский государственный университет

На правах рукописи

БУРЛУЦКАЯ ИРИНА ПЕТРОВНА

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ПАЛЕОЗОЯ СЕВЕРО-УСТЮРТСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ

Специальность 25.00.12 Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель д. г-м н., профессор А.А. Абидов

Белгород 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ..... 5

ВВЕДЕНИЕ................................................. 9

ГЛАВА 1. Краткая характеристика изученности проблемы.......... 16

1.1 .Изученность палеозойских отложений СевероУстюртской синеклизы геологическими, геофизическими методами и глубоким бурением. Выбор объекта исследования.. 16

1.2. Освещенность объекта исследований керном, испытаниями и геофизическими исследованиями скважин.......... 21

1.3. Оценка эффективности применяемой методики изучения коллекторов палеозойских отложений Северо-Устюртской синеклизы по данным геофизических исследований скважин. Выбор предмета исследований........................... 24

1.4. Оценка эффективности изучения нефтегазоносности коллекторов палеозойских отложений Северо-Устюртской синеклизы.............................................. 32

Выводы к первой главе................................. 34

ГЛАВА 2. Детализация строения палеозойских карбонатных отложений Северо-Устюртской синеклизы....................... 37

2.1. Краткая характеристика геологического строения объекта исследований.......................................... 37

2.2. Детализация строения палеозойских карбонатных отложений............................................ 44

2.3. Гидрогеодинамические предпосылки формирования коллекторов в палеозойских отложениях..................... 56

Выводы ко второй главе................................ 61

ГЛАВА 3. Особенности методики изучения коллекторов палеозойских карбонатных отложений по данным керна, испытаний и геофизических исследований скважин................ 63

3.1. Особенности методики изучения коллекторов палеозойской карбонатной формации по керну.................... 64

3.2. Особенности методики изучения палеозойских карбонатных коллекторов испытаниями.......................... ^

3.3. Особенности методики изучения палеозойских карбонатных отложений Северо-Устюртской синеклизы по данным

промыслово-геофизических исследований скважин......... 79

Выводы к третьей главе................................. 85

ГЛАВА 4. Разработка петрофизического обеспечения для интерпретации материалов геофизических исследований скважин с целью выделения в разрезе палеозойской карбонатной формации коллекторов, определения их типов, фильтрационно-ёмкостных свойств и нефтегазоносности................. 87

4.1. Основные петрофизические и геофизические модели карбонатных коллекторов и методика их построения........ 87

4.2. Обоснование структуры порового пространства карбонатных коллекторов................................... 98

4.3 Петрофизические характеристики карбонатных коллекто

ров.....................................................................

4.4. Геофизические характеристики карбонатных коллекторов 115

4.5.Глинисто-карбонатные верхнедевон - нижнекаменноугольные коллекторы................................... 118

4.6. Оценка характера насыщения коллекторов и их продуктивные характеристики................................. 118

4.7. Петрофизические зависимости типа «керн-ГИС» и «керн-керн» и граничные значения параметров для количественной обработки и интерпретации геофизических исследований скважин.............................................. 121

4.8. Оценка достоверности построенных петрофизических и

геофизических моделей коллекторов..................... 121

Выводы к четвертой главе.............................. 128

ГЛАВА 5. Локализация по разрезу и площади и оценка нефтегазо-носности коллекторов палеозойской карбонатной формации.................................................................... 133

5.1. Методика выделения коллекторов в палеозойской карбонатной формации...................................... 133

5.2. Типизация разрезов палеозойской карбонатной формации 136

5.3. Локализация коллекторов в разрезе палеозойской карбонатной формации...................................... 144

5.4. Локализация флюидоупоров в разрезе доюрских отложений........................................................................... 146

5.5. Типы ловушек в палеозойской карбонатной формации ... 153

5.6. Распределение мощностей и структурный план палеозойской карбонатной формации............................ 155

5.7. Оценка перспектив нефтегазоносности карбонатных коллекторов палеозойской формации Северо-Устюртской синек-

лизы....................................................................... 162

Выводы к пятой главе.................................. 164

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................. 166

ЛИТЕРАТУРА.............................................. 175

IfK

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

- акустический каротаж

- амплитуда поперечной волны, мА

- амплитуда продольной волны, мА

- боковой каротаж

- боковое каротажное зондирование

- боковой микрокаротаж

- Бухаро-Хивинский нефтегазоносный регион

- Всероссийский институт, осушения, геологии, экономики минерального сырья, г. Белгород

- Всероссийский научно-исследовательский институт геофизики г. Москва

- Всероссийский научно-исследовательский институт геологии, испытания и каротажа скважин, г. Тверь

- гамма - гамма каротаж

- Государственное геологическое предприятие

- геофизические исследования скважин

- гамма-каротаж

- геофлюидодинамический режим

- верхнедевонские отложения (верхнедевонский возраст)

- измерение диаметра скважины

- фактический диаметр скважины, м

- номинальный диаметр скважины, м

- Институт геологии и разведки нефтяных и газовых месторождений

- индукционный каротаж

- нижнеюрские отложения

- интенсивность вторичного гамма-излучения при НТК, в условных единицах (УЕ)

- интенсивность естественного гамма-излучения, в мик-роренгенах/час

- двойной разносный параметр ГК

АК

As

АР

БК

БКЗ

БМК

БХНГР

ВИОГЕМ

ВНИИГеофизики

ВНИИГИК

ГГК ГГП ГИС ГК

ГФДР D3

дс dc dH

ИГиРНиГМ ИК

Ji

j пу

J

У

Кгл - коэффициент глинистости, доли единицы

Кпкерн - коэффициент пористости, определенный по керну,%

БК

Кп - коэффициент пористости, определенный по БК, %

КПБКЗ - коэффициент пористости, определенный по БКЗ, %

Кпик - коэффициент пористости, определенный по ИК, %

Кпэк - коэффициент пористости, определенный по данным

какого-либо метода электрического каротажа (ЭК), %

- коэффициент пористости, определенный по АК, %

- коэффициент пористости, определенный по ГГК, %

- коэффициент пористости, определенный по НТК, %

- коэффициент пористости непроницаемой матрицы, %

- коэффициент открытой пористости, %

- коэффициент проницаемости, млд

- коэффициент остаточной водонасыщенности, доли единицы

КС - каротаж сопротивлений

МКЗ - микрокаротажное зондирование

МОГТ - сейсморазведочный метод общей глубинной точки

Н - общая толщина, м

НТК - нейтронный гамма каротаж

НПиУЦЭиРС -Научно-прикладной и учебный центр энерго- и ресур-

ТашГТУ сосбережения Ташкентского Государственного технического Университета имени Абу Райхона Беруни

Г|гл - относительная глинистость, доли единицы

ОАО - открытое акционерное общество

3 3

О (О1:, Ов, Он) - дебит тыс.м /сут, м /сут

ПГО - Производственное геологическое объединение

ПС - метод самопроизвольной поляризации

РГГУ им. — Российский государственный горный университет им.

С. Орджоникидзе С. Орджоникидзе, г. Москва

РГУНГ - Российский государственный университет нефти и га-

им.И.М.Губкина за имени И.М. Губкина г. Москва

РК - радиоактивный каротаж

Кп К, К,

АК

ГГК

НГК

К„

Кпэф

к

блок

^пр

к,

ов

А н

РОВ Рп

р2-т

1-2

„ БК/ БКЗ л ИКч Рп (рп , рп )

Рс РФ

Рв

„ МГЗ рк(рк ,

л БМК БК\ Рк ,рк )

Са Мё С03 Са С03 Са 804 С!

С2

С3

С,1

С] V

С^

С2Ь

С2ш

С3к

Сзё

С3-Р1

СКО

мпз

- параметр насыщенности, безразмерный

- рассеянное органическое вещество

- параметр пористости, безразмерный

- верхнепермь-нижнесреднетриасовые отложения

- удельное сопротивление горных пород, определенное по данным различных электрических методов каротажа, ом м

- удельное сопротивление бурового раствора, ом м

- удельное сопротивление фильтрата бурового раствора, ом м

- удельное сопротивление пластовых вод, ом м

- кажущиеся удельные сопротивления пластов, определенные по данным различных методов электрического каротажа, ом м

- пластовое (гидростатическое) давление, МПа

- доломит

- известняк

- ангидрит

- нижнекаменноугольные отложения (нижнекаменноугольный возраст)

- среднекаменноугольные отложения (среднекаменно-угольный возраст)

- верхнекаменноугольные отложения (верхнекаменноугольный возраст)

- турнейский ярус

- визейский ярус

- серпуховской ярус

- башкирский ярус

- московский ярус

- касимовский ярус

- гжельский ярус

- верхнекаменноугольно-нижнепермские отложения

- соляно-кислотная обработка

Тз-11 УВ У ИГР ФЕС ЭК

1эф

Аг АГ

лк

АК

А!

лк

АГ

ж

_ггк

У

ггк

Аипс

^пс ^пс

АИг пл

ди тах

АР

аПс

I

Ьэф X

а

- верхнетриас-нижнеюрские отложения

- углеводороды

- Устюртский нефтегазоносный регион

- фильтрационно-емкостные свойства

- электрический каротаж

- эффективная толщина коллектора, м

- интервальное время пробега продольной волны, мкс/м

- интервальное время пробега продольной волны в пласте, мкс/м

- интервальное время пробега продольной волны в непроницаемой матрице - скелете горной породы, мкс/м

- интервальное время пробега продольной волны в пластовом флюиде, мкс/м

- плотность, г/см3

- условная плотность по ГГК, г/см3 (условных единицах -УЕ)

- интенсивность вторичного гамма-излучения при ГГК, в условных единицах (УЕ)

- амплитуда ПС, мВ

- амплитуда ПС против пласта, мВ

- амплитуда ПС против чистого неглинистого пласта с максимальной пористостью, мВ

- депрессия при испытаниях, ата

- относительная амплитуда ПС

- скорость продольной (поперечной) волны, м/с

- сумма

- эффективная толщина коллектора, м

- средние значения измеряемого параметра, определенные статистическими методами

- среднеквадратичное отклонение измеряемого параметра

ВВЕДЕНИЕ

1. Объект исследования, его признаки, область использования, актуальность.

Одной из важнейших проблем нефтегазового комплекса является резкое ухудшение состояния сырьевой базы как в количественном (сокращение объема), так и в качественном (рост доли труднодоступных и трудноиз-влекаемых запасов) отношении. Совершенно очевидно, что как затраты на геологоразведочные работы, так и затраты на разработку таких объектов существенно выше, чем для легкодоступных и легкоызвлекаемых запасов. Одним из таких объектов является доюрский комплекс Северного Устюрта в Республике Узбекистан, где доюрские отложения уже на протяжении 47 лет служат объектом пристального внимания и основная роль в которых отводится верхнедевон - верхнекаменноугольным карбонатным отложениям. Коллекторы этих отложений имеют сложную структуру порового пространства, сформировались под влиянием геофлюидодинамических воздействий и катагенетических процессов и в данной работе рассматриваются в качестве объекта исследований.

Актуальность исследования определялась необходимостью разработки комплекса геолого-физических методов и интерпретации полученных результатов с целью повышения эффективности поисково-разведочных работ на нефть и газ в карбонатных отложениях доюрского комплекса Северного Устюрта.

2. Краткая история развития объекта исследования.

Изучение доюрского комплекса Устюрта проводится свыше 40 лет, начиная с 1966 г. В период 1960-1990 гг. было пробурено большинство скважин, вскрывших доюрские отложения. Однако - открытие в 1990-2000 гг. крупных месторождений газа в юрских отложениях, снизило поисковый интерес к доюрским отложениям, в результате чего за период 1990-2006 гг. на доюрский комплекс было пробурено всего 5 скважин (4,1 % от всех, вскрывших доюрские отложения). В этот же период сократилось число площадей,

подготовленным по доюрским отложениям. Что касается работ, связанных с изучением коллекторов доюрского комплекса геологическими и геофизическими методами, то эти работы ограничились небольшими объемами керна, а комплексное изучение коллекторов и их фильтрационно-емкостных свойств практически было прекращено. В то же время увеличился объем теоретических исследований по проблемам нефтегазоносности доюрских отложений.

3. Современное состояние.

Во исполнение Протокола поручений Президента Республики Узбекистан Каримова И.А. от 11.02.1998г. НХК «Узбекнефтегаз» была разработана и принята «Программа изучения плато Устюрт и акватории Аральского моря на углеводородное сырье на период 1998-2001 годы», благодаря которой в последние 10 лет Устюртский регион является основным нефтегазоносным регионом республики Узбекистан, в котором сосредоточено более 50 % объемов поисково-разведочного бурения. Здесь в юрских отложениях открыты

о

крупные (с запасами 30-100 млрд. м ) месторождения газа, поэтому залегающий под ними доюрский комплекс становится вторым по значимости поисковым объектом.

Перспективы нефтегазоносности доюрских образований исследуемой территории рассматривались в работах Абдуллина A.A., Абетова А.Е., Абидова A.A., Авазходжаева Х.Х., Акрамходжаева A.M., Бабаджанова Т.Л., Киршина A.B., Ситдикова Б.Б. и др. [2, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 15, 16, 17, 34, 35, 38,39, 44, 45, 111].

В настоящее время всеми исследователями признается тот факт, что в палеозойских толщах имели место широкомасштабные процессы нефтегазо-образования, а, следовательно, доюрские образования в этом регионе должны быть регионально продуктивны. В 1996 г. A.M. Акрамходжаевым, A.B. Кир-шиным, А.Х. Нугмановым и др. произведена оценка суммарных начальных ресурсов углеводородов доюрских комплексов Каракалпакской части Устюрта упрощенным вариантом объемно-генетического метода. Согласно этой оценке наиболее вероятная величина ресурсов углеводородов составляет 900960 млн. тонн условного топлива. На основании результатов фациально-

палеогеографических и химико-битуминологических исследований все исследователи к нефтегазоматеринским относят терригенно-вулканогенную верхнекменноугольно-нижнепермскую и верхнедевон-нижнекаменноуголь-ную карбонатно-глинистую толщи. В последней в верхней части каменноугольных известняков открыты залежи УВ промышленного значения (Кара-чалак, Кокчалак).

4. Недостатки объекта исследования.

Несмотря на многочисленные нефтегазопроявления и выявленные газо-конденсатные залежи при значительном объеме геолого-геофизических исследований успешность поисковых работ, направленных на выявление залежей УВ в доюрских, в т. ч. палеозойских карбонатных отложениях очень низка и на сегодня составляет 0,025. Такая низкая эффективность связана с недостаточной изученностью как внутреннего строения доюрских комплексов пород, хронологической последовательностью процессов их седименто-генеза, онтогенеза и закономерностей размещения промышленных скоплений углеводородов, так и формирования, распределения по вертикали и латерали, а также типов газо- и нефтесодержащих коллекторов. В то же время на долю верхнедевон - нижнекаменноугольной карбонатно - глинистой толщи приходится около 70 % всех потенциальных ресурсов УВ доюрского комплекса.

5. Цель диссертационной работы.

Теоретическое обоснование, разработка эффективной методики выделения, определения типов и фильтрационно-емкостных характеристик карбонатных коллекторов палеозойских отложений Северо-Устюртской синекли-зы, особенностей их выявления, распространения и нефтегазоносности.

6. Признаки предмета исследования и его определение.

Диссертационная работа направлена на повышение эффективности

поисково-разведочных работ на нефть и газ за счет использования более эффективных методов и методик определения фильтрационно-емкостных характеристик коллекторов палеозойских карбонатных отложений Северного Устюрта. Предмет исследований - взаимосвязи вещественного состава, емкостных и фильтрационных свойств карбонатных коллекторов палеозой-

ских отложений Северного Устюрта со структурой пороеого пространства, нефтегазоносностъю и их геофизическими характеристиками.

7. Формулировка научной проблемы.

Исходя из изложенного, научная проблема диссертационного исследования формулируется следующим образом: «Особенности распространения и перспективы нефтегазоносности карбонатных коллекторов палеозоя Северо-Устюртской синеклизы».

8. Направление исследований.

1. Детализация внутреннего строения карбонатных образований палеозоя Северо - Устюртской синеклизы, уточнение условий формирования и выяснение общих закономерностей распределения коллекторов.

2. Изучение вещественного состава, емкостных и фильтрационных свойств и геофизических характеристик палеозойских карбонатов, определение типов коллекторов, распространенных в эти