Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Прогноз концентрации ресурсов углеводородов и динамики их выявления на основании количественного моделирования генетических и техногенных процессов

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Прогноз концентрации ресурсов углеводородов и динамики их выявления на основании количественного моделирования генетических и техногенных процессов"

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СУЛЕЙМАНОВА ЛИЛИЯ ОТЕЛЛОВНА

ПРОГНОЗ КОНЦЕНТРАЦИИ РЕСУРСОВ УГЛЕВОДОРОДОВ И ДИНАМИКИ ИХ ВЫЯВЛЕНИЯ НА ОСНОВАНИИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ И ТЕХНОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

04.00.17. - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Тюмень - 1997

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СУЛЕЙМАНОВА ЛИЛИЯ ОТЕЛЛОВНА

ПРОГНОЗ КОНЦЕНТРАЦИИ РЕСУРСОВ УГЛЕВОДОРОДОВ И ДИНАМИКИ ИХ ВЫЯВЛЕНИЯ НА ОСНОВАНИИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ И ТЕХНОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

04.00.17. - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Тюмень - 1997

Работа выполнена в Научно-аналитическом центре рационального недропользования Ханты-Мансийского автономного округа (ЦРН) и Тюменском государственном нефтегазовом университете. Научные руководители - доктор геолого-минералогических

наук, профессор Г.П.Мясникова, доктор геолого-минералогических наук В.И.Шпильман.

Официальные оппоненты - доктор геолого-минералогических наук, Ф.З.Хафизов (Тюмень, ЗапСИБРГЦ), - доктор геолого-минералогических наук, Ю.Я.Большаков (Тюмень, Институт проблем освоения Севера Российской АН).

Ведущее предприятие - Сибирский научно-аналитический центр (СибНАЦ).

Защита состоится 15 мая 1997 года в __ часов на заседании

диссертационного совета № Д.064.07.01 при Тюменском государственном нефтегазовом государственном унивёрситете по присуждению ученой степени кандидата геолого-минералогических наук по адресу: 625000, Тюмень, Володарского, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного нефтегазового университета.

Отзывы, заверенные печатью учреждения в двух экземплярах просим направлять по адресу: 625000, Тюмень, Володарского, 38, Тюменский нефтегазовый университет, ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан "_" апреля 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета №Д 064.07.01 кандидат геолого-минералогических наук, профессор А.А.Дорошенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Прогнозные и потенциальные ресурсы нефти и газа являются основой для выбора направлений геологоразведочных, работ, выбора участков, выставляемых на конкурсы и аукционы на право пользования недрами.

В условиях падающей добычи нефти и газа в Западно-Сибирском регионе становится актуальной задача определения новых перспективных зон для поисков углеводородов, определения добывных возможностей нефтегазоносных комплексов еще на стадии оценки потенциала, анализ процесса освоения территории.

В связи с этим, одной из важнейших задач в области прогноза становится задача усовершенствования его методик, в частности, методики количественной оценки потенциальных и прогнозных ресурсов углеводородов, которой посвящена данная работа.

Цель диссертаииоппой работы: установление количественных закономерностей нефтегазонакопления, используемых в прогнозе нефтегазоносносности при оценке потенциальных и прогнозных ресурсов; разработка компьютерного комплекса прогноза, осуществление детального анализа выявляемое™ ресурсов.

Основные задачи исследования:

1. Выделение эталонов и изучение строения объектов прогноза -нефтегазоносных комплексов - в их пределах для установления количественных зависимостей.

2. Разработка модели генерации и использование ее для оценки прогнозных ресурсов.

3. Вывод уравнений прогноза и их исследование с целью применения их для оценки потенциальных ресурсов осадочного чехла Западной Сибири.

4. Корректировка оценок потенциала на основании изучения закономерностей динамики выявления ресурсов.

5. Разработка и создание отдельных блоков компьютерного комплекса прогноза нефтегазоносносги.

Основные защищаемые положения работы:

1. Новая характеристика потенциальных ресурсов - удельные запасы на единицу объема или порового объема коллекторов, разработанная автором.

2. Новые формулы для прогноза нефтегазоносности, отражающие сложное влияние геолого-геохимических факторов на концентрацию

ресурсов, выведенные автором на основании комплексной обработки данных по эталонным участкам.

3. Принципиально новая модель генерации УВ, разработанная автором, учитывающая, с одной стороны, структуру РОВ, с другой -способность керогена приспосабливаться к изменяющимся термодинамическим условиям в катагенезе.

4. Эмпирические зависимости выявляемое™ ресурсов от степени изученности территории глубоким бурением и от характеристики изменчивости коллекторов внутри нефтегазоносных комплексов, которая выражается через новый параметр, названный выдержанностью коллекторов. Зависимости получены автором диссертации на основании изучения анализа динамики перевода ресурсов в Западной Сибири.

Научная значимость работы: совершенствование методов оценки потенциальных и прогнозных ресурсов на основе количественного моделирования процессов генерации углеводородов и изучения динамики выявления ресурсов. В связи с этим, автором получены:

1. Новые формулы прогноза, отражающие связь концентрации ресурсов с геолого'гсохимическими параметрами, обуславливающими процесс формирования залежей нефти и газа.

2. Уравнения, описывающие динамику перевода ресурсов в выявленные запасы в зависимости от степени изученности территории глубоким бурением и выдержанностью коллекторов, позволяющие уточнить оценку потенциальных ресурсов, рассчитанных по количественными формулам прогноза.

Практическая значимость работы состоит в том, что на основании полученных автором уравнений прогноза на протяжении многих лет производилась оценка потенциальных и прогнозных ресурсов Западно-Сибирской провинции в 1975, 1979, 1984, 1989 г.г., и некоторых других провинций (Прикаспийской, Южно-Тургайской, шельфа Баренцева моря). Полученные оценки служили основанием для планирования геологоразведочных работ в регионе, составления Территориальных программ проведения ГРР, использовались при подготовке информационных пакетов для проведения раундов лицензирования в Ханты-Мансийском автономном округе в 1994-1996 гг.

Оценка производилась на основании разработанного при участии автора автоматизированного комплекса прогноза нефтегазоносное™.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных конференциях молодых ученых и специалистов в ЗапСибНИГНИ (Тюмень), ежегодных конференциях студентов и аспирантов в ТНГУ (Тюмень), на Всесоюзном совещании в Саратове в 1983 году "Разработка и внедрение типовых автоматизированных систем решения задач прогноза, поиска и разведки месторождений нефти и газа", на VI Всесоюзном семинаре "Теоретические, природные и экспериментальные модели нефтегазообразования и их использование в прогнозе нефтегазоносности" в 1989 году в Ленинграде, рассматривались экспертными комиссиями, состоящими из ведущих специалистов страны при защите прогнозных и потенциальных ресурсов Западной Сибири.

Программный комплекс прогноза, созданный при участии автора работы, экспонировался на ВДНХ СССР в 1983 году и был награжден бронзовой медалью; был внедрен в Министерстве геологии Казахстана для оценки потенциальных ресурсов Прикаспия и отмечен премией в 1989 году Министерства геологии СССР за личный большой вклад в разработку автоматизированного комплекса прогноза нефтегазоносности.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 работ, отражающих основное содержание диссертации.

Объем и структура работы. Диссертационная работа содержит 240 страниц машинописного текста, в том числе 48 рисунков, 12 таблиц. Работа состоит из введения, заключения и семи глав. Список литературы включает 140 наименований.

Фактический материал. Диссертация выполнена как часть исследований, проводимых на протяжении более чем 20 лет в ЗапСибНИГНИ, при оценке потенциальных ресурсов нефти и газа Западной Сибири и Научно-аналитическом центре рационального недропользования Ханты-Мансийского автономного округа (ЦРН) при оценке ресурсов региона, выбора направлений геологоразведочных работ, лицензирования недр.

Автор принимал непосредственное участие в подсчете потенциальных ресурсов 1975, 1979, 1984, 1989 годов, результаты которых рассматривались и принимались на государственных комиссиях, в подготовке конкурсов, создании карт строения недр,

недропользования, лицензирования. В настоящее время автор является заведующим лабораторией регионального прогноза и формирования БД] по ресурсам ЦРН.

В основу диссертации положены материалы геологоразведочных работ, проводимых на территории Западно-Сибирской провинции, обобщенные специалистами и исследователями различных подразделений ЗапСибНИГНИ, а также материалы лабораторных исследований, проводимых в лабораториях ЗапСибНИГНИ, СНИИГГиМСа при определении геолого-геохимических, температурных, тектонических, региональных характеристик эталонных участков и объектов. Основные характеристики нефтегазоносных комплексов и эталонных объектов снимались с изданных карт, составленных большим коллективом специалистов., в том числе:

B.Н.Бородкиным, В.С.Бочкаревым, Е.А.Глебовской, Н.ПДещеней, Л.И.Егоровой, В.Г.Елисеевым, А.Е.Еханиным, В.И.Кислухиным,

A.Э.Конторовичем, В.А.Корневым, Ю.П.Корчагиной, А.Р.Курчиковым,

C.B.Кудрявым, М.И.Мишульским, А.Г.Мухер, Г.П.Мясниковой, И.И.Нестеровым, Т.М.Онищуком, Г.И.Плавником, А.В.Рыльковым, Б.П.Ставицким, Н.В.Судат, Л.Г.Судатом, П.А.Трушковым,

B.Ю.Фишбейн, В.И.Шпилъманом, Г.СЯсовичем и др. Использовались опубликованные данные лабораторных исследований И.В.Гончарова, Г.Ф.Григорьевой, А.В.Рылькова, А.С.Фомичева, П.АЛГрущкова.

В научных исследованиях автор руководствовался теоретическими положениями, разработанными исследователями: А.М.Акрамходжаева, И.И-Аммосовым, АЛ.Бакировым, Э.А.Бакировым, М.Д.Белониным, Н.Б.Вассоевичем, Д.Вельте, Б.Тиссо, В.С.Вышемирским, Э.М.Галимо-вым, Е.А.Глебовской, Г.Ф.Григорьевой, Ф.Г.Гурари, Э.ТДегенсом, В.ИДеминым, А.Е.Еханиным, Н.И.Змановским, В.И.Касаточкиным, Т.Т.Клубовой, А.Э.Конторовичем, Ю.М.Королевым, Ю.П.Корчагиной, Н.А.Крыловым, Ф.М.Куанышевым, А.Р.Курчиковым, Н.В.Лопатиным, М.Э.Мерсоном, В.И.Москвиным, Г.П.Мясниковой, ВД.Наливкиным, ЛЛ.Наумовым, И.И.Нестеровым, С.Г.Неручевым, Г.М.Парпаровой, Г.И.Плавником, Е.А.Рогозиной, А.В.Рыльковым, Ф.К.Салмановым, Б.П.Ставицким, И.С.Старобинцем, П-А.Трушковым, Ф.З.Хафизовым, В.П.Царевым, О.П.Четвериковой, В.Б.Чистяковым, В.А.Успенским, И.Н.Ушатинским, В.И.Шпильманом, Г.С.Ясовичем и др.

В процессе подготовки диссертации автор пользовался постоянными консультациями и методическим руководством своих научных, руководителей д.г.-м.н. В.И.Шпильмана и д.г.-м.н.,

профессора Г.П.Мясниковой, которым автор выражает глубокую благодарность и признательность, благодарит своих коллег по ЦРН за оказанные ими консультации и помощь в написании работы, а также своих сотрудников по лаборатории регионального прогноза нефтегазоносности Е.В.Беспрозванных, Е.В.Восквицова, Е.В.Икон,

B.И.Конюхова, И.Э.Озеркову, В.Г.Сафонова, Е.Н.Урусову,

C.Н.Чуйкова за помощь в ее оформлении.

Содержание работы

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕГАЗОНАКОПЛЕНИЯ

Эта глава посвящена анализу современного состояния моделирования процесса нефтегазонакопления. В первом разделе этой главы подробно рассмотрены факторы, влияющие на нефтегазообразование. Автором проделана большая работа по изучению работ тех исследователей, которые занимались вопросами нефтегазообразования, пытаясь унифицировать те взаимосвязи, которые описаны в работах.

Как отмечает большинство исследователей, главными факторами, предопределяющими преобразование органического вещества в катагенезе являются тип органического вещества и условия его преобразования, таите как температура (Н.Б.Вассоевич,

A.Э.Конторович, В.С.Вышемирский, С.Г.Неручев, Голицин, И.И.Нестеров и многие др.), горное или стрессовое давление (доказанные механическими реакциями В.П.Царева, Сороко, исследованиями С.Г.Неручева, В.Б.Чистякова и др.), бомбардировка радикалами (радикально-сопряженные реакции Е.М.Галимова, атомарный водород И.И.Нестерова), наличие катализаторов (Т.Т.Клубова и др.), а также геологическое время, которое влияет на длительных промежутках геологической истории (В.И.Касаточкин, В.Н. Нагорный, Ю.Н.Нагорный и др.).

Во втором разделе этой главы приведен обзор моделей нефтегазообразования. Приведены примеры и проанализированы наиболее известные модели, используемые для оценки потенциала пород. Это модели А.Э.Конторовича, В.И.Шпильмана, Б.Тиссо,

B.И.Москвина, И.И.Нестерова и др.

Все современные теории нефтегазонакопления, когда речь идет об оценке нефтегазоносности сравнительно небольшого участка, а не бассейна в целом сводятся к простой схеме, определяющей

концентрацию ресурсов q как некоторый функционал (F) процессо! накопления исходного для генерации (C,R) вещества, формирования е нем по мере -нарастания катагенеза реакционноспособной части (L). генерации (Е), миграции (М) углеводородов, аккумуляции их е ловушках (Р). Эти генетические блоки могут перемножаться, если каждый описывает доли масс, преобразованных на данном этапе, складываться, если описываются абсолютные массы и т.д., что и задает функционал F. В реальных задачах мы вводим еще и уровень регионального прогнозного фона концентрации ресурсов (J) и в общем виде получаем:

q = F(C, R, L, E, M, P, J)

Каждый из блоков - это сложные функции, зависимости от геолого-геохимических параметров, построенные на базе полевых и лабораторных исследований. Сконструированная таким образом модель может быть использована на практике только после ее адаптации к реальным изученным объектам - эталонным участкам.

Основная работа автора диссертации заключалась в:

- нахождении наилучшей формы представления прогнозируемой характеристики q;

- создании новых генетических блоков, прежде всего, это блок генерации углеводородов (Е) и блок формирования реакционноспособного продукта (L);

- нахождении оптимального сочетания генетических блоков (F) и проверке каждого набора моделей на эталонном материале;

- формировании набора эталонных объектов и расчете на этой основе окончательных прогнозных формул;

- расчете на основе найденных зависимостей концентрации ресурсов по участкам недр Западной Сибири и других провинций;

- верификации найденных оценок ресурсов на основе анализа динамики выявляемое™ запасов.

Перечисленные задачи соответствуют основным защищаемым положениям диссертационной работы.

2. МОДЕЛИ НЕФТЕГАЗОНАКОПЛЕНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ '

Во второй главе диссертационной работы дан анализ моделей генерации, показано состояние моделирования процессов генерации на

б

современном этапе и приведена модель генерации, разработанная автором.

Все многообразие моделей генерации удобно подразделить на два класса: модели статические - те, которые описывают, при каких термобарических условиях, какими свойствами обладает РОВ, т.е. то, что мы реально измеряем в природе; и модели динамические -показывающие, как, в каких количествах, с какими свойствами отщепляются те или иные части ОВ, под действием каких факторов это происходит, т.е. то, что можно смоделировать в лаборатории, описать теоретически, но никак нельзя измерить в природе.

Перенос динамических, лабораторных, теоретических моделей на природные объекты всегда связан с определенными допущениями и требует проверки на эталонном природном материале.

Динамические модели весьма многочисленны. Общий принцип их конструирования - описание с помощью дифференциальных уравнений убыли исходного продукта в результате термодеструкции и определение долей или масс УВ в генерированном продукте. Таковыми являются модели А.Э.Конторовича, В.И.Шпильмана, В.И.Касаточкина, В.И.Москвина, и др. Существенно новый момент в моделирование вносит Б.Тиссо, рассматривая не просто органическое вещество (ОВ) или некоторую его обобщенную часть, а закладывая в основу модели распределение в ОВ молекул по энергиям активации.

Созданная автором модель, описание которой приведено во втором разделе данной главы, состоит из двух частей: первая описывает, какая часть молекулы О В при данных энергетических затратах будет подготовлена к разрыву химических связей; этот процесс подчиняется закону Больцмана. Второй блок модели описывает распределение молекулярных групп в макромолекуле керогена (вероятностное распределение Пуассона) и показывает, какова вероятность разрыва связей в молекулах, энергетический уровень которых превышает критический.

Объединяя первый и второй блоки моделей, автор получает теоретическое выражение для потери веса керогена:

Е = ехр

а

(1)

где 0, а и р - параметры, определяемые типом органического вещества.

Формула показывает, как сложно и неоднозначно влияет температура на преобразование ОВ и генерацию углеводородов. Она

позволяет учесть распределение в молекуле органического вещества тех энергетических связей, которые в конечном счете ответственны за генерацию тех или иных конечных продуктов - воды, углекислого газа, сероводорода, метана, УВ.

Статические модели. Прежде всего это балансовые модели В.А.Успенского, С.Г.Неручева, Е.А.Рогозиной, А.Э.Конторовича и др. Это огромные объемы данных о свойствах ОВ, которые показывают какой тип ОВ, с какими характеристиками и где встречается.

Оригинальный графический способ отражения статического состояния ОВ был предложен И.И.Нестеровым в конце 70-х годов: в координатах трехмерного пространства, по одной оси откладывалось содержание углерода (С), по другой - водорода (Н), по третьей -степень метаморфизма органического вещества, которое отображает состояние органического вещества, подвергнутого преобразованию до той или иной стадии катагенеза.

Автором данной работы совместно с В.И.Шпильманом была сделана попытка аналитически описать такой трехмерный график. При этом в качестве базового функционала, который позволил обобщить массу лабораторных данных, была использована формула (1), преобразованная как выражение, описывающее изменение концентрации углерода (С) в системе керогена:

а

1пС = е (е?■ (2)

Общая формула фоновых изменений элементного состава углей и РОВ в координатах палетки, соответствующая первому слагаемому формулы (2), следующая:

In С = яр - .. J ] • [ехр ° °37(Я - 13) - 1] + 0.01Д + 4 (3),

2 (// - 2) R + w

где 2, описывает отклонения от фона и соответствует второму слагаемому формулы (2) и имеет вид квазипериодической функции.

Установление таких закономерных локальных отклонений развития системы (С.Г.Неручев, В.И.Шпильман) свидетельствовало, что простые балансовые формулы для усредненных стадий метаморфизма могут давать существенно загрубленные результаты, не учитывая аномалийности поведения системы. Поэтому был предложен векторный подход к анализу развития таких систем, суть которого заключается в том, . что в трехмерном пространстве (C,H,Ra) отщепление любого компонента от макромолекулы ОВ (СН4, Н20,С02

и др. ) перемещает керогеновую систему из заданной точки этого пространства в строго определенном направлении.

Задача автора заключалась в создании алгоритма векторного анализа трехмерной системы и- производстве расчетов траектории различных генерируемых системой компонентов.

Результаты полученных расчетов сопоставлялись с результатами расчетов Е. А. Рогозиной и С.Г.Неручева. В большинстве случаев наблюдается удовлетворительное сопоставление результатов, особенно в той части, которая описывает интенсивность изменения генерации того или иного компонента.

В результате выполнения автором работ по этой части исследований, был существенно расширен набор количественных моделей в блоке генерации углеводородов, который использовался для получения итоговых уравнений прогноза.

Однако, в природе мы наблюдаем не отдельно процесс генерации, миграции, аккумуляции и т.д. - мы наблюдаем результат всего комплекса явлений. Поэтому в итоговых моделях, подлежащих проверке, генерационный блок соединялся с остальными блоками, составленными различными авторами, но требовавшими значительных усилий для того, чтобы объединить их в итоговую модель, эффективность которой подлежала проверке на фактическом материале эталонов.

Фактическим экспериментальным материалом для расчета количественных моделей нефтегазонакопления служили эталонные участки, а в пределах каждого эталонного участка - нефтегазоносные комплексы или их части. Схема расположения эталонных участков в пределах Западно-Сибирской провинции показана на рис.1.

Разделение осадочного Чехла на нефтегазоносные комплексы (НГК) производилось в соответствии с исследованиями Г.П.Мясниковой на основании детального изучения распределения коллекторов и покрышек. Анализировались нефтегазоносные комплексы - сеноман-аптский, аптский, неокомский (в т.ч. его осложненная и неосложненная части), ачимовский, верхнеюрский (васюганский), нижнесреднеюрский. По каждому ЭУ рассчитывались средние значения параметров (глубина, температура, песчанистость, мощность, тип ОВ и др.), формировалась база данных по эталонам.

усть-]ЕНис515гкАЯ ГЫДАНСК^Я,. МАПЬСКДЙ ; ^ 74.

Щг

н/фым-пурск/йпур^газовс^ая '

Ш/

ьроловская

Шк

т

приуральская \1'

*

37) <¿5 121 /(аймысь^ска

\ ПАЙДУГИН СКАЯ

васю ганская

4&-

| . | Базовые ЭУ и их номера

| | Границы нефтегазоносных областей /\/ Граница Западно-Сибирской провинции

Рис. 1. Схема расположения базовых эталонных участков (ЭУ) Западно-Сибирской провинции

Ю

3. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЭТАЛОННЫХ ОБЪЕКТОВ ЗАПАДНОЙ

СИБИРИ

В этой главе приведено описание нефтегазоносных комплексов и эталонных объектов в пределах каждой из нефтегазоносных областей провинции по опубликованным материалам. Рассмотрены закономерности геологического строения, условия накопления органического вещества, его метаморфизм, распределение залежей. Эта глава иллюстрируется геологическими разрезами, на которых показаны границы нефтегазоносных комплексов, картами-схемами расположения эталонных объектов в пределах каждого комплекса и нефтегазоносной области. В' главе приведена таблица геолого-геохимических параметров эталонных объектов, которая явилась основным экспериментальным материалом выполнения исследований по расчету уравнений.

4. УРАВНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПРОГНОЗА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ

В четвертой главе рассмотрен алгоритм формирования и расчета моделей прогноза. Каждая модель, которая проверялась на экспериментальном материале эталонов, отличалась не только сочетанием различных блоков, но и различным описанием этих блоков, различным набором исходных параметров, используемых для расчетов. Часть коэффициентов в моделях рассчитывалась как регрессионные коэффициенты уравнения, часть определялась с помощью итерационного процесса. В результате весь процесс проверки моделей, и выбора лучших моделей, определения неизвестных коэффициентов моделей, привязки моделей к эталонам представляет из себя сложное ветвящееся дерево. Он был организован следующим образом.

Проведено восемь серий экспериментов, отличающихся характеристиками прогнозируемых величин или заменой в них крупных блоков. Внутри серии каждый эксперимент был связан либо с изменением параметров в том или ином блоке, либо сочетанием блоков. После проведения каждой серии экспериментов делались выводы о том, какие блоки и какие сочетания параметров можно считать обоснованным, а какие - подвергать дальнейшему анализу. Описание серий экспериментов подробно приведено в данной главе диссертационной работы.

и

Важно было определиться, какую же величину надежнее всего прогнозировать с помощью разработанных генетических моделей. В результате детального анализа были выбраны следующие характеристики концентрации ресурсов: первая - традиционная, но очень изменчивая - концентрация на единицу площади, вторая - более устойчивая, отображающая концентрацию УВ в единице объема или порового пространства коллекторов.

Автором' расчитывались прогнозные уравнения для тех и других характеристик, которые затем применялись для оценки потенциальных ресурсов провинции.

Наилучшим вариантом генетических блоков, вошедшими после тщательной проверки в итоговые формулы, оказались для исходной концентрации органического вещества два варианта: один, связанный с фациями - мористостью (фациальным коэффициентом, эмпирически выведенным Г.П.Мясниковой, Г.И.Плавником, 1977), другой -связанный с геохимической обстановкой накопления ОВ (с отношением пристан/фитан, параметр предложен Н.В.Судат, 1988).

Наилучшими для описания генерации УВ оказались две модификации:

а) Е = [1-ехр(-0.00008Т2)]п, где Т - температура °С; а параметр п зависит от типа ОВ и определяется эмпирически при расчете уравнения. Этот блок предложен В.И.Шпильманом в 1982 году и эффективен при расчете массы углеводородов.

а

где Т - температура, 6 - параметр,

Ь), Е = ехр

9(е т

задающий свойства ОВ, а, Р - зависят от свойств изучаемого генерируемого продукта. Этот блок разработан автором диссертации, наиболее эффективен при покомпонентном прогнозе углеводородной системы.

Два параметра характеризуют подвод энергии, обеспечивающей генерацию углеводородов, - это температура, входящая в блок генерации и тектоническая напряженность в, равная сумме квадратов палеоглубин и отражающая тектонический режим развития участка.

Эффективно работает блок, описывающий перераспределение углеводородов, параметрами которого являются плотности распределения ловушек в пределах оцениваемого участка и

прилегающих к нему склонов. Кп = [1 + —^(1 -Зв|)] • ЗБг, где и Бг

соответственно площади питающего склона и свода, Бг и Б} -плотности ловушек на питающем склоне и своде.

Изменение фоновых концентраций достаточно хорошо описывает

блок: I = ———, где Ь, и Ь?- соответственно расстояние эталонного Ь1+Ь2

участка до центра тяжести бассейна и до его обрамления.

В табл.1 приведены примеры наилучших формул, которые были получены в результате проведенных исследований и оказались весьма эффективными для расчета концентраций нефти, газа, конденсата по всем подсчетным участкам (ПУ) Западной Сибири и других провинций.

Для прогноза концентраций достаточно подставить в соответствующие формулы параметры любого оцениваемого участка. Наличие нескольких формул, которые позволяют оценить концентрацию ресурсов, неизбежные колебания значений геолого-геохимических параметров на оцениваемой территории, приводит к получению не единственной оценки концентрации. Чтобы отдать предпочтение тем или иным результатам, необходимо было найти не зависящий от геолого-геохимических параметров в используемых формулах алгоритм оценки. Для этого автором был использован анализ вывляемости ресурсов, описанный в следующей главе.

В последнем разделе данной главы приведены алгоритмы конструирования моделей нефтегазонакопления по другим нефтегазоносным провинциям (Тимано-Печорская, Прикаспийская, Южно-Тургайская).

5. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ПЕРЕВОДА РЕСУРСОВ УГЛЕВОДОРОДОВ

Использовалось изучение временных рядов, описывающих для каждого НГК перевод потенциальных ресурсов в разведанные запасы на разные даты при различной изученности нефтегазоносных комплексов бурением. Были проанализированы причины различий в динамиках освоения каждого НГК и установлено, что тип УВ, выдержанность коллекторов в НГК и глубина залегания являются теми тремя факторами, которые предопределяют темпы перевода ресурсов в запасы при одинаковой изученности. Введение автором этого параметра - коэффициента выдержанности, который численно равен доле в % исчезновения суммарной мощности проницаемых прослоев в НГК на единицу расстояния, - позволило получить формулы и построить графики перевода ресурсов в запасы месторождений, а затем

Формулы прогноза удельных запасов УВ на единицу площади:

Таблица 1.

1. Чж = 0.1» ■ 1г°-3[1 - е-°-00008т2]1«М • Кп • 1-Ь-. - 24С +100 К - 0.8 т.н. - 36

2. Чг = 0.373Ь(1 - е-о.оооо8т2 )(1-в>. 1п А +1}, 2о.з. _ 3.41„(1-^) +10

П + Ь/2 V п

• И = 0.72 т.н. - 69

-0.00008тЛ2,9(1~С)К0.55Г1„г11п ^ 1ЧТ

3 а,. = 0.99(ЬБ)1-9П(1-Б)1-3

1-е

Л0.3тт0.4г0.33 1 •а гхп ^0рГ 1

+ 1)

' Ь ^2

чЬ^ + Ь1J

И = 0.79 т.н. - 48

1. \УЖ = 12

Формулы прогноза концентрации УВ в единице объема или порового пространства коллекторов

г 1П0,4

П ■ 1п —— 2

. \ _ е-0.00008Т! . к к . 0>я. Т„ 38

г ъл1-36

2. \уп/ж = 83 •

1п

"п

Ч У

' ЬР

-

к =0.8; т.н. 81

Продолжение табл.1.

-0.00008Т

^ + ъ2

0.72; т.н.69

Условные обозначения параметров и блоков:

Чж> Чг> Чув " удельные запасы на единицу площади жидких, газообразных и суммы УВ;

Ь, Ьп, Ьг, 1г - мощности: общая, суммарная песчаников, суммарная глин и средняя глинистых пропластков (более 20 м), м;

\уж, wr) \Vj.g - удельные концентрации на единицу объема пород жидких, газообразных и суммы УВ; \уп/ж, \упд? \уп/ув - удельные концентрации на единицу порового пространства пород жидких, газообразных и суммы УВ;

Ф - отношение пристан/фитан;

Т - температура в подошве комплекса, °С;

Кп - коэффициент перераспределения;

Ьц и Ъх - расстояние эталонного участка от центра тяжести бассейна и от обрамления бассейна, км;

Б - фациальный коэффициент;

Ъ - неотектоническая активность (подъем территории за неоген-четвертичный период), м;

в - тектоническая напряженность;

^Дп - возраст кровли и подошвы комплекса;

Сорг - современное содержание органического углерода в породе, %;

т - пористость, доли.

Кроме того, Л - множественный коэффициент корреляции; т.н. - точки наблюдения (эталонные объекты).

/

l'iic.2.

ИЗУЧЕННОСТЬ. КМ'/СЯй

Динамика псрспода нотснцнзльнм.х ресурсов исфтн п записи катеюрнн Л1!С|С2 п записи,мост or изученное!и ■!с|фнш|Ш11 глуНикин CjjieiiHL'M (J, хмУскц) ii иыдержаипост коллскюроп (Л, %/кн)

Перепил ресурсов L)Cj рассчншиалсн пи формуле: Uq-IUO expl-U.U16(hiJ}

2.27 0.4

сравнить полученные на основании формул прогноза оценки ресурсов с темпами перевода. Если темпы перевода оказывались более низкими, чем следовало из графика, это свидетельствовало о завышении оценки потенциала для данного НГК; если наоборот - о занижении. На рис.2 приведены графики перевода ресурсов нефти в запасы категорий АБС] в зависимости от разбуренности территории и выдержанности коллекторов. Такая взаимопроверка одного подхода другим позволила по каждому участку, по региону в целом выдать устойчивые интервальные оценки потенциальных и прогнозных ресурсов, которые держатся достаточно много лет без существенных изменений.

6. ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ОСНОВНЫХ НГК НА ОСНОВАНИИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ ПРОГНОЗА

Приводятся примеры расчетов плотностей ресурсов на некоторых подсчетных участках Западно-Сибирской провинции и сравнение этих результатов с оценкой ресурсов по кривым динамики освоения.

7. ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ ПРОГНОЗА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ

В седьмой главе работы приведено краткое описание основных принципов построения компьютерной системы количественного прогноза нефтегазоносное™, в разработке которой автор принимал участие в течение двадцати лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований по теме диссертационной работы автором установлено:

1. При огромном разнообразии факторов, влияющих на процесс преобразования органического вещества в катагенезе, основными остаются температура, геологическое время, тип органического вещества и давление, которые так или иначе удается учесть в количественных моделях нефтегазообразования.

2. Тип органического вещества определяется его структурой, химическим строением, количеством и способом распределения его структурных звеньев, влияющих на процесс преобразования ОВ при воздействии на него внешних факторов - температуры, давления, катализаторов на протяжении геологического времени.

3. Автором предложена модель генерации УВ, учитывающая два основных фактора преобразования органического вещества - структуры макромолекулы керогена, описанная распределением его структурных звеньев, и воздействия температуры.

4. Методика количественного прогноза нефтегазоносности предполагает создание моделей всего процесса нефтегазообразования и нефтегазонакопления из отдельных блоков, описывающих составные части общего процесса: генерацию, миграцию, аккумуляцию новообразованных УВ в залежах. В работе приводится алгоритм задания отдельных модельных блоков, входящих в общую модель, и использующих картируемые геолого-геохимические параметры эталонов, алгоритм организации экспериментов по выведению количественных уравнений и основные результаты этих экспериментов - формулы прогноза.

5. Автором предлагается использовать для характеристики потенциала новый параметр - объемную плотность запасов, т.е. концентрацию УВ в единице объема или порового пространства проницаемых пород.

6. В работе приводятся количественные уравнения, выведенные- автором с использованием объемной плотности УВ на единице объема и порового пространства коллекторов, рассчитанные на реальном фактическом материале эталонных объектов Западно-Сибирской провинции.

7. Динамика освоения потенциальных ресурсов предопределяется • степенью изученности территории глубоким бурением. Различная

выявляемость при одной и той же степени изученности обусловлена, прежде всего, структурно-тектоническими факторами, определяющими условия формирования ловушек, литологическую изменчивость пластов, глубину залегания нефтегазоносных горизонтов. Получены уравнения, описывающие динамику перевода ресурсов в выявленные запасы меасторождений в зависимости от степени изученности территории глубоким бурением и выдержанности коллекторов, типа углеводородного сырья и глубины НГК.

8. Количественный прогноз нефтегазоносности, вывод количественных уравнений, оценка потенциальных ресурсов на основании полученных зависимостей невозможна без построения компьютерной системы прогноза, которая, в свою очередь, строится на хорошо организованных базах данных и современном программном и компьютерном обеспечении, позволяющем более эффективно и

многовариантно вести прогноз потенциальных и прогнозных ресурсов территории, разрабатывать на его основе экономические программы освоения региона и создавать базу для новой системы платного недропользования.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Карта нефтегазоносности территории деятельности объединения Мегионнефтегазгеология. Масштаб 1:500000. 1982. Гл.ред

Нестеров И.И. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1982, 1л.

2. Карта нефтегазоносное™ территории деятельности объединения Ямалнефтегазгеология. Масштаб 1:500000. 1982. Гл.ред -Нестеров И.И. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1982, 6л.

3. Геолого-экономическая карта освоения нефтяных ресурсов Западно-Сибирского территориально-производственного комплекса. Масштаб 1:1000000. 1982. Ред.: Булгаков Р.Т., ....Нестеров И.И., Салманов Ф.К Ред.коллегия: Генюш A.A.,..., Кулахметов Н.Х., Потеряев А.Г., ,,, Шпильман В.И.

4. Карта нефтегазоносности территории деятельности объединения Мегионнефтегазгеология. Масштаб 1:500000. 1983. Гл.ред - Нестеров И.И., Салманов Ф.К. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1983, 6л.

5. Карта удельных плотностей ресурсов жидких углеводородов в неокомском нефтегазоносном комплексе. Масштаб 1:1000000. 1984. Ред.: Нестеров И.И., Шпильман В.И. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1984, 6л/

6. Карта удельных плотностей ресурсов жидких углеводородов в нижнесреднеюрском нефтегазоносном комплексе. Масштаб 1:1000000. 1984. Ред.: Нестеров И.И., Шпильман В.И. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1984, 6л.

7. Карта нефтегазоносности территорий деятельности объединений Главтюменьгеологии. Масштаб 1:500000. 1985. Гл.ред -Нестеров И.И., Салманов Ф.К., Шпильман В.И. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1985, 2л.

8. Карта нефтегазоносности территории деятельности объединения Мегионнефтегазгеология. Масштаб 1:500000. 1985. Ред.: -

Нестеров И.И., Салманов Ф.К., Шпильман В.И. и др.- Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1985, 4л.

9. Карта нефтегазоносности территорий деятельности объединений Уренгойнефтегазгеология и Пурнефтегазгеология. Масштаб 1:500000. 1985. Ред.: - Нестеров И.И., Салманов Ф.К., Шпильман В. И. и др. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1985, 6л.

10. Карта нефтегазоносности территорий деятельности объединений Хантымансийскнефтегазгеология и Обьнефтегазгеология. Масштаб 1:500000. 1985. Ред.: - Нестеров И.И., Салманов Ф.К., Шпильман В.И. и др. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1985, 6л.

11. Карта нефтегазоносности территории деятельности объединения Ямалнефтегазгеология. Масштаб 1:1000000. 1985. Ред.: -Нестеров И.И., Салманов Ф.К., Шпильман В.И. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1985, 4л.

12. Карта нефтегазоносности территории деятельности объединения Ямалнефтегазгеология. Масштаб 1:500000. 1985. Ред.: -Нестеров И.И., Салманов Ф.К., Шпильман В.И. - Мингео СССР, Мингео РСФСР, Главтюменьгеология, ЗапСибНИГНИ, 1985, 8л.

13. Сулеймаиова Л.О., Шпильман В.И., Судат Н.В. Система хранения и обработки информации о запасах на ЭВМ. - В сб.: Методы оптимального планирования геологоразведочных работ на нефть и газ. Труды ЗапСибНИГНИ, Тюмень, 1978, с.78-82.

14. Судат Н.В., Сулеймаиова Л. О. Автоматизированная система для комплексного решения задач прогноза нефтегазоносности. - В сб.: Разработка и внедрение типовых автоматизированных систем решения задач прогноза, поисков и разведки месторождений нефти и газа (тезисы докладов Всесоюзного совещания, Саратов, 1983).Л., ВНИГРИ, 1983, с.35-36.

15. Сулеймаиова Л. О. Модель генерации углеводородов с использованием массы "активизированного" продукта. - В сб.: Программа и тезисы конференции молодых ученых ТГУ (29-30 ноября 1982 г.)ЛТУ, 1982, с.47.

16. Сулеймаиова Л. О. Моделирование генерации УВ, учитывающее структуру РОВ. - В сб.: Творческое участие молодежи в ускоренном достижении на промыслах Тюменской области суточной добычи 1 млн.т нефти и 1 млрд.м3 газа (Тезисы докладов VI научно-технической

конференции молодых ученых и специалистов ЗапСибНИГНИ, 23-24 марта 1983 г.). Тюмень, НТО Горное, ЗапСибНИГНИ, 1983, с.128-130.

17. Сулейманова Л.О. Покомпонентный прогноз продуктов генерации ОБ на основе палетки Нестерова. - В сб.: Актуальные вопросы геологии нефти и газа Западно-Сибирского бассейна (тезисы докладов областной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов 28-30 марта 1985 года). Тюмень, НТО Горное, ЗапСибНИГНИ, 1985, с.18-19.

18. Сулейманова Л.О. Модель определения массы исходного продукта для генерации углеводородов. - В кн.: Интенсификация геологоразведочных работ и добычи нефти в Западной Сибири. Тюмень, 1984, с.53-56.

19. Сулейманова Л.О. Установление многомерных количественных связей, расчет формул регионального прогноза. - В кн.: Методология прогноза нефтегазоносности. Тюмень, ЗапСибНИГНИ, 1988, с. 101-114.

20. Сулейманова Л.О. Модели генерации углеводородов в результате преобразования органо-минеральных комплексов в катагенезе. - В кн.: Методология прогноза нефтегазоносности. Тюмень,, ЗапСибНИГНИ, 1988, с.45-72.

21. Сулейманова Л.О. Модель определения массы исходного продукта для генерации углеводородов. - В сб.: Теоретические и экспериментальные модели нефтегазообразования и их использование в прогнозе нефтегазоносности (Тезисы докладов VI Всесоюзного семинара 27 ноября - 1 декабря 1989 года). Ленинград, 1989, с.81-82.

22. Л.О. Сулейманова, В.И.Шпилъман. Векторный анализ геохимического превращения РОВ .на основе палетки Нестерова. Тезисы докладов VI Всесоюзного семинара "Теоретические и экспериментальные модели нефтегазообразования и их использование в прогнозе нефтегазоносности" , Ленинград, 1989, с.79-81.

23. Сулейманова Л. О., Куанышев Ф.М., Мерсон М.Э. Прогноз концентрации углеводородов в поровом пространстве коллекторов в Западно-Сибирскуой и Прикаспийской провинциях. Геология нефти и газа, 1990, №8, с. 13-15.

24. Территория деятельности предприятия "Ямалнефтегазгеология". Монитор арктических и северо-западных районов Западной Сибири./Под ред. А.М.Брехунцова, В.И.Шпильмана. Изд-во "Петроконсалтанс", Женева, 1992 г., 142 с.

25. Территория деятельности предприятия "Обьнефтегазгеология". Мошггор центральных районов Западной

Сибири. /Под ред. А.М.Брехунцова, В.И.Шпильмана. Изд-во "Петроконсалтанс", Женева, 1992 г., 165 с.

26. Территория деятельности предприятия "Ханты-Мансийскнефтегазгеология". Монитор западных районов Западной Сибири. /Под ред. А.М.Брехунцова, В.И.Шпильмана. Изд-во "Петроконсалтанс", Женева, 1992 г.,156 с.

27. Территория деятельности предприятия "Мегионнефтегазгеология". Монитор центральных и восточных районов Западной Сибири. /Под ред. А.М.Брехунцова, В.И.Шпильмана. Изд-во "Петроконсалтанс", Женева, 1993 г.,158 с.

28. Территория деятельности предприятия "Пурнефтегазгеология". Монитор северных и северо-восточных районов Западной Сибири./Под ред. А.М.Брехунцова, В.И.Шпильмана. Изд-во "Петроконсалтанс", Женева, 1993 г., 124 с.

29. Территория деятельности предприятия "Уренгойнефтегазгеология". Монитор северных и северо-восточных районов Западной Сибири./Под ред. А.М.Брехунцова, В.И.Шпильмана. Изд-во "Петроконсалтанс", Женева, 1994 г., 120 с.

Подписано в печать 28.03.97 г. Объем 1.0 пл. Заказ №.5^ Тираж 100 экз.

Ротапринт ТГНУ. 625000, Тюмень, ул.Володарского, 38.