Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Физико-литологические особенности коллекторов юрских отложений Бованенковского газоконденсатного месторождения

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

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Черепанов, Всеволод Владимирович, Москва

// /

г// ^ / / I

- 7

московским государственный университет

имени М.В. ЛОМОНОСОВА ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых

На правах рукописи

ЧЕРЕПАНОВ ВСЕВОЛОД ВЛАДИМИРОВИЧ

ФИЗИКО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ ЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ БОВАНЕНКОВСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 04.00.17 -Геология, поиски и

разведка нефтяных и газовых месторождений

ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИХ НАУК

СОИСКАТЕЛЬ: В.В. ЧЕРЕПАНОВ

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: д.г-м.н., профессор Ю.К. БУР ЛИН

МОСКВА-1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ИЗМЕНЕНИИ ФИЗИКО- 8 ЛИТОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОРОД КОЛЛЕКТОРОВ СЕВЕРА ЗАПАДНО-СИБИРОСКОГО НЕФТЕГАЗОНОСНОГО МЕГАБАССЕЙНА

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯМАЛЬСКОЙ 14 НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ОБЛАСТИ И ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ БОВАНЕНКОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

2.1. Географо-экономическая характеристика Ямальского района 14

2.2. Степень изученности и общие характеристики геологическо- 19 го строения Ямальской нефтегазоносной области

2.3. Стратиграфическая характеристика Бованенковского место- 34 рождения

2.4. Тектоника 42

3. РАЗМЕЩЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СКОПЛЕНИЙ В 52 ОСАДОЧНОМ ЧЕХЛЕ ПОЛУОСТРОВА ЯМАЛ

3.1. Нефтегазоносность 52

3.2. Характеристики газоконденсатных залежей юрского ком- 64 плекса Бованенковского месторождения

4. ФИЗИКО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ М ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ 81 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЮРСКИХ ПРОДУКТИВНЫХ ГОРИЗОНТОВ БОВАНЕНКОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

4.1. Методики изучения и исследования пород и основы компью- 81 терного анализа

4.2. Типизация и анализ цикличности инверсии физических 83 свойств пород Бованенковского месторождения

4.3. Общие черты изменения литофизических свойств продуктивных пластов Ю2-з и Ю6-7 Бованенковского месторождения

5. СХЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ 130

УГЛЕВОДОРОДНЫХ СКОПЛЕНИЙ БОВАНЕНКОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

5.1. Общая схема формирования углеводородных скоплений в 130 Ямальской нефтегазоносной области

5.2. Флюидодинамическая характеристика залежей юрских от- 136 ложений Бованенковского месторождения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 141

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 144

ВВЕДЕНИЕ

Территория полуострова Ямал перспективна для наращивания промышленных запасов углеводородного сырья. Начиная с открытия здесь первых газоконденсатных месторождений, основной прирост запасов газа и конденсата получили за счет залежей в меловых отложениях. Однако, все больший удельный вес в балансе запасов в ближайшие годы приобретают скопления углеводородов в глубокозалегающих юрских отложениях. О высокой перспективности этих отложений свидетельствует наличие в них газоконденсатнонефтяных и нефтяных залежей на Новопортовском месторождении, расположенном на южной оконечности полуострова. На большей же части его территории юрский комплекс пород до последнего времени оставался слабо изученным. В значительной степени это объясняется сложными геологическими условиями бурения глубоких скважин, связанными с наличием зон аномально высокого пластового давления (АВПД).

Одним из наиболее перспективных для поиска нефти и газа в юрских отложениях является Нурминский нефтегазоносный район. Юрский комплекс был вскрыт здесь одиночными скважинами на Харасавейском, Крузенштерновском, Нейтинском и других месторождениях, но первые положительные результаты получены на Бованенковской площади, где поисковые работы на юрский комплекс начаты в 1981 году.

Бованенковское месторождение приурочено к локальному поднятию, расположенному в центральной части одноименной структуры второго порядка Бованенковского вала, который входит в состав Нурминского мегавала Ямало-Гыданской синеклизы.

Установленный этаж нефтегазоносности на месторождении достигает 3000 м. Залежи углеводородов связаны с тремя основными регионально нефтегазоносными комплексами. В верхнем сеноманском выявлена залежь сухого газа на глубинах 550650 м. В неокомском продуктивном комплексе, залегающем на глубинах 1000-1200 м, содержатся газоконденсатные и газоконденсатонефтяные залежи. Разведка залежей этих комплексов уже завершена, а запасы газа, конденсата и нефти утверждены ГКЗ. Нижний продуктивный комплекс вскрыт скважинами на глубинах 2500-2700м и представлен средне-нижнеюрскими отложениями и породами палеозойского фундамента. Этот комплекс находится в начальной стадии изучения, тем не менее уже получены положительные результаты, которые дают основание для развития поискового и разведочного бурения.

Высокие темпы освоения больших глубин требуют разработки надежных критериев выявления закономерностей развития осадков и распределения физических параметров в породах-коллекторах, вмещающих углеводороды, что будет способствовать более обоснованному планированию подготовки запасов нефти и газа и оценки возможности развития их добычи.

Цель работы: Исследование изменений физико-литологических особенностей коллекторов и их подсчетных параметров в глубокозалегающих юрских отложениях, на примере Бованенковского месторождения, для повышения эффективности оценки ресурсов и запасов углеводородов, разведки и разработки месторождений. Получение количественных физико-литологических характеристик на основе точного измерения и

оценки пористости, проницаемости, анализа шлифов, выяснения минерального состава пород и компьютерного моделирования. В связи с поставленной целью исследования решались следующие задачи:

• Анализ и обобщение отчетных и опубликованных материалов, а также результатов исследований автора, выявление особенностей строения Ямальской нефтегазоносной области;

• Сбор, обработка, ревизия материалов бурения скважин, данных ГИС и сейсмопрофилей, изучение состава толщ, тектоники и нефтегазоносности Бованенковского месторождения;

• Выявление генетической связи вещественного состава, строения и физических характеристик пород-коллекторов в глубокозалегающих юрских отложениях Бованенковского месторождения с условиями осадконакопления;

• Усовершенствование методик и проведение петрофизических исследований керна из скважин Бованенковского месторождения, создание баз данных первичной информации, изучение закономерностей изменения физических свойств коллекторов в глубоких горизонтах на примере Бованенковского месторождения;

• Анализ петрофизических данных, моделирование, разработка классификации и выяснение возможности комплексного определения граничных значений юрских пород-коллекторов по величинам их пористости, проницаемости, продуктивности, литологическим и структурным особенностям.

Научная новизна. На основе подробного изучения физических и литологических особенностей продуктивных горизонтов Ю2-3 и Юб-7 Бованенковского месторождения с использованием современных

методов исследования и комплексного анализа всех имеющихся данных с применением ЭВМ, определены закономерности изменения свойств пород этих горизонтов. Установлена принадлежность их к определенным генетическим типам. Среди последних установлены песчаники прибрежно-морского генезиса. Определено, что количественная оценка пород по нескольким физическим величинам и литологическим особенностям позволяет проводить достаточно обоснованное заключение о граничных параметрах при выделении зон коллекторов.

Практическая значимость. Проведенные автором исследования позволили уточнить и более детально обосновать строение горизонтов Ю2-3 и Юб-7, внесли большую ясность в понимание геологического строения юрских горизонтов Бованенковского месторождения. Установленные физические и литологические закономерности изменения свойств юрских отложений были положены в основу количественной оценки емкостных свойств коллекторов в интервале глубин 2-3,5 км в пределах Ямальского полуострова.

Теоретические и практические положения диссертационной работы были использованы в работе геологической службы предприятия "Надымгазпром".

Основой для проведения данной работы послужили петрофизические анализы и измерения проведенные автором в специализированной петрофизической лаборатории в течение двух (95-96г) лет. Исследования керна были проведены на коллекции из более 1000 образцов керна, представляющих продуктивные отложения неоком-юрского возраста и вскрытых 30 скважинами Бованенковского газоконденсатного месторождения.

1 .РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ИЗМЕНЕНИИ ФИЗИКО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ СЕВЕРА ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО НЕФТЕГАЗОНОСНОГО

МЕГАБАССЕЙНА

Развитие представлений об изменении физико-литологических особенностей пород севера Западно-Сибирского нефтегазоносного мегабассейна тесно связано с появлением понятия коллекторов и с развитием методов определения их пористости, проницаемости и других фильтрационно-емкостных свойств. Здесь прослеживаются общие для всего региона этапы с преобладанием направлений исследований. Масштабное освоение северных районов Западной Сибири началось с середины 60- годов; к этому времени в результате отдельных крупных исследований нефтяных месторождений уже были установлены связи скоплений нефти с терригенными пластами-коллекторами, содержащими флюиды и способными отдавать их при эксплуатации, кроме того оформилось представление о нефтегазоносных бассейнах и выполняющих их природных резервуарах и литостратиграфических комплексах, различающихся соотношением коллекторов и покрышек (Брод И.О., Губкин И.М. и др.)[3]. Особое внимание уделялось изучению структуры порового пространства коллекторов, выявлению связи между литологическими параметрами и коллекторскими свойствами, разработке эмпирических и факторных классификаций, исследованию литолого-фациальной обстановки, гипсометрического и структурного положения коллекторов (Бакиров A.A., Конюхов И.А., Трофимук A.A., Ханин A.A. и ДР-)[54].

Однако, все еще общей закономерностью, свойственной любым нефтегазоносным бассейнам, считалось ухудшение качества коллекторов с увеличением глубины бассейна. Одновременно с разработкой крупных нефтяных и газовых месторождений ЗападноСибирского НГБ, при решении проблемы коллекторов стали использовать появившееся учение о стадийности нефтегазообразования и представления о его главной фазе, проведены исследования обстановок седиментации, образования осадков Началось бурное развитие представлений о стадийности минеральных преобразований (Васоевич Н.Б., Коссовская А.Г., Хворова И.В., Шутов В.Г., Конюхов И.А. и др.). Обращено внимание на зональность коллекторов, на выделение участков относительного повышения и сохранения свойств коллекторов в связи с прогнозом нефтегазоносности на больших глубинах (Багринцева К.И., Бурлин Ю.К., Блох A.M., Соколов Б.А., Прозорович Г.Э. и др.)[4,5,54]. Большой интерес вызвали проблемы исследования аномально высоких пластовых (АВПД) и поровых (АВПоД) давлений, моделирования уплотнения и его влияния на свойства коллекторов. Проводились исследования влияния температуры на коллекторские свойства пород. Большинство исследователей пришло к выводу, что при термическом расширении или сжатии пород непосредственного изменения пористости не происходит (Минский H.A., Черников O.A. и др.). Косвенное влияние температуры на пористость обусловлено повышением скорости химических реакций и изменением геотермической напряженности.

В целом проблема коллекторов, благодаря серьезной практической направленности на подсчет запасов нефти и газа,

изучена основательно на качественном и количественном уровне (Конторович А.Э., Неручев С.Г., Салманов Ф.К., Семенович Н.В. и др)[30,51]. Были достигнуты успехи в вещественно-структурном изучении коллекторов. Установлена тенденция равномерного ухудшения их свойств с глубиной. Показано, что зоны относительного повышения свойств коллекторов с глубиной реально существуют в земных недрах, их появление считалось аномалией. Отмечена важная роль динамических и термобарических факторов, но не установлено, влияют ли они непосредственно на породы. Несмотря на то, что понятие коллекторов в качестве составной части включает и флюиды, они обычно рассматривались не комплексно, а раздельно.

С конца 80х годов формируется флюидодинамический системный подход к изучению коллекторов с применением моделирования. Появилась концепция многократного улучшения коллекторов (Соколов Б.А.)[54] которая, вопреки распространенным представлениям о равномерном снижении их свойств с глубиной, позволяет признать существование глубинных зон и коллекторов на больших глубинах закономерным явлением.

В настоящее время подход к исследованию глубинной зональности коллекторов является комплексным и предполагает рассмотрение физико-литологических свойств пород в системе с их флюидо-динамическими характеристиками.

Изучение чехла, картирование структур и ловушек на севере Западной Сибири велись исключительно методом отраженных волн (MOB и МОГТ) с вводом в последующее поисково-разведочное бурение перспективных площадей. Исследование продуктивных горизонтов, коллекторов нефти и газа было подчинено общему

плану подсчета и прироста запасов. Согласно программ освоения месторождений проектанты предусматривали комплекс геофизического исследования скважин (ГИС), отбор кернового материала согласно разработанных инструкций; при этом технологическая схема исследований часто оставалась на уровне уже ранее оправдавшей себя и учитывающей геологические условия сходные, по мнению проектантов, для всего региона. Теоретические основы применения специальных исследований физических и литологических особенностей пород коллекторов в зависимости от наличия зон АВПД, флюидодинамических характеристик залежи, развития зон локального прогрева, катагенетических факторов, развития зон разуплотнения не всегда обоснованы достаточно хорошо.

На севере Западно-Сибирского НГБ изучение физико-литологических особенностей пород-коллекторов было подчинено в основном промысловым интересам. И если в период 70* проблема поисков залежей решалась в большей степени на основе картирования линий распространения продуктивных горизонтов и системы рационального размещения поисковых и разведочных скважин для залежей морфологически сложной формы (Дюкалова В.А.1974 г., Коваленко Е.Г.,1976 г.), то в последнее время на первом плане встал прогноз самих залежей путем выяснения различных факторов влияющих на их формирование. А также исследования физико-литологических свойств, с обоснованием потенциальной и удельной продуктивности пластов с различными фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС), оценкой критериев коллектор-неколектор, уточнением критериев характера насыщения пластов, выяснением состава и характеристик пластового флюида,

плану подсчета и прироста запасов. Согласно программ освоения месторождений проектанты предусматривали комплекс геофизического исследования скважин (ГИС), отбор кернового материала согласно разработанных инструкций; при этом технологическая схема исследований часто оставалась на уровне уже ранее оправдавшей себя и учитывающей геологические условия сходные, по мнению проектантов, для всего региона. Теоретические основы применения специальных исследований физических и литологических особенностей пород коллекторов в зависимости от наличия зон АВПД, флюидодинамических характеристик залежи, развития зон локального прогрева, катагенетических факторов, развития зон разуплотнения не всегда обоснованы достаточно хорошо.

На севере Западно-Сибирского НГБ изучение физико-литологических особенностей пород-коллекторов было подчинено в основном промысловым интересам. И если в период 70* проблема поисков залежей решалась в большей степени на основе картирования линий распространения продуктивных горизонтов и системы рационального размещения поисковых и разведочных скважин для залежей морфологически сложной формы (Дюкалова В.А.1974 г., Коваленко Е.Г.,1976 г.), то в последнее время на первом плане встал прогноз самих залежей путем выяснения различных факторов влияющих на их формирование. А также исследования физико-литологических свойств, с обоснованием потенциальной и удельной продуктивности пластов с различными фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС), оценкой критериев коллектор-неколектор, уточнением критериев характера насыщения пластов, выяснением состава и характеристик пластового флюида,

определением положения межфлюидальных контактов. В разное время исследования проводились региональными петрофизическими лабораториями: «Ямал ГИС», «ЦЛ Главтюменьгеология» и др., специальные исследования проводились в институтах «ВНИИгаз», ТюменНИИгипрогаз», «ЗапСибРГЦ» и др. Сотрудниками этих организаций (Мел