Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геолого-геофизические методы доразведки нефтяных месторождений

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Якимов, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕЕНИЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕЛЕКЕССКОЙВПАДИНЫ.;.

1.1 Основные продуктивные горизонты.

1.2 Физико-геологическая характеристика объектов разработки.

1.3 Особенности разработки залежей высоковязкой нефти Мелекесской впадины.

2. ПОДГОТОВКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЗЕМЕЛЬ И ОБЪЕКТОВ МЕЛЕКЕС-СКОЙ ВПАДИНЫ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ К ОСВОЕНИЮ.

2.1 Региональные геолого-геофизические исследования.

2.2 Детальные геофизические работы.

2.3 Разведочная геофизика на этапах доразведки нефтяных месторождений.

3.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ПОИСКАХ И РАЗВЕДКЕ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

3.1 Геохимические методы.

3.2 Геофизические методы.

3.2.1 Электроразведка.

3.2.2 Магниторазведка.

4. ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ГЕОМАГНИТНОЙ МОДЕЛИ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ЗАЛЕЖИ.

4.1. Факторы формирования геофизических аномалий в верхней части разреза.

4.2 Физико-геологические модели.

4.2.1 Геомагнитная модель.

4.2.2 Геоэлектрическая модель.

5. МОБИЛЬНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ.

5.1. Методика и техника геофизических работ при оперативной оценке перспективности структур.

5.1.1 Электроразведка естественного электрического поля.

5.1.2 Магниторазведка.

5.2. Примеры комплексной интерпретации геолого-геофизических материалов.

5.2.1 Чегодайское поднятие (Республика Татарстан).

5.2.2 Восточно-Мордовоозерское поднятие (Ульяновская область).

6. ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ (ВСП) ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ОСВОЕНИЯ ТРУДНОИЗ^ЛЕКА-ЕМЫХ ЗАПАСОВ НЕФТИ.

6.1 Изучение структурных и литологических особенностей продуктивных интервалов.

6.1.1 Изучение структурных особенностей продуктивных интервалов.

6.1.2 Изучение литологии продуктивных отложений.

6.2 Изучение трещиноватости карбонатных пород.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Геолого-геофизические методы доразведки нефтяных месторождений"

Актуальность.

Важнейшим условием сохранения достаточно высокого уровня добычи углеводородного сырья в старых нефтедобывающих районах является открытие, подготовка и ввод в разработку новых запасов.

В связи с истощением нефтяных ресурсов крупных месторождений необходимо вовлекать в разработку средние и мелкие скопления высоковязких нефтей главным образом в комплексах (карбонатных и терригенных) каменноугольной системы. К числу последних в Республике Татарстан (РТ) относятся месторождения восточного борта Мелекесской впадины (МВ). Территория характеризуется относительно высокой степенью опоискованности недр. В настоящее время здесь открыто тридцать месторождений, большинство из которых недоизучены, прежде всего из-за сложности геологического строения - многопластовость, небольшие амплитуды локальных поднятий, наличие эрозионных врезов, размытая поверхность турнейских отложений, неоднородность пластов-коллекторов и т.п.

Все это обусловливает необходимость поиска нетрадиционных объектов как на новых направлениях ГГР, так и на традиционных объектах разведки. На современном этапе ГРР проводятся в менее перспективных райл онах республики, а также в ранее изученных восточных районах Татарстана, что можно обосновать геологическими, техническими и экономическими факторами:

- геологический - появление новых идей, таких как возможности открытия реологических залежей (В.П.Иванкин), новых концепций происхождений нефти (украинская школа геологов), о широком развитии в равнинных областях шарьяжно-надвиговой складчатости;

- технический - усовершенствование техники и технологии ГРР, что позволяет создать новую техническую базу для повторного изучения раннее исследованных территорий с целью переоценки их перспектив;

- экономический - общее повышение стоимости подготовки запасов в мире и в стране делает нерентабельным поиски небольших и очень маленьких залежей нефти.

К необходимости развивать нетрадиционные объекты нефтепоисковых работ пришли и американские геологи. Так, вице президент "Мобил ойл" Дж.Д. Муди считает, что "успешное открытие нефти в будущих десятилетиях будет зависить от новых вдохновляющих идей", его соотечественник У.Э.Пратт утверждает, что только благодаря новым идеям американские геологи достигли значительных успехов в поисках нефти и газа, в результате чего их страна длительное время занимала ведущее место в мире по добыче этих полезных ископаемых. Эти высокие результаты были достигнуты благодаря проверке идей многих геологов. Очень часто скважины бурились в местах, где по господствующим ранее представлениям не должно быть нефти, но разведчики находили ее."

Французский геолог А.Буйо по поводу поздней стадии ведения разведочных работ отмечал: "Раньше мы вели разведку на новых площадях, руководствуясь старыми идеями, а сейчас нужно находить нефть на старых площадях на основании новых идей"(Муслимов Р.Х., 1997).

Эти высказывания как никогда актуальны для обоснования дальнейших геологоразведочных работ на территории РТ.

Дальнейшие геологоразведочные работы (ГРР), направленные на увеличение запасов, связаны с их проведением как непосредственно в пределах месторождений, так и вблизи их границ. Объектами поисков являются в основном небольшие залежи нефти в девонских и каменноугольных отложениях, сосредоточенные в ловушках различного морфогенетического типа. В таких условиях, картирование и оценка их перспективности (продуктивности) сопряжены, особенно на поздних стадиях ГРР, со значительными трудностями как экономического, так и технического характера.

Самофинансирование предприятий и установление рыночных отношений, обусловливают актуальность выбора оптимальной технологии геологоразведочных работ на нефтеперспективных площадях и объектах с позиции рентабельной добычи нефти.

Недооценка возросших возможностей современных геофизических методов и, прежде всего, методов полевой геофизики, которым до последнего времени отводилась роль лишь на стадии региональных работ (грави-, маг-нито-, электроразведка), выявления и подготовки локальных структур к по-исковоразведочному бурению (сейсморазведка) в значительной мере сдерживает рост эффективности ГРР.

Вследствие этого актуальным представляются геолого-геофизические методы доразведки и подготовки к освоению многопластовых месторождений высоковязких нефтей (ВВН).

Цель работы: разработка методологии геолого-геофизических исследований для поздних стадий освоения земель с доказанной промышленной нефтеносностью.

Основные задачи:

- оценка стадийности геолого-геофизических исследований при подготовке перспективных земель и объектов Мелекесской впадины.

- анализ современного состояния геофизических и геолого-геохимических исследований при поисках и разведке залежей;

- выявление предпосылок применения геофизических методов в свете современных представлений о физико-геологической модели углеводородной залежи;

- изучение особенностей распределения наблюденных геофизических полей;

- разработка рекомендаций по рациональному комплексированию и стадийности геофизических методов в общем комплексе ГРР.

Научная новизна:

- адаптированы к конкретным геологическим условиям физико-геологические модели углеводородной залежи;

- обоснована необходимость оперативной оценки перспективности структур комплексом полевых геофизических и геохимических методов;

- впервые разработана методология доразведки нефтяных месторождений на основе нетрадиционного комплексирования мобильных геофизических методов и вертикального сейсмического профилирования;

- предложена оптимальная схема (стадийность) проведения ГРР в условиях высокой опоискованности недр;

Практическая ценность: предложенная методология способствует снижению объемов выполнения капиталоемких (глубокое бурение, сейсморазведка ЗБ) видов работ на этапах освоения нефтяных месторождений. В условиях рыночной экономики это является решающим фактором повыше ния рентабельности добычи углеводородного сырья.

Реализация результатов: Основные результаты диссертационной работы используются в производственной деятельности НГДУ "ТатРИТЭКнефть" при составлении текущих и перспективных планов ГРР, проектов и технологических схем разработки (включая определение конкретного местоположения разведочных и эксплуатационных скважин) нефтяных месторождений восточного борта МВ. Рекомендации могут быть применены при решении аналогичных задач не только в указанном субрегионе, но и других территорий центральных районов Урало-Поволжья.

Основные защищаемые положения:

- факторы формирования геофизических аномалий в верхней части разреза;

- методология доразведки нефтяных месторождений в условиях высокой опоискованности недр.

Фактический материал.

В основу диссертации положены материалы геолого-геофизических исследований (данные бурения, результаты полевых геофизических наблюдений), полученные НГДУ "ТатРИТЭКнефть", АО "Татнефть", ОАО "Татнефтегеофизика", Татарским геологоразведочным управлением, институтом ТатНИПИнефть в процессе подготовки месторождений высоковязких нефтей к освоению. Анализ этих материалов для решения поставленных задач выполнен лично автором, с его участием или под его руководством.

Апробация работы. Основные положения докладывались и обсуждались на XV Губкинских чтениях "Перспективные направления, методы и технологии комплексного изучения нефтегазоносности недр" (Москва, 1999 г.), Международных конференциях "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, 1999 г.) и "Modern approaches to flows in porous media" (Moscow, 1999 г.), VII Конгрессе CITOGIC "Новые высокие технологии для газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи" (Казань, 1998 г.), научно-технической и научно-практической конференциях АО (ПО) "Татнефть" по проблеме наиболее полного извлечения нефти из недр (Альметьевск, 1987 г.) и опыту разведки и разработки Ромашкинского и других крупных нефтяных месторождений Волго-Камского региона (Лениногорск, 1998 г.), итоговых конференциях КГУ (Казань, 1998,1999 г.г.), научно-практической конференции "Высоковязкие нефти, природные битумы и остаточные нефти разрабатываемых месторождений" в рамках VI Международной специализированной выставки "Нефть и газ-99" (Казань, 1999),.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем работы 172 страниц машинописного текста, в том числе 1 таблица, 55 рисунков (включая 14 фотографий). Список литературы насчитывает 63 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Якимов, Александр Сергеевич

Основные результаты заключаются в следующем:

1. Рассмотрена динамика геолого-геофизической подготовки перспективных земель и объектов МВ. Установлено, что на заключительных стадиях геологоразведочного цикла применяется ограниченный набор методов, включающих сейсморазведку МОГТ и глубокое бурение. Имеются случаи бурения "пустых" скважин.

На этапах доразведки и подготовки нефтяных месторождений к эксплуатации не используются мобильные ("легкие") методы.

2. Анализ современного состояния разведочной геофизики свидетельствует о возможности использования ряда геофизических методов (магниторазведка, электроразведка ЕП, и др.) и геохимических исследований при поисках и разведке залежей углеводородов.

3. Физико-геологические модели углеводородной залежи базируются на изменении больших объемов горных пород надпродуктивных толщ, что приводит к образованию геофизических аномалий в верхней части разреза. Это позволяет для целей доразведки использовать методы, обладающие небольшой глубинностью (электроразведка ЕП, поверхностная геохимия), а следовательно, и простые ("малозатратные") в технологическом исполнении.

4. Экспериментальными наблюдениями на Чегодайском (Республика Татарстан) и Восточно-Мордовоозерском (Ульяновская обл.) месторождений Мелекесской впадины подтверждена возможность оперативной оценки перспективности локальных объектов. Рациональное сочетание — высокоточная магниторазведка, электроразведка ЕП, геохимия металлов.

5. Положительное решение о нефтеносности объекта дает основание бурить поисковую или разведочную скважину. Постановка вертикального сейсмического профилирования в данной скважине позволяет детально оценить геологическую обстановку околоскважинного пространства: выявить структурные особенности продуктивных отложений; исследовать литологи-ческую характеристику продуктивных интервалов; изучить распределение зон повышенной трещиноватости.

6. Методология доразведки нефтяных месторождений базируется на нетрадиционном комплексировании мобильных методов (электроразведка ЕП, магниторазведка, геохимия) и вертикального сейсмического профилирования, а также применения усложненной схемы (стадийности) ГРР. Последняя заключается в оперативной оценке перспектив нефтеносности подготовленных локальных объектов (ранее при определении приоритетности объекта принимался только структурный фактор). Оптимальная схема проведения ГРР на заключительных этапах освоения нефтяных месторождений выглядит следующим образом:

- подготовка объекта (сейсморазведка МОГТ );

-прогноз нефтеносности (электроразведка ЕП, магниторазведка, геохимия);

- бурение поисковой или разведочной скважины;

- изучение околоскважинного пространства (вертикальное сейсмическое профилирование);

- комплексная переинтерпретация материалов;

- доразведка (при этом для заложения последующих скважин используются данные ВСП), эксплуатационное бурение.

Разработка и реализация методологии доразведки нефтяных месторождений в условиях высокой опоискованности недр обеспечивает уменьшение объемов выполнения капиталоемких видов геологоразведочных работ, что в условиях рыночной экономики служит определяющим критерием рентабельной добычи углеводородного сырья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные исследования обеспечивают возможность снижения объемов капиталоемких методов при проведении ГРР на заключительных стадиях освоения нефтяных месторождений.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Якимов, Александр Сергеевич, Казань

1. Абдулмазитов Р.Г., Рамазанов Р.Г., Фазлыев Р.Т., Сулейманов Э.И. О профиле горизонтальных скважин // Проблемы развития нефтяной промышленности Татарстана на поздней стадии освоения запасов. Альметьевск: АО Татнефть, 1994. - С.112-114.

2. Амиров А.Н., Гальперин Е.И. Опыт и результаты применения ВСП для оценки фильтрационных свойств коллекторов // ЭИ. Сер. Нефтегазовая геология и геофизика. -. М.: ВНИИОЭНГ, 1990. С. 25-31.

3. Амиров А.Н., Гальперин Е.И. Способ оценки проницаемости горных пород: A.c. СССР №1712926G01/40, 1991.

4. Амиров А.Н., Ишуев Т.Н., Знатокова Г.Н. й др. Опыт применения вертикального сейсмического профилирования на поздних стадиях геологоразведочных работ в Татарстане // Геология нефти и газа. № 5-6. - 1999. - С. 4045.

5. Амиров А.Н., Семакин Б.В., Знатокова Г.Н. Изучение трещиноватости карбонатных пород наблюдениями ВСП на нефтяных месторождениях Татарии // Нефтегеофизика: Бюлл. Ассоциации. Вып.З. - 1992. - С.47-51.

6. Безукладнов В.А., Мавричев В.Г. Выявление аномалий типа "залежь" по магнитному полю // Геология нефти и газа. № 7. -1997.- С.21-23.

7. Березкин В.М., Будагов А.Г., Филатов В.Г и др. Аэромагниторазведка в геолого-разведочном процессе на нефть и газ // Геология нефти и газа. №10. - 1993.-С.26-31.

8. Бескровный Н.С. Рациональные пути освоения традиционных и нетрадиционных ресурсов углеводородного сырья (на основе зарубежного опыта). -СПб., 1993.-223 с.

9. Бродовой В.В., Бродовой A.B. Аэрогеофизические исследования опыт и перспективы//Геофизика.-№ 5. - 1997.

10. Васильева В.И., Ворошилов H.A. Оценка перспективности площадей на нефть геоэлектрохимическими методами // Геофизика. № 7. - 1996.

11. Викторин В.Д., Лыков H.A. Разработка нефтяных месторождений, приуроченных к карбонатным коллекторам. М.: Недра, 1980. - 202 с.

12. Войтович Е.Д., Бусел Г.Ф., Дмитриев Б.И. и др. Типы нефтеносных локальных поднятий Татарии // Геология нефти и газа. №3. - 1968. - С.45-49.

13. Войтович Е.Д., Шельнова А.К. Влияние предвизейских эрозионных врезов на размещение нефти в нижнекаменноугольных отложениях Татарии // Геология нефти и газа. №3. - 1976. - С. 17-22.

14. Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование. Опыт и результаты. М.: Наука, 1994.

15. Гальперин Е.И., Амиров А.Н. Способ возбужденной гидроволны при изучении трещиноватости карбонатных пород // Международная геофизическая конференция и выставка по разведочной геофизике: Сб. рефер. М., 1992. -С.398.

16. Гутман И.С., Золоев О.Т., Иванова М.М. и др. Анализ особенностей формирования поднятий в области развития врезов в отложениях нижнего карбона Татарии. М.: ВНИИОЭНГ, 1983. - 52 с. (Обзор, инф./ Сер. Нефтегазовая геология т и геофизика. - Вып. 11 (52).

17. Девидсон М.Д. Геохимические методы поисков нефти и газа // Нефть, газ и нефтехранилища. № 11.- 1985. - С.24-28.

18. Джавадян A.A., Гавура В.Е., Сафронов В.И. Проблемы разработки месторождений с высоковязкими нефтями и пути их решения // Нефтяное хозяйство. №6 - 1998. - С.12-17.

19. Иванова М.М., Мухаметшин Р.З., Панарин А.Т. Динамика основных показателей разработки залежей вязкой и высоковязкой нефти // Нефтяное хозяйство. N11/12. - 1994. - С.64-70.

20. Каменецкий Ф.М., .Мамаев В.А. Аэроэлектроразведка и малоглубинная наземная электроразведка при прогнозировании месторождений углеводородов // Геофизика. № 2. - 1996.

21. Киясова Н.И., Абдулмазитов Р.Г., Панарин А.Т, Гилязов Ш.Я. Опытно-промышленные работы по разработке высоковязких нефтей // Нефтяное хозяйство. №2 - 1987. - С.46-49.

22. Кондратьев O.K. Физические возможности и ограничения разведочных методов нефтяной геофизики // Геофизика. № 3. - 1997.

23. Куликов Г.Н., Мавричев В.Г. Аэромагниторазведка на нефть и газ // Геофизика. -№ 7. 1996.

24. Лысенко В.Д. Об эффективности скважины-елки // Нефтяное хозяйство. -№3. 1997.-С.39.

25. Мельников A.M., Войтович Е.Д., Лангуев П.И. Новые данные о тектоническом строении Татарии // Вопросы геологии, нефтеносности и методики поисково-разведочных работ в Татарии. Альметьевск, 1969. - С.38-55.

26. Михайлов Г.Н., Кальварская В.П., Савицкий А.П. Методы рудной геофизики при поисках углеводородов // Геофизика. № 5. - 1997.

27. Муслимов Р.Х., Абдулмазитов Р.Г. Совершенствование технологии разработки малоэффективных нефтяных месторождений Татарии. Казань: Тат-книгоиздат, 1989. - 136 с.

28. Муслимов Р.Х., Галеев Р.Г., Сулейманов Э.И. и др. О комплексной системе разработки трудноизвлекаемых запасов нефти // Нефтяное хозяйство. -N6.-1996. -С.23-25.

29. Муслимов Р.Х., Сулейманов Э.И. Заводнение основа рентабельной эксплуатации залежей высоковязких нефтей // Разработка нефтяных и нефтегазовых месторождений. Состояние, проблемы и пути их решения. - М.: ВНИИОЭНГ, 1996. - С.332-343.

30. Муслимов Р.Х., Сулейманов Э.И., Мочалов ЕЮ. Методика доразведки небольших месторождений Татарии // НТС. Сер. Нефтегазовая геология и геофизика. №10. -М.: ВНИИОЭНГ, 1976. - С.17-21.

31. Мухаметшин Р.З. Условия образования нижнекаменноугольных эрозионных врезов Татарии и влияние их на нефтеносность. НТС. Сер. Нефтегазовая геология и геофизика. - N 3. - М.: ВНИИОЭНГ, 1981. - С.9-13.

32. Мухаметшин Р.З., Булыгина Н.Ф., Горюнова С.М. Корреляция продуктивных пластов терригенной толщи нижнего карбона в зонах эрозионных врезов // Тр./ТатНИПИнефть. Вып.56. - Бугульма, 1985. - С.79-86.

33. Мухаметшин Р.З., Миннуллин P.M., Нафиков А.З. Результаты опытно-промышленных работ по созданию эффективных технологий разработки залежей высоковязкой нефти // Нефтяное хозяйство. 1992. - N6. - С.46-49.

34. Мухаметшин Р.З., Рамазанов Р.Г., Сулейманов Э.И. Влияние латеральной гидродинамической связи между залежами нефти турнейского и визейского ярусов на их разработку // Геология нефти и газа.- N 3.- 1985. С.36-39.

35. Сейфуллин P.C., Портнягин Н.Э., Изотова О.В. Геоэлектрическая модель залежей углеводородов Западной Украины // Советская геология. № 3. -1986.

36. Сейфуллин P.C., Портнягин Н.Э., Изотова О.В. Природа аномалий вызванной поляризации Волыно-Подолии // Нефтяная и газовая промышленность. № 2. - 1986.

37. Семакин Б.В., Грунис Е.Б., Донов Г.М., Смагина З.Н. Трассирование верейских эрозионных врезов на территории Татарии и их нефтеносность // НТС. Сер. Нефтегазовая геология и геофизика. №1. - М.: ВНИИОЭНГ, 1982. - С.12-14.

38. Семенович В.В. Геологические проблемы геофизических исследований месторождений нефти и газа // Геофизика. № 3. - 1998.

39. Смехов Е.М., Дорофеева Т.В. Вторичная пористость горных пород коллекторов нефти и газа. - JL: Недра, 1987. - 96 с.

40. Сулейманов Э.И., Мухаметшин Р.З., Поздняков А.Г. О строении залежей нефти башкирского яруса и об оценке их запасов // НТС. Сер. Нефтегазовая геология и геофизика. N 3. - М.: ВНИИОЭНГ, 1983. - С.4-5.

41. Троепольский В.И., Эллерн С.С. Геологическое строение и нефтеносность Аксубаево-Мелекесской депрессии. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1964.-658 с.

42. Физико-химические основы прямых поисков залежей нефти и газа / Под ред. E.B. Каруса. М.: Недра, 1986.

43. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых: Справочник геофизика / Под ред. Н.Д.Дортман. М.: Недра, 1976. - 527 с. '

44. Хавензон И.В. Естественные электрические поля над месторождениямиуглеводородов Западно-Украинского нефтегазоносного региона:Автореф.дисс. канд. геол.-мин. наук. Львов, 1986.

45. Crampin S. Evolution of anisotropy by shear wave splitting // Geophysics. -Vol.50.-Nl.- 1985.-P. 142-152.

46. Tompkins R. Direct location technologies: a united theory // Oil and Gas J. -V.88. № 39. - Sept. 24. - 1990. - P.126-134.