Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Моделирование нефтяных и газовых залежей на основе капиллярно-гравитационной концепции нефтегазонакопления с целью повышения эффективности их разведки и разработки

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Большакова, Евгения Юльевна

СПИСОК ТАБЛИЦ.

СПИСОК РИСУНКОВ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОСТАВЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНО-ГРАВИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА С ЦЕЛЬЮ

ИХ РАЗВЕДКИ И РАЗРАБОТКИ.

1.1. Два рода капиллярных барьеров, аккумулирующих углеводороды.

1.1.1. Капиллярные барьеры первого рода.

1.1.2. Капиллярные барьеры второго рода.

2. ВАРИАНТЫ МОДЕЛЕЙ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД КОНТРОЛЕМ КАПИЛЛЯРНЫХ БАРЬЕРОВ, В СОЧЕТАНИИ СО СТРУКТУРОЙ ПЛАСТА.

2.1. Прогнозирование контуров нефтегазоносности.

2.1.1. Прогнозирование контуров нефтегазоносности залежей, находящихся под преимущественным контролем капиллярных барьеров второго рода.

2.1.2. Капиллярная модель газоконденсатной залежи пласта БУ8 Ямбургского месторождения.

2.1.3. Капиллярная модель газонефтяной залежи пласта БТ17 Русско-Реченского месторождения.

2.2. Прогноз контуров нефтегазоносности залежей, находящихся под совместным контролем капиллярных барьеров первого и второго рода.

2.2.1. Капиллярная модель залежи нефти пласта ЮС2 Омбинского месторождения.

2.2.2. Капиллярная модель газонефтяной залежи Песцового месторождения.

3. ОЦЕНКА ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ НА ОСНОВЕ ИХ КАПИЛЛЯРНЫХ И КАПИЛЛЯРНО-ГРАВИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ.

3.1. Общие представления.

3.2. Строение нефтяной залежи пласта БВ8 Сенченского купола Самотлорского месторождения с позиции концепции капиллярности нефтегазонакопления.

3.2.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза Самотлорского месторождения.

3.2.2. Тектоника.

3.2.3. Нефтегазоносность пласта БВ8.

3.2.4. Капиллярная модель залежи нефти пласта БВ8 Сенченского купола Самотлорского месторождения.

3.2.5. Анализ разработки залежи нефти пласта БВ8 Сенченского купола в связи с её капиллярной моделью.

3.3. Залежь нефти с трудноизвлекаемыми запасами пласта ЮСг Восточно-Сургутского месторождения.

3.3.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза Восточно-Сургутского месторождения.

3.3.2. Тектоника.

3.3.3 Нефтегазоносность.

3.3.4. Капиллярно-гравитационная модель залежи нефти пласта ЮСг

Восточно-Сургутского месторождения.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Моделирование нефтяных и газовых залежей на основе капиллярно-гравитационной концепции нефтегазонакопления с целью повышения эффективности их разведки и разработки"

Актуальность защищаемой работы. В последние годы геологам все чаще приходится исследовать сложнопостроенные залежи нефти и газа, связанные с породами со средними и низкими коллекторскими свойствами. Сложность эта прежде всего состоит в том, что в распределении в природных ловушках воды, нефти и газа наблюдаются существенные отклонения от принципов антиклинально-гравитационной концепции нефтегазонакопления, которая является главной рабочей гипотезой и эффективно работала и работает при моделировании «простых» геологических объектов с высокими фильтрационными свойствами пород-коллекторов. При изучении сложных объектов геологи нередко вынуждены для обоснования составленных ими моделей с позиции антиклинальной концепции наделять эти модели различного рода экранами, не подтвержденными ни данными бурения, ни сейсморазведки. Дело в том, что антиклинальная концепция не учитывает сил сопротивления миграции нефти и газа, которыми являются капиллярные давления, возникающие на границе пластовых вод и углеводородов в поровой среде. Противодействие капиллярных сил гравитационным создает в пласте-коллекторе со средней и низкой проницаемостью резкие колебания отметок ВНК, смещение залежей относительно сводов локальных структур, определяет размеры и форму водонефтяной зоны и др.

Составление капиллярно-гравитационных моделей нефтяных и газовых залежей позволяет выявить истинные причины сложного распределения углеводородов в природных ловушках и произвести в таких случаях прогноз положения контура нефтегазоносности и других указанных характеристик залежей.

Также капиллярные силы представляют основной фактор, противодействующий извлечению нефти из продуктивных пластов, и, особенно, на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами. Как известно, в России среди открытых нефтяных месторождений около 65% относятся к месторождениям с трудноизвлекаемыми запасами.

В 2010 году из залежей с трудноизвлекаемыми запасами в России планируется добывать в год около 70% нефти [47]. Как писал A.A. Ханин (1979), если бы капиллярные эффекты отсутствовали, то извлечение нефти было бы полным, т.е. стопроцентным. В настоящее время после разработки месторождения и полного обводнения пласта в недрах остается от 60 до 90% от первоначальных запасов нефти.

Капиллярно-гравитационная модель залежи сложного геологического строения и (или) содержащей трудноизвлекаемые запасы нефти может быть использована для разделения нефтяного скопления по геолого-промысловым характеристикам, что позволит уточнить систему разработки залежи, наиболее оптимально произвести расстановку добывающих и нагнетательных скважин, учесть и уменьшить негативное влияние неоднородности пласта на нефтеотдачу.

Цель работы - повышение эффективности разведки и разработки нефтяных и газовых залежей в юрских и неокомских отложениях Западной Сибири.

Основные задачи исследований:

1. Составление капиллярных и капиллярно-гравитационных моделей залежей нефти и газа;

2. Прогнозирование контуров нефтегазоносности сложнопостроенных залежей нефти и газа;

3. Расчет капиллярного поднятия воды в нефтяную залежь, определение мощностей водонефтяных и чистонефтяных толщ и их картирование;

4. Определение точек избирательного размещения нагнетательных скважин.

Научная новизна работы: 1. Разработана новая методика построения моделей нефтяных и газовых залежей на основе изучения капиллярных характеристик продуктивных пластов, которая позволяет объяснить природу их сложного строения и произвести прогноз положения контуров нефтегазоносности, выделить по высоте залежи чистонефтяные и переходные водонефтяные толщи, а также дать рекомендации по размещению нагнетательных скважин в зависимости от величины капиллярных давлений в гидрофильных и гидрофобных породах-коллекторах.

2. Впервые составлены капиллярные модели нефтяных и газовых залежей пласта БТ17 Русско-Реченского, пласта БУ9 Песцового и др. месторождений, позволившие произвести прогноз контуров нефтегазоносности и обосновать пространственное положение их наклонных водонефтяных, газонефтяных и газоводяных контактов.

3. Впервые на основе изучения капиллярных свойств продуктивного пласта БВ8 Сенченского купола Самотлорского месторождения выявлены закономерности распределения по вертикали чистонефтяной и водонефтяной толщ, что позволяет оптимизировать размещение добывающих скважин. Даны рекомендации по размещению нагнетательных скважин в зависимости от величины капиллярных давлений смещения.

Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы при разведке и разработке нефтяных и газовых залежей и, в особенности, тех, которые характеризуются сложным геологическим строением и содержат трудноизвлекаемые запасы нефти. Составленные капиллярно-гравитационные модели залежей позволяют оптимизировать систему ГТПД и повысить конечную нефтеотдачу за счет сокращения объемов нефти, остающихся за фронтом вытеснения, а также сократить объемы нагнетаемой в пласт непроизводительной воды.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы многократно были доложены на конференциях студентов и молодых ученых: • на конкурсах студенческих научных работ, посвященных памяти профессора В.И. Муравленко, Тюмень, в декабре 1999 г, 2000 г и 2001 г.;

• на 54-й межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и Газ 2000», Москва, апрель 2000 г.;

• на 56-й межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и Газ 2002», Москва, апрель 2002 г.;

• на второй Всероссийской научной конференции «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна», Тюмень, 2002 г.;

• на межвузовской студенческой научно-технической конференции «Инновации и эффективность производства», Тюмень, 2002 г.;

• на региональном конкурсе студенческих научных работ, Тюмень, декабрь 2002 г., где работа получила первую премию;

• на всероссийской конференции-конкурсе молодых ученых минерально-сырьевого комплекса России, Санкт-Петербург, апрель 2003 г., где доклад был отмечен золотой медалью министерства образования;

• на научно-практической конференции «Нефтегазоносность и оптимальные методологические решения поиска, разведки и разработки месторождений углеводородов в пределах Западно-Сибирской плиты», Тюмень, сентябрь 2003 г.;

• на Всероссийской конференции "Геология и нефтегазоносность ЗападноСибирского мегабассейна", Тюмень, февраль 2004 г.;

• на научно-практической конференции молодых специалистов ЗАО "Тюменский Нефтяной Научный Центр", апрель 2004 г.;

• на научно-практической конференции молодых специалистов ЗападноСибирского региона, г. Нижневартовск, апрель 2004 г.;

• на Российско-Европейском семинаре «Устойчивое развитие нефтегазовой промышленности», Тюмень, 2004 г.;

• на конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Тюменской области», Тюмень, сентябрь 2005 г.;

• на международной конференции «Нефть и газ Западной Сибири», Тюмень, октябрь 2005 г. На защиту выносятся:

1. Капиллярно-гравитационные модели залежей нефти и газа пласта БТ]7 Русско-Реченского, пласта БУ9 Песцового, ЮС2 Омбинского месторождений, на основе которых произведен прогноз контуров нефтегазоносности и обосновано пространственное положение их наклонных водонефтяных, газонефтяных и газоводяных контактов.

2. Схема строения залежи нефти пласта БВ8 Сенченского купола Самотлорского месторождения и порядок размещения нагнетательных скважин для её эффективной разработки.

3. Рекомендации по разработке залежи нефти в пласте ЮС2 Восточно-Сургутского месторождения.

Защищаемые положения:

1. Капиллярные модели нефтяных и газовых залежей пласта БТп Русско-Реченского, пласта БУ9 Песцового месторождений, позволившие произвести прогноз контуров нефтегазоносности и обосновать пространственное положение их наклонных водонефтяных, газонефтяных и газоводяных контактов.

2. На основе изучения капиллярных свойств продуктивного пласта БВ8 Сенченского купола Самотлорского месторождения произведена оценка геолого-промысловых характеристик залежи, выделены по вертикали чистонефтяная и водонефтяная толщи, составлены карты толщин этих зон, даны рекомендации по размещению нагнетательных скважин.

3. Предложено при разработке залежей нефти методом заводнения в гидрофильных породах-коллекторах нагнетательные скважины размещать избирательно на участках продуктивного пласта, охарактеризованных сравнительно низкими значениями капиллярных давлений.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Большакова, Евгения Юльевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение капиллярных характеристик и составление капиллярных и капиллярно-гравитационных моделей ряда сложнопостроенных залежей нефти и газа Западной Сибири позволило по-новому оценить их природу и строение.

На основе проведенных исследований был произведен прогноз контуров нефтегазоносности залежей в пласте БТ)7 Русско-Реченского, в пласте БУ9 Песцового, в пласте ЮС2 Омбинского и др. месторождений. Составленные капиллярные модели залежей нефти и газа данных месторождений позволили объяснить причины резких колебаний абсолютных отметок ГВК и ВНК, обосновать пространственное положение контуров нефтегазоносности в этих пластах на их современной структуре и определить площади нефтяных и газовых скоплений.

Для залежи нефти пласта БВ8 Сенченского купола, находящегося в пределах Самотлорского месторождения, был произведен расчет капиллярного поднятия воды. В результате чего залежь нефти была подразделена по высоте на чистонефтяную и переходную водонефтяную толщи. Таким образом, была составлена схема строения залежи и проведен анализ разработки, который показал, что для наиболее эффективной разработки залежи добывающие скважины необходимо размещать на участках чистонефтяных толщ, выделенных в результате изучения капиллярных характеристик продуктивного пласта.

На основе карты капиллярных давлений смещения в гидрофильном пласте БВ8 Сенченского купола Самотлорского месторождения были выбраны наиболее оптимальные точки для размещения нагнетательных скважин, что должно повысить на месторождении коэффициент извлечения нефти.

Для пласта ЮС2 Восточно-Сургутского сложнопостроенного месторождения с трудноизвлекаемыми запасами, характеризующегося слабогидрофильными, а местами и гидрофобными свойствами, составленная капиллярно-гравитационная модель позволила определить наиболее рациональные методы воздействия на пласт на различных его участках с целью наиболее эффективного извлечения нефти из недр.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Большакова, Евгения Юльевна, Тюмень

1. Атлас геология и нефтегазоносность Ханты-мансийского автономного округа.//Государственное предприятие ХМАО "Научно-аналитический центр рационального недропользования имени В.И. Шпильмана." -г. Ханты-Мансийск. 2004.-е. 148.

2. Барков С.Д., Каналин В.Г., Дорошенко A.A., Белкина В.А. /Геолого-промысловые методы изучения нефтяных залежей с трудноизвлекаемыми запасами. Тюмень, Вектор-бук, 1999.

3. Баулин В.В., Белопухова Е.Б., Дубиков Г.И., Шмелев JI.M. /Геокрилогические условия Западно-Сибирской низменности. М., Наука, 1967.

4. Большаков Ю.Я. Теория капиллярности нефтегазонакопления. -Новосибирск. Наука.- 1995.- 182с.

5. Бочкарев B.C., Латыпова З.А., Тихомирова В.В. Палеотектонический анализ истории развития Уренгойского мегавала с целью определения времени формирования залежей нефти и газа в Западной Сибири. //Труды ЗапСибНИГНИ. 1978 - Вып. 133-е. 78-90.

6. Бочкарев B.C. Становление молодых платформ и ранние этапы их развития //Новые материалы по геологии и нефтегазносности Западно-Сибирской низменности. Тюмень, 1972.

7. Быков Н.Е. Справочник по нефтепромысловой геологии. М., Недра, 1981.

8. Брадучан Ю.В. Региональные стратиграфические подразделения мезозоя Западной Сибири //Основные проблемы геологии Западной Сибири. Тюмень, 1985. Тр. ЗапСибНИГНИ, вып. 200.

9. Вашуркин А.И, Свищев М.Ф., Ложкин Г.В. Повышение нефтеотдачи нефтегазовым воздействием на пласт. -Нефтепромысловое дело, 1977, №9.

10. Геология и нефтегазоносность Нижневартовского района. Тр. ЗапСибНИГНИ, вып. 83, Тюмень, 1974 // Ред. Нестеров И.И.

11. Варламов И.П. Основные итоги изучения новейшей тектоники равнин Сибири в связи с их нефтегазоносностью. //Геоморфология. 1983. - №3 - с. 13-22.

12. Гаврилов В.П. Концепция продления «нефтяной эры» России. Геология нефти и газа, 2005, №1, с. 53-59.

13. Геокриология СССР. Западная Сибирь. //Под редакцией Э.Д. Ершова, М., «Недра», 1989, с. 454.

14. Гиматудинов Ш.К, Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. М.: Недра,- 1982.- с. 310.

15. Гиматудинов Ш.К. Нефтеотдача коллекторов. М. Недра, 1970.

16. Голф-Рахт Т.Д. Основы нефтепромысловой геологии и разработки трещиноватых коллекторов. М.: Недра.- 1986.- с. 608.

17. Граусман A.A. Закономерности изменения поровых коллекторов при погружении.- Якутск.- 1984.- с. 136.

18. Гуревич А.Е., Капченко Л.Н., Кругликов Н.М. Теоретические основы нефтяной гидрогеологии. Л.: Недра, 1972. - с. 271.

19. Еременко H.A., Желтов Ю.П., Рыжик В.М., Мартос В.Н. и др. Извлечение нефти из выработанных залежей после их переформирования. М.: ВНИИОЭНГ.- 1978.- с. 59.

20. Еременко H.A., Михайлов И.М., Яковлев Б.М. Роль гидравлических сил в сохранении несводовых залежей нефти и газа. //Поисково-разведочные работы на нефть и газ. М., 1978. - Вып. 17.-е. 36-48.

21. Ермаков В.И., Кирсанов А.Н., и др. Геологические модели залежей нефтегазоконденсатных месторождений Тюменского Севера. М. «Недра», 1995, с. 464.

22. Иванова М.М., Дементьев Л.Ф., Головский И.П. Нефтегазопромысловая геология и геологические основы разработки месторождений нефти и газа. -М. Недра, 1997.

23. Каталог литолого-стратиграфических разбивок разрезов поисково-разведочных скважин/ Ханты-Мансийский автономный округ /Под редакцией Гришкевича В.Ф., Теплякова Е.А. Ханты-Мансийск, 2000. - с. 432.

24. Конторович А.Э. и др. Геология нефти и газа Западной Сибири., М.:Недра. 1975. - с. 679.

25. Крейг Ф.Ф. Разработка нефтяных месторождений при заводнении. -М.: Недра, 1974.-е. 192.

26. Курчиков А.Р., Ставицкий Б.П. Геотермия нефтегазоносных областей Западной Сибири. М. Недра, 1987 - с. 134.

27. Леворсен А. Геология нефти и газа. М.: Мир, 1970. - с. 488.

28. Мкртчян О.М., Филина С.И. Особенности строения пласта Ю2 Западной Сибири и размещения в нем залежей нефти и газа //Геология нефти и газа. -1985, №3.

29. Мясникова Г.П, Шпильман В.И. Методы выявления перспективных зон и месторождений нефти и газа.//Учебное пособие. Тюмень,, 1995, с.125.

30. Намиот А.Ю. Фазовые равновесия в добыче нефти. М.: Недра, 1976. - с. 183.

31. Нестеров И.И., Курников А.Р., Ставицкий Б.ГТ. Соотношения современных и максимальных палеотемператур в осадочном чехле ЗападноСибирской плиты //Изв. АНСССР. Сер. Геол. 1982 - №2. - с. 112-120.

32. Никашкин A.M., Ясович Г.С., Ногожельская В.В. Особенности строения и нефтеносности пласта Юг юго-восточного склона Сургутского свода// Тр. ЗапСибНИГНИ. Тюмень, 1983, вып. 183.

33. Никифорова К.В. Общепланетарные климатические колебания. //Бюл. комиссии по изучению четвертичного периода. 1989. - №56. - с. 37-48.

34. Разживина J1.C. Особенности строения и условия формирования пластов Ю2.3 Восточно-Сургутского месторождения //Геофизические методы локального прогноза нефтегазносности Западной Сибири. Сб. научн. тр. ЗапСибНИГНИ. Тюмень, 1989.

35. Рудаков Г.В. Вопросы физико-химии нефти и коллекторов: Тр. Гипротюменьнефтегаз. Тюмень, 1971. Вып. 25.-141 с.

36. Региональные стратиграфические схемы мезозойских отложений Западно-Сибирской равнины. Тюмень, 1991.

37. Рыбак В.К. Влияние неотектоники на изменение положения ВНК залежей нефти Красноленинского свода. //Тектоника Западной Сибири. Тюмень, 1987.-с. 126-129.

38. Сахибгареев P.C. Вторичные изменения коллекторов в процессе формирования и разрушения нефтяных залежей. Л.: Недра, 1989. - 260 с.

39. Балабанов В.Т., Голубев В.Н., Девяткин В.Н. и др. Тепловое поле недр Сибири Новосибирск: Сибирское отделение, 1987.-с. 196.

40. Соколовский А.П. Обоснование нефтеносности пласта Юг в пределах Сургутского свода //Выбор объектов нефтегазопоисковых работ на базе общегеологических и палеографических критериев. Сб. научн. тр. ЗапСибНИГНИ. - Тюмень, 1983 вып. 183.

41. Трифонов А.С. Водогазовое воздействие применительно к условиям полимиктовых коллекторов Западной Сибири. Нефтепромысловое дело. М., 1992, №2.

42. Тектоническая карта центральной части Западно-Сибирской плиты под ред. Шпильмана В.И, Змановского Н.И., Подсосовой Л.Л. 1998.

43. Хавкин А.Я. О классификации технологий воздействия на нефтяные пласты. //Наука и технология углеводородов, 2002, №1, с. 40-49.

44. Хавкин А.Я. Извлекаемые и трудноизвлекаемые запасы нефти. ТЭК, 2002, №2, с. 38-39.

45. Ханин А.А. Породы-коллекторы нефти и газа и их изучение. М.: Недра. - 1969.- с. 366.

46. Хафизов Ф.З. Повышение эффективности разведки залежей крупных нефтегазоносных комплексов. Л.: Недра. Ленингр. отд-ние РАН. -1991.-е. 264.

47. Шпильман В.И. Количественный прогноз нефтегазонсности . М., Недра, 1982, с. 215.

48. Haung E.T.S., Holm L.W. Effect of WAG injection and rock wettability on oil recovery during C02 flooding // SPE Reservoir Eng. 1988 - Vol.3. - № 1. -p. 119-129.

49. Jennings J.B. Capillary Pressure Technigues: Application to Exploration and Development Geology //AAPG Bull/ 1987. - Oct. - Vol. 71. - p.l 196-1209.1. Фондовая литература

50. Отчет о НИР «Геолого-промысловая, экономическая оценка и разработка методов добычи трудноизвлекаемых запасов нефти из пласта ЮСг Омбинского месторождения». Авт. Ефимов В.А., Каналин В.Г. и др. -Тюмень, 2001.

51. Отчет «Стратиграфия и палеонтология Западной Сибири и смежных районов». Тюмень, ЗапСибНИГНИ, 1995. Авт. Брадучан Ю.В.

52. Курчиков А.Р. Кандидатская диссертация «Палеогеотермические условия формирования зон преимущественного нефте и газонакопления в Западной Сибири». - Тюмень, 1982.

53. Кулагин С.И., Лебедев М.В., Соколов A.B. Отчет о результатах поисковых работ сейсморазведочной партии №13/95-96 в Нижневартовском районе Тюменской области. Новосибирск, 1996.

54. Метод определения коэффициентов вытеснения нефти водой в лабораторных условиях. ОСТ 39-070-78.

55. Отчет о НИР «Составить комплексную научно-производственную программу работ по изучению нефтеносности пласта Ю2 Сургутского свода». Сокловский А.П. Тюмень, ЗапСибНИГНИ, 1982.

56. Отчет «Анализ геологоразведочных материалов с целью обоснования комплекса доразведочных работ на залежах с трудноизвлекаемыми запасами пласта ЮС2 Восточно-Сургутского месторождения». Авт. Каналин В.Г., Дорошенко A.A., Волков А.М и др. Тюмень, 2002.

57. Отчет «Разработка технологических систем регионального и локального прогноза нефтегазоносности с использованием волновой геодинамики Западно-Сибирского осадочного бассейна». Авт. Бочкарев B.C. и др. -Тюмень, 1994.