Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Неоднородность строения терригенных коллекторов и типы структуры их пустотного пространства

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Неоднородность строения терригенных коллекторов и типы структуры их пустотного пространства"

ииоиі1974

о*

КОРОСТ ДМИТРИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

НЕОДНОРОДНОСТЬ СТРОЕНИЯ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И ТИПЫ СТРУКТУРЫ

ИХ ПУСТОТНОГО ПРОСТРАНСТВА (на примере верхней части тюменской свиты Урненского нефтяного месторождения Западной Сибири)

Специальность 25.00.12 - геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 2 мдр 20і2

Москва 2012

005011974

Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент Калмыков Георгий Александрович доктор геолого-минералогических наук Топорков Владимир Георгиевич

Ведущая организация:

кандидат геолого-минералогических наук

Рабиц Эдуард Генрихович

ООО "Тюменский нефтяной научный центр"

Защита состоится 21 марта 2012 года в 16 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 501.001.40 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119234, Москва, Ленинские горы, МГУ, корпус «А», геологический факультет, ауд. 608.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, корпус «А», 6 этаж.

Автореферат разослан 20 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.Е. Карнюшина

Памяти моего Учителя Иванова Михаила Константиновича посвящается

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На сегодняшний день прирост запасов нефтн и газа, поддержание и увеличение добычи в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции связываются, прежде всего, с привлечением коллекторов, приуроченных к осадочным толщам смешанного состава, с частой сменой литологических типов пород по вертикали и латерали, характеризующихся существенными вторичными преобразованиями и, как следствие, сложным строением пустотного пространства.

Разработка достоверной петрофизической модели таких коллекторов, необходимой для объективной оценки продуктивности нефтегазоносных объектов, требует специальных подходов к их изучению с привлечением широкого комплекса современных методов лабораторных исследований.

К числу важнейших характеристик породы, определяющих ее фильтрационно-емкостные свойства (пористость, проницаемость, остаточную водонасыщенность), относится структура пустотного пространства. Однако существующие методы ее оценки являются полуинтегральными и основываются на предполагаемом идеальном строении пор, что приводит к многочисленным погрешностям при прогнозе петрофизических характеристик. На современном этапе изучения коллекторов представляется крайне актуальным использование уникальных исследовательских методик (различные минеральные и элементные анализы, компьютерная микротомография, электронная микроскопия и т.д.), позволяющих рассчитывать статистические параметры пустотного пространства, базируясь на реальном характере взаимоотношений отдельных компонент породы.

Объектом исследований являлись полифациальные отложения верхней части тюменской свиты (пласт Ю2) Урненского месторождения, характеризующиеся широким спектром условий формирования коллекторов, их различным вещественным составом и структурой емкостного пространства.

Цель работы: выявление закономерностей изменения основных фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) полимиктовых коллекторов тюменской свиты Урненского месторождения в зависимости от условий их формирования; выявление связей между строением пустотного пространства пород-коллекторов и их ФЕС с применением современных аналитических методов.

Основные задачи исследования:

1. Обобщение данных по геологическому строению Урненского нефтяного месторождения.

2. Детальный анализ вещественного состава и петрофизических свойств пласта Юг Урненского нефтяного месторождения. Выделение основных типов пород-коллекторов и диагностика их генезиса. Выявление влияния литологической неоднородности пласта на его ФЕС.

3. Изучение состава и свойств полимиктовых пород-коллекторов тюменской свиты, используя современные стереологические методы исследований (компьютерная микротомография (цКТ) и др.)

4. Установление закономерностей изменения ФЕС пород в зависимости от строения пустотного пространства, взаимного расположения компонентов минеральной матрицы, пустотного пространства и остаточной воды.

5. Выделение основных типов строения пустотного пространства коллекторов пласта Юг Урненского месторождения и провести их генетическую интерпретацию.

Научная новизна и практическая значимость.

1. Впервые для терригенных отложений тюменской свиты Западно-Сибирской провинции был проведен анализ представительной коллекции образцов, включающий расширенный комплекс литолого-петрофизических исследований (в т.ч., дКТ).

2. Обоснован рациональный комплекс лабораторного изучения пород смешанного состава, характеризующихся высокой степенью литологической неоднородности, позволяющий определять эффективные свойства коллекторов. Доказано, что сокращение описанного комплекса исследований повлечет за собой неучет особенностей строения отдельных частей продуктивного разреза и, как следствие, ошибки при построении моделей, подсчете запасов и выборе режимов интенсификации и разработки месторождений.

3. Результатом изучения структуры пустотного пространства пород методом цКТ стала типизация отложений по этому параметру. Впервые для изучаемого объекта была разработана система классификации и оценки качества пород-коллекторов, основанная на анализе типов строения пустотного пространства. Анализ основных ФЕС и их соотношения со строением порового пространства показал, что подобный подход может служить отдельным классификационным признаком при выделении коллекторов и определении их качества.

4. Были разработаны авторские методики интерпретации строения и состава горных пород методом цКТ, совмещенным со сканирующим микрозондовым комплексом, и изучения двух флюидов разного фазового состояния (газ/жидкость), заполняющих пустотное пространство коллекторов

5. На основании цКТ исследований обоснованы основные вещественно-структурные факторы, определяющие наличие связанной воды.

В работе защищаются следующие положения:

1. Основные типы пород-коллекторов пласта Ю2 Урпенского нефтяного месторождения формировались в различных условиях (аллювиальных и прибрежио-морских), предопределивших тип и интенсивность протекавших впоследствии вторичных преобразований и, как следствие, неоднородность строения и распределения фильтрационно-емкостных свойств пласта. Это обусловило образование коллекторов первично-реликтового и вторичного генезиса.

2. Вторичная пористость, образованная в результате частичного выщелачивания полевых шпатов и обломков пород в полимиктовых песчаниках, не вносит вклада в эффективную пористость коллекторов, поскольку связанная вода в реликтах и замещенных зернах полевых шпатов занимает весь объем пор.

3. Выделено шесть типов строения пустотного пространства: массивное, массивное неоднородное, слоистое, пятнистое, ячеистое, порфировидное, сгруппированных в две генетические группы: первично-реликтовые и вторично-преобразованные. Выделение типов пустотного пространства в разрезе позволяет проводить качественную оценку фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов.

Фактический материал и личный вклад автора.

В ходе реализации проекта «Создание лабораторного практикума для магистерской программы «Скважинные геофизические и петрофизические исследования месторождений нефти и газа» в рамках Конкурса грантов Компании ТНК-BP для профильных Высших учебных заведений Российской Федерации автор принимал непосредственное участие в интерпретации сейсмической и скважинной информации по Урненскому месторождению и, в первую очередь, при выполнении комплексных литолого-петрофизических исследованиях кернового материала.

Автором лично были выполнены работы по изучению строения пород под сканирующим электронным микроскопом (20 образцов), определение коллекторских свойств пород (пористость, проницаемость, электрических свойств, акустические характеристики) в лабораторных и пластовых условиях (42 образца), каппллярометрические исследования (21 образец), минеральные и элементные анализы (21 образец), микротомографическне исследования (съемка 25 образцов различного размера).

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 3 статьях, 1 учебном пособии. Результаты исследований докладывались на российских и международных конференциях: Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2007" (Москва, 2007); Международная конференция «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2007); 72nd EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC (Barcelona, 2011); Всероссийская научно-практическая конференции молодых ученых и специалистов «Молодые в геологии нефти и газа» (Москва, 2011); «Современные вызовы при разработке и обустройстве

месторождений нефти и газа Сибири» (Томск, 2011); Научно-практическая конференция «Суперкомпыотерные технологии в нефтегазовой отрасли» (Москва, 2010 и 2011).

Благодарности. Автор глубоко скорбит и чтит память о своем учителе, наставнике, замечательном Человеке, докторе геолого-минералогических наук, профессоре Михаиле Константиновиче Иванове, без поддержки и всесторонней помощи которого появление бы настоящей работы не состоялось.

Особую благодарность автор выражает сотрудникам кафедры, участвовавшим в работе по Гранту компании ТНК-BP: доценту Калмыкову Г.А., профессору [Бурлину IQ.K.j профессору Карнюшиной Е.Е., ассистенту Коробовой Н.И., сотрудникам кафедры Крылову О.В., Хамидуллину P.A., Полудеткиной Н.Н, Хотылеву О.В., Белохину B.C., Надежкину Д.В., Корост С.Р., а также студентам и аспирантам.

Автор выражает искреннюю признательность за неоценимую помощь, поддержку и консультации при подготовке работы: Ахманову Г.Г., Фадеевой Н.П., Конюхову А.И., Жемчуговой В.А., Кашиной Н.Л., Козловой Е.В., Яндарбиеву Н.Ш., Фролову C.B., Блиновой В.Н., Герке K.M., Япаскурту В.О., Барабошкину Е.Ю., Кощугу Д.Г., Токареву М.Ю.

Автор выражает благодарность компании ТНК-BP за предоставленные материалы в рамках «Конкурса грантов компании ТНК-BP для профильных высших учебных заведений Российской Федерации», финансовую и консультативную помощь, оказанную при проведении научно-исследовательских работ.

Автор выражает благодарность московскому научно-исследовательскому центру ООО "Технологическая компания Шлюмберже" и лично Писаренко Д.В., Спасенных М.Ю., Сафонову С.С., Богданович H.H., Мутиной А.Р. за финансовую и консультативную помощь, оказанную при проведении исследований, результаты которых легли в основу настоящей работы.

Автор глубоко признателен своей семье за огромную всестороннюю помощь на всех стадиях формирования работы.

Объем н структура работы

Диссертация общим объемом 175 страниц состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 106 рисунков, 7 таблиц. Список литературы включает 136 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Очерк геологического строения Урненского месторождения

В главе рассмотрены вопросы стратиграфии, тектоники, условий формирования и нефтегазоносности отложений тюменской свиты в пределах Урненской площади.

1.1 Геолого-геофизическая изученность. Урненское поднятие было выявлено в 1962 г. в результате сейсмических работ 2D, проводимых в Уватском районе Тюменской области. В 1970 г. Урненская площадь введена в глубокое бурение, а в 2009 г началась

эксплуатация Урненского месторождения. На сегодняшний день вся площадь месторождения покрыта съемкой ЗО. Извлекаемые запасы Урненского и соседнего Усть-Тегусского месторождений оцениваются в 80 млн. тонн.

1.2. Стратиграфия. Осадочный чехол общей мощностью около 3 км представлен здесь мезо-кайнозойскими отложениями. Нижнеюрские отложения в пределах Урненского месторождения отсутствуют, и на доюрском складчатом основании несогласно залегают песчаники и гравелиты байосса средней юры. Вышезалегающие отложения средней и верхней юры, мела, палеогена и неогена присутствуют в полном объеме и перекрыты четвертичными отложениями.

Отложения тюменской свиты представлены полимиктовыми песчаниками, чередующимися с алевролитами и аргиллитами. Все породы содержат большое количество растительных остатков. Отмечаются прослои и линзы углей, известняков и гравелитов. Для пород характерны следы оползания и смятия осадка, ходы илоедов, внутриформационные размывы.

1.3. Тектоника. Урненское месторождение находится в пределах Демьянского мегавала - структуры I порядка, линейно вытянутой в направлении с северо-запада на юго-восток. Размеры Демьянского мегавала составляют 270x80 км. В работе приведены структурные карты по основным отражающим сейсмическим горизонтам, а также разрезы, отражающие сложное строение тюменских отложений в пределах Урненского месторождения.

1.4. История геологического развития. Формирование доюрского фундамента охватывает временной интервал геологической истории от начала рифея до конца палеозоя и состоит из нескольких тектонических циклов: байкальского, салаирского, каледонского и герцинского.

Образование плитного комплекса началось в ранней юре. Большая часть изучаемой территории представляла собой в это время область холмогорий, плато и равнин со сложным, расчлененным рельефом, в пределах которых господствовали процессы денудации и эрозии. Области аккумуляции были ограничены и приурочены к наиболее погруженным частям прилегающих впадин и прогибов [Мухер, 1999].

В начале ааленского века всю территорию Западной Сибири охватила трансгрессия [Конторович, 2000], морской бассейн продвинулся с севера далеко на юг. Отступление моря в конце позднего тоара - начале аалена привело к заболачиванию территорий, с чем связано обильное углеобразование [Мухер, 1999].

В байосский век происходит некоторое увеличение мористости области осадконакопления. В это время бассейн седиментации представлял собой низменную

аккумулятивную и прибрежную равнину, временами заливаемую морем, на которой выделяется целая система дельтовых проток и каналов, а также островов, отмелей и возвышенных частей низменной аккумулятивной равнины.

В бат-раннекеловейский век продолжилось общее опускание территории. Границы солоновато-водного бассейна расширились. По пониженным участкам воды бассейна проникали во внутренние участки палеоподнятий. На значительной части этих палеоподнятий и прилегающих территориях существовала зона прибрежного мелководья с развитием эрозионных останцов, островов, отмелей, дельтовых проток, заливов и лагун.

В поздней юре происходит аридизация климата. Для второй половины оксфорда характерна новая трансгрессия, приведшая к затоплению территории. Резкое тектоническое погружение большей части Западно-Сибирской плиты, пришедшееся на первую половину волжского века, обусловило образование относительно глубоководной впадины, в пределах которой установился режим некомпенсированной седиментации, и шло накопление обогащенных биогенным материалом кремнисто-глинистых илов.

В начале мелового периода климат вновь стал гумидным. В это время формируется неокомский комплекс, представляющий собой сложно построенную клиноформную толщу дельтовых, шельфовых и склоновых отложений, которые свойственны быстроменяющейся области сопряжения суши и моря [Конторович, 2000].

В среднем-позднем апте морской бассейн вновь существенно обмелел, и на территории установился весьма мелководный морской бассейн, просуществовавший до конца эоцена. На протяжении позднего мела в Западной Сибири преобладал влажный субтропический климат.

В условиях сравнительно теплого и ровного климата в эоцен-миоцене осадконакопление осуществлялось главным образом в озерных водоемах и на аллювиальных равнинах, которые постепенно сокращаясь в размерах, просуществовали до конца неогена [Конторович, 2000]. На рубеже раннего и среднего олигоцена морской бассейн распался на систему изолированных пресноводных водоемов, установился континентальный режим осадконакопления, продолжавшийся вплоть до настоящего времени [Рудкевич, 1988]. В четвертичное время Западная Сибирь неоднократно подвергалась оледенениям [Чистяков, 2000].

1.5. Нефтегазоносность. Урненское месторождение расположено в пределах Демьянского мегавала, где основная продуктивность связана с отложениями юрской системы. В северной части мегавала продуктивными являются пласты Ю2-Ю4, южнее -пласт Ю[. Залежь в пласте Ю2 на месторождении пластовая сводовая литологически ограниченная. С запада она ограничена зоной выклинивания коллекторов, с остальных

сторон - контуром нефтсносностн. Общие размеры залежи составляют 20x10-20 км, высота - около 90 м.

Глава 2. Обзор современных представлений о строении, свойствах п методах изучения терригенных пород-коллекторов

В настоящее время весьма актуальной является задача разработки и совершенствования методик поиска и разведки залежей нефти и газа в неоднородных коллекторах. Обычно - это пласты смешанного состава, с частой сменой литологических типов пород по вертикали и многочисленными фацпальными замещениями, характеризующиеся существенными вторичными преобразованиями и сложным строением пустотного пространства [Ревва, 2006].

При петрофизических исследованиях таких отложений возникает ряд методических трудностей, связанных, прежде всего с необходимостью изучения детального минерального состава и строения породы. Традиционная геофизическая задача -выделение петротипов - переходит в задачу определения минерально-компонентного состава породы [Корост, 2009]. Такой подход существенно повышает роль литолого-петрофизического обеспечения изучения керна [Ревва, 2006, Калмыков, 2001].

Параметром, позволяющим выделить коллектор как на качественном, так и на количественном уровне, является коэффициент эффективной пористости (Кп_эфф) [Латышова, 2007; Гудок, 2007; Эланский, 2000; Ханин, 1963; Кожевников, 1999].

Количество связанной воды в пустотном пространстве терригенпого коллектора определяется рядом структурных и вещественных характеристик горной породы, обуславливающих форму связи воды и поверхности минералов. Впервые различные формы связи воды были классифицированы П.А. Ребиндером [Ребиндер, 1979; Ребиндер, 1956]. В настоящее время наиболее уточненным определением формы воды в горной породе является классификация Р.И. Злочевской [Злочевская, 1988; Королев, 1996].

При изучении характеристик, определяющих наличие связанной воды, недостаточно просто оцепить минеральный состав породы, поскольку различное стереологическое взаимоположение минеральных компонент будет приводить к изменению формы нахождения физически связанной воды на поверхности твердой фазы [Эланский, 2000]. Ввиду сложного как по составу, так и по структуре строения горной породы одним из ключевых вопросов в выделении различных типов связанной воды будет являться установление структурного и вещественного состава породы [Логвиненко, 1986].

Большинство как прямых (например, экстракционно-дистилляционная отгонка воды и нефти на аппарате Закса или Дина-Старка [Орлов, 1979]), так и косвенных (измерение

капиллярных давлений [Богомолова, 1975; Гудок, 1970; Семенович, 1978], центрифугирование [Коцеруба, 1970; Орлов, 1975; Hoffman, 1963]) методов определения остаточной воды описывают ее количественное содержание. При этом установление структурно-вещественных параметров, обусловливающих наличие неизвлекаемой воды (рассеянный глинистый материал, субкапилляры, углы пор, тупиковые поры), практически не решается. Другими словами, измеряется интегральная характеристика породы без установления параметров, определяющих описываемое свойство породы.

Существующие методики изучения структуры пустотного пространства горных пород позволяют оценить вклад пор или поровых каналов определенного размера в общий объем пустот [Brown, 1951; Calhoun, 1949; Morrow, 1970, 1979; Purcell, 1949; Дерягин, 1989]. Анализ получаемых данных позволяет соотнести объем воды, приуроченный к пустотам определенного типа: к межзерновым порам, капиллярным каналам, внутренней пористости глинистому цементу. Однако такой подход, основанный на предполагаемом идеальном строении пустотного пространства, не позволяет оценить морфологические и вещественные особенности строения породы.

В связи с этим, возникает необходимость применения альтернативного метода изучения остаточной воды в пустотном пространстве пород, позволяющем оценить как количество воды, так и выявить параметры строения породы, ее определяющие.

На сегодняшний день наиболее представительным методом, с помощью которого можно охарактеризовать состав горной породы и строение пустотного пространства, является компьютерная микротомография. Многочисленные работы [Dvorkin, 2008; Bakke, 1997; Biswal, 1999; Lebedev, 2009] по цифровому моделированию коллекторов посвящены, в первую очередь, разработке численных методов, позволяющих расчетным способом получать фильтрационно-емкостные и упругие свойства горных пород. Учитывая возможность определения состава и структуры породы, открывается возможность оценки распределения остаточной воды в пустотном пространстве [0геп, 2002; Turner, 2004].

Глава 3. Лнтолого-петрофнзическая характеристика пласта Ю2 скважины 47 Урпенского месторождения

3.1. Строение. Пласт Юг тюменской свиты в скв. Урненская-47 залегает на глубине 2485-2503 м, керном охарактеризован в 3 интервалах, в которых выделено 3 пачки (рис. 1).

Пачка 1 (3,84 м) построена двумя трехчленными циклитами. Первый из них сложен нефтенасьиценными песчаниками линзовидно-косослоистыми, содержащими углистый растительный детрит (УРД). Выше - неравномерно нефтенасыщенные песчано-алевролитовые ритмиты волнисто-слоистые, перекрытые в кровле темно-серыми

аргиллитами. Второй циклит залегает по неровной границе и выполнен ритмнтамн алевролитовыми, аргиллитовыми п алевритово-глиннстымис линзовидкой слоистостью.

Пачка II (2,37 м) включает 2 циклита песчаного состава. Неравномерно насыщенные песчаники пиритизированы, текстура их косо-линзовидная, косоволнистая, реже горизонтальная, содержат интракласты осадочных пород и фрагменты раковин двустворок. В верхней части встречаются углистые разности.

Пачка III (5,85 м) объединяет 6 циклитов толщиной от 0,15 м до 2,02 м. Нижняя песчаная часть пачки (цик. 1-4) неравномерно нефтенасыщена. Верхние 2,5 м сложены интенсивно насыщенными известковистыми песчаниками, обогащенными УРД, с фрагментами двустворок, иногда белемнитов. В 5-м циклите преобладают нефтенасыщенные песчаники с глинистым цементом, с косой, косоволнистой текстурой, нарушенной биотурбацией, с белемнитами в средней части. Верхняя глинистая часть пачки (циклит 6) сложена аргиллитами с конкрециями пирита, в ее основании присутствуют маломощные песчаники гравелистые.

Такое строение разреза песчаного пласта Юг указывает на его прибрежно-морской генезис. Пески 1 пачки накапливались в пределах сильно подвижного мелководья и могли формировать различные крупные аккумулятивные формы (бары, косы). Седиментация песков II и III пачек происходила на участках малоподвижного мелководья.

3.2. Основные типы пород. В пределах изучаемого интервала тюменской свиты для 29 образцов было проведено микроскопическое описание.

Микротекстура песчаников неупорядоченная, неясная, с различными видами косой, волнистой и линзовидно-волнистой слоистости, отмечаются прослои, обогащенные пиритом или глинистым материалом. В некоторых породах также присутствует тонкий раковинный детрит размером от 0,8-0,9х0,12-0,15 мм до 7-8x0,5 мм.

Структура песчаников обломочная мелкопесчаная и средне-мелкопесчаная, размер зерен составляет 0,03-0,4 мм, Мс1= 0,11-0,23 мм. Сортировка обломочного материала хорошая, редко средняя. Зерна полу- и хорошо окатанные, реже угловатые. Контакты между зернами протяженные, реже точечные, встречаются также конформные.

Количество обломочной части достигает 90-95%, а в случае карбонатных песчаников -60-77%. Среди зерен преобладают обломки пород (38-57%), кварц (20-40%) и полевые шпаты (15-30%), в небольшом количестве присутствуют также слюды (1-2%) и УРД (13%). Акцессорные минералы - сфен, эпидот, турмалин, силлиманит, реже анатаз, циркон, роговая обманка, единично встречаются пироксен и гранат. Аутигенные минералы представлены альбитом, хлоритом, пиритом, кальцитом и сидеритом. Пирит образует микроконкреции диаметром до 0,4 мм.

С ■НУ

Шт

SSsä

ШШШшш

¡(fel

+

Характер

переслаивания

||УП>уЛ. « 4ll\fC KVp'J ('■ I

^ «

"H? „•tí

; а ÍI її

S*'

1 Імі.к-apí

ф

Ікі.*и|Н> ІІчі.кар(і

^ п

.¿г

ж

f Ivre

Ошісіішіс пачек

№

H

проник h оіооре керна _

Рис. 1. Сводный петрофизический планшет пласта Ю2, скв. Урнен

В песчанмках преобладает цементация за счет соприкосновения зерен. В минеральном составе цемента глинистый цемент пленочно-порового типа составляет 3-10%, порово-пленочный битумный - 2-4%. Иногда песчаники содержат карбонатный порово-базальный цемент (до 20-40%). Единично вокруг зерен наблюдаются опаловые крустификационные оторочки (h=0,03 мм).

В песчаниках развиты в большом количестве первичные межзерновые поры неправильной формы d = 0,01-0,1 мм. Присутствуют вторичные пустоты, образовавшиеся за счет разрушения ряда зерен полевых шпатов. В песчаниках с карбонатным цементом отмечаются редкие мелкие пустоты d = 0,02-0,05 мм внутри кальцитового цемента.

По данным рентгенофазового анализа (РФА) в породах преобладают агрегаты каолинита и гидрослюды при незначительном присутствии хлорита и смешаннослойных минералов. Вверх по разрезу пласта Юг содержание каолинита падает от 35% до 15%; содержание гидрослюды увеличивается от 35% до 70%.

3.3. Петрофизическая характеристика пород пласта Юг была проведена для коллекции из 42 стандартных цилиндрических образцов в интервале 2485-2503 м, которые включали в себя определение коэффициентов открытой пористости (Кп), абсолютной проницаемости (Кпр), остаточной водонасыщенности (Кво), плотности, удельного электрического сопротивления, скорости распространения упругих акустических волн.

Полученные данные позволили в полной мере охарактеризовать изменение ФЕС пласта Юг, что отражает его литологическую неоднородность, определяемую условиями формирования толщи. По классификации A.A. Ханина коллекторы относятся к II-V типам.

3.4. Петрофизическая интерпретация разреза пласта К>2 скв. Урненская-47

Анализ распределения литологических неоднородностей изучаемого пласта и ее

влияния на ФЕС отложений позволил выделить четыре основных интервала разреза, характеризующихся индивидуальным характером распределения ФЕС, а также различным генетическим предпосылкам, обуславливающим эти свойства.

Направленное изменение ФЕС в первом интервале (2495,5-2498,2 м) связано со сменой прирусловых фаций русловыми, о чем свидетельствуют изменения в структуре (вверх по разрезу увеличивается Md, улучшается сортированность и окатанность) и текстуре пород (в нижней части неясная, прерывисто-волнистая, линзовидно-волнистая, с редкими элементами ряби волнений текстура сменяется полого-косослоистой, либо приобретая неупорядоченный массивный характер).

Эффективные коллекторские свойства песчаников второго интервала (2491,9-2493,9 м) в существенно большей степени зависят от вторичных изменений пород, происходивших в ходе их постседиментационных преобразований. Текстурная неоднородность, вызванная

значительной биотурбацией отложений, привела к различной интенсивности протекавших в пределах интервала диагенетических и постдиагенетических преобразований. В первую очередь, эти преобразования коснулись пустотного пространства коллектора. Вторичные глинистые минералы, а также реликты зерен ПШ и обломков пород в наибольшей степени определяют количество связанной воды в пределах данного интервала.

Главным фактором, контролирующим ФЕС пород третьего интервала (2488,5-2491,9 м), является развитие аутигенного карбонатного цемента, связанного с переотложением нормальных морских карбонатов, источником которых служил захороненный раковинный детрит. Карбонаты облегчены из-за поступления метана из нижележащих угленосных горизонтов.

Лучшие ФЕС четвертого интервала (2487,1-2488,5 м) определяются структурными особенностями этих песчаников: Md=0,15-0,19 мм, сортированное™ обломочного материала средняя, зерна полу и хорошо окатанные, глинистого цемента не более 5-10%. Текстура пород массивная, неясно косослоистая, редко нарушенная биотурбацией.

Таким образом, на изменение ФЕС изучаемого разреза оказывают влияния: первичные текстуры пород (чем ниже упорядоченность, тем хуже ФЕС); нарушение текстур биотурбацией (это приводит к неравномерному протеканию вторичных процессов в пределах толщи); наличие, количество и степень распространения аутигенного карбонатного цемента (редукция пустотного пространства и усложнение его морфологии); постседиментационные преобразования полевых шпатов (образование вторичных глинистых минералов).

Глава 4. Применение компьютерной рентгеновской мнкротомографни (цКТ) для изучения строения, состава и свойств пород-коллекторов

4.1 Основы цКТ. Начало активного применения компьютерной томографии связано с изобретениями американского физика Алана Кормака и английского инженера-физика Годри Хаунсфилда из компании EMI Ltd [Cormack, 1963, 1964; Hounsfield, 1973]. В 1979 году Кормак и Хаунсфилд были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине "за разработку компьютерной томографии".

Изучение образцов с помощью метода компьютерной рентгеновской микротомографии в рамках данной работы производилось с помощью микротомографа SkyScan-1172. Принцип работы системы основан на получение множественных рентгеновских теневых изображений объекта с различных углов, что обеспечивается вращением объекта на прецизионном предметном столике. Из теневых изображений реконструируются изображения в поперечном сечении объекта при помощи

модифицированного алгоритма Фелдкампа [РеЫкатр, 1984], посредством которого создается изображение внутренней микроструктуры и плотности по выбранной высоте в трансмиссионных изображениях. На получаемых рентгеновских сечениях образца более темному цвету соответствует меньшая рентгеновская плотность среды (черный цвет соответствует пустотам, как наименее плотным средам), а более светлому - большая.

4.2 Интерпретация компонентного состава пород-коллекторов по данным /иКТ. В ходе проведения исследований была разработана методика сопоставления плотностных рентгеновских изображений с картами распределения элементов в лучах характеристического рентгеновского излучения [Корост, 2010], проводимого на микрозондовом комплексе на базе растрового (сканирующего) электронного микроскопа <Оео1 ^М-6480ЬУ» с комбинированной системой рентгеноспектрапьного микроанализа.

На основе результатов интерпретации карт распределения элементов и сопоставления их с данными цКТ, создавались объемные 30 модели породы, позволяющие проводить стереологический анализ строения горной породы и оценивать характер взаимоотношения ее отдельных компонент (рис. 2).

4.3 Выделение структурных параметров, определяющих наличие остаточной воды. Помимо сканирования сухих образцов пород, когда поровое пространство занято воздухом, либо твердыми продуктами окисления нефти, производилась съемка образцов полностью или частично насыщенных моделью пластовой воды.

Разрешающая способность метода по плотности позволяет разделить поровое пространство на две составляющие: поры, заполненные водой, и поры, заполненные воздухом, т.е. пустые. Съемки производились в несколько стадий: съемка сухого образца, полностью насыщенного водой образца и характеризующегося наличием остаточной воды.

Для песчаников продуктивного пласта Юг тюменской свиты было установлено, что основной объем остаточной воды (около 40-50%) связан в них с наличием порово-пленочного глинистого цемента. Относительно небольшая часть остаточной воды формируется за счет морфологии порового пространства: вода приурочена к узким капиллярам (до 10%), а также фиксируется в тупиковых каналах и углах пор (до 5-7%). Отдельно рассматривалась остаточная вода, связанная с вторичным поровым пространством, образованным за счет растворения и/или пелитизации полевых шпатов. Анализ результатов цКТ съемки показал, что до 30-40% остаточной воды, зафиксированной в межзерновом пространстве пород-коллекторов пласта Юг тюменской свиты, также связано с вторичным поровым пространством, образованным за счет выщелачивания зерен полевых шпатов и/или их пелитизации. Связанная вода практически полностью заполняет объем пор в реликтах и замещенных зернах полевых шпатов (рис. 3).

Пустотное пространство Щ Карбонатный цемент Щ Глинистый цемент Л Аутогенные минералы

Рис. 2. Пример объемной модели карбонатизированного песчаника

Рис. 3. Выделение вторичной пористости, образованной за счет выщелачивания зерен полевых шпатов методами (I) компьютерной микротомографии и (II) растровой электронной микроскопии. (III) Увеличенный фрагмент плотностного томографического сечения образца 246, характеризующегося наличием остаточной воды: а) вода, связанная с пленочным глинистым цементом и обломочными зернами; б) вода, связанная с дисперсными глинистыми сростками, заполняющими межзерновое пространство; вода, удерживаемая в в) узких капиллярах, г)тупиковых каналах и д)углах пор

4.2 Возможности применения цКТ для изучения пород-коллекторов. Для проведения цКТ исследований пород, представляющих разрез пласта Ю2, вскрытого скважиной Урненская-47, были отобраны образцы, на которых уже были проведены капиллярометрические исследования.

Разрешение цКТ срезов для образцов диаметром 30 мм оказалось достаточно для оценки структурно-морфологических признаков и получения дополнительной статистической информации на детальном уровне.

Также как и при классическом описании при цКТ исследованиях, было выделено постепенное упорядочивание текстур, уменьшение доли и толщины отдельных глинистых прослоев, увеличение числа крупных пор и высокопористых зон. Однако в случае, когда текстурные неоднородности не столь контрастны, благодаря стереологичности метода, строение породы можно изучить, основываясь на распределении отдельных зерен и кристаллов рентгеноконтрастных минералов. Такие минералы, имея высокую плотность, в любом потоке будут в первую очередь выпадать в осадок и тем самым маркировать собой направление седиментации и отдельные текстурные элементы. Аутигенные тяжелые минералы, такие как пирит, будут образовываться в рамках уже сформированной текстуры, ориентировано по ней, тем самым подчеркивая внутреннее строение породы.

С помощью метода цК'Г были выделены отдельные следы биотурбации, значительно влияющие на коллекторские свойства отложений, характеризующихся значительной карбонатизацией пустотного пространства. Были отмечены отдельные линзы и участки, в пределах которых карбонатный цемент практически отсутствует. С помощью трехмерной визуализация таких участков удалось установить, что такие зоны связаны с результатами жизнедеятельности илоедов и представляют собой их погребенные ходы.

Применение метода цКТ открывает широкие возможности для изучения ихноофаций и сопоставления их со структурами, образующимися в современных осадках.

Описываемые подходы к выявлению внутреннего строения образцов может применяться не только для непосредственно седиментологического изучения пород, но и для контроля сплошности и целостности образцов.

Разрешение цКТ срезов для образцов диаметром 10 мм достаточно для оценки строения пустотного пространства, изучения отдельных минеральных компонентов и получения дополнительной статистической информации.

Использование компьютерной микротомографии (исключительное или в составе комплекса исследований) будет эффективно: а) в качестве метода в комплексе петрофизических исследований для настройки ГИС; б) при петрофизическом изучении разрезов (отдельных горизонтов и целых скважин), охарактеризованных лишь образцами

шлама, отдельными сколами, образцами, отобранными из стенок скважины или другими типами нестандартных образцов; в) при исследованиях структуры и свойств пород с несколькими типами пустотного пространства, особенностей взаимоотношений разных типов пористости, специфики фильтрации в таких породах, соотношений объемов пустот разного генезиса, их вкладов в интегральные значения петрофизических параметров; г) при изучении уникальных образцов или коллекций, когда дезинтеграция материала для получения петрофизического параметра стандартными методами недопустима; д) для контроля качества и представительности образцов; для оценки наличия скрытых дефектов или неоднородностей и определения пригодности образца для конкретного лабораторного эксперимента; в палеонтологических/стратиграфических работах, когда извлечение остатков фауны или флоры из образцов затруднено.

Глава 5. Классификация строения пустотпого пространства терригспных пород-коллекторов па основании данных рКТ

При изучении автором большого объема образцов методом цКТ оказалось возможным провести их классификацию и ввести новые качественные параметры при описании пород-коллекторов. Для введения нового качественного параметра, характеризующего ФЕС породы, были построены модели пустотного пространства для каждого изучаемого образца. Полученные модели были типизированы с точки зрения морфологии и степени связанности пустотного пространства (рис. 4): а) массивное - равномерное развитие пустот; Ь) массивное неравномерное - равномерное развитие пустот, отмечаются зоны отсутствия пустотного пространства; с) слоистое - неравномерное развитие пустот, что определяется ориентированным развитием зон цементации, перемыва и уплотнения; (1) ячеистое - неравномерное развитие пустот. Участки относительного хорошего развития пустот, соединенные посредством единичных каналов, чередуются с зонами их отсутствия; е) пятнистое - неравномерное развитие пустот. Участки развития пустот соединены в меньшей степени или не сообщаются вовсе; 0 норфировидное - единичные пустоты.

Строение пустотного пространства будет напрямую влиять на ФЕС коллекторов. В рамках изучаемого разреза Урнеиского месторождения пе-реход от порфиро-вмдного строения, характеризующегося малым количеством разобщенных пустот, к массивному, отражающему большой объем пустот и их высокой связанности, сопровождается повышением Кп и Кпр и в то же время понижением Кво и параметра пористости.

Массивное неравномерное

Слоистое

Первично-реликтовые

Массивное _

Рис. 4. Схемы строения выделенных типов пустотного пространства

20

Ячеистое

Вторично-преобразованные

Порфировидное

• • * / * •

• \ л • • ф •

N. * •

Описанный подход выделения типа строения пустотного пространства основан, прежде всего, на индивидуальном восприятии полумаемых моделей исследователем, занимающимся их анализом. Однако такой подход не будет достаточно универсальным, и, в тоже время, может содержать неточности, в силу субъективности восприятия отдельных моделей. С целью минимизации ошибок и универсализации способа ранжирования получаемых моделей пустотного пространства, для каждого отдельного образца был рассчитан коэффициент Average Connection Number [Al-Kharusi, 2007] - параметр, описывающие степень связанности пустотного пространства.

Сопоставление рассчитанного коэффициента average coordination number с выделенными типами пустотного пространства (рис. 5) указывает на принципиальную возможность использования такого коэффициента, описывающего связанность пустотного пространства коллектора, как критерий выделения типа строения пустот.

а Л Ь

R2 = 0.8851 „ ®

t

/,/ / /

V

т

<f

Рис. 5. Сопоставление коэффициента $

Average Connection Number с выделенными ? типами строения пустотного пространства и лабораторными |«

определениями проницаемости и параметра пористости лабораторными г методами и методом иКТ

Генетически выделенные типы пустот относятся к двум основным уровням их формирования. К реликтово-первичному типу отнесены такие типы пустотного пространства, морфология и геометрические параметры которых заложились в процессе седиментогенеза; они в меньшей мере претерпели преобразование в процессе постседиментационных преобразований породы. Это коллекторы с массивной, массивной неоднородной и слоистой структурой пустотного пространства.

В группу вторично-преобразованных включены те типы пустотного пространства, в которых морфология и геометрические параметры обусловлены влиянием

постседиментационпых процессов, протекающих в пределах толщи (вторичное цементообразование, выщелачивание и замещение обломочной части пород). К таким типам структур пустотного пространства относятся пятнистая, ячеистая и порфировидная структуры.

Заключение

В результате выполнения широкого комплекса лабораторных литологических и петрофизических исследований были установлены строение и генезис пласта Юг тюменской свиты Урненского нефтяного месторождения. Установлено, что ФЕС пород-коллекторов в изучаемом разрезе изменяются по пласту неравномерно и контролируются как первичными седимеитаиионными факторами, так и постседиментационными преобразованиями.

Было доказано, что вторичная пористость в породах-коллекторах пласта Ю2, образованная в результате частичного растворения и/или замещения полевых шпатов и обломков пород, не вносит вклада в эффективное пустотное пространство и контролирует до 40% объема связанной воды.

Проведенные микротомографические исследования пород-коллекторов позволили создать и апробировать следующие методические наработки: интерпретацию минерального состава пород по данным рКТ, а также изучение положения различных по фазовому составу флюидов в пределах пустотного пространства. Были выработаны различные аспекты применения и вовлечения компьютерной микротомографии в комплекс лабораторных исследований при разведке и разработке месторождений УВ. Полученные результаты позволяют достичь нового уровня знаний и понимания строения пород-коллекторов, ранее недоступного для исследователей.

Предложена классификация пород-коллекторов по типу строения их пустотного пространства. Предложенная типизация имеет большие перспективы развития в области оценки качества коллекторов и выявления их генетических характеристик.

Предложенные автором разработки активно внедряются нефтяными компаниями, а также ведущими исследовательскими центрами во всем мире. Выработанные принципы моделирования, интерпретации и оценки стереологических моделей пород-коллекторов являются основой для физико-математических разработок, позволяющих проводить компьютерное моделирование различных физических свойств пород-коллекторов.

Список опубликованных работ по теме диссертации

В научных журналах

1. Корост Д.В., Капмыков Г.А., Решетов Е.В., Белохин B.C. Петрофизическое обеспечение интерпретации комплекса геофизических исследований скважин на базе спектрометрического гамма-каротажа // Вестник Московского Университета, серия 4 «Геология», №2,2009. С. 68-74

2. Корост Д.В., 'Калмыков: Г.А., Япаскурт В О., | Иванов M.K. [ Применение компьютерной микротомографии для изучения строения терригенных коллекторов // Геология нефти и газа, №2,2010. С. 36-42.

3. Хатдуллин P.A., Калмыков Г.А., Корост Д.В., Асташкин Д.А. Исследование изменения параметра пористости при переходе от лабораторных условий к пластовым // Вестник Московского Университета, серия 4 «Геология», №3,2009. С. 55-58

Учебные пособия

4. | Иванов М.К.,| Калмыков Г.А., Белохин B.C., Корост Д.В., Хамидуллин P.A. Лабораторные методы петрофизических исследований кернового материала // Учебное пособие в 2-х книгах. Книга 2, 128 стр. - Москва, Из-во МГУ, 2008

В материалах и тезисах научныйх конференций и совещаний

5. Герке K.M., Корост Д.В. Применение высокопроизводительных вычислительных методов для определения свойств пород-коллекторов // Научно-практическая конференция «Суперкомпьютерные технологии в нефтегазовой отрасли». МГУ, Москва, 2011

6. Карсанина М.В., Васильев Р.В., Герке K.M., Корост Д.В. Статистически-морфологическое описание, моделирование и реконструкция структуры пород-коллекторов// Научно-практическая конференция «Суперкомпьютерные технологии в нефтегазовой отрасли». МГУ, Москва, 2011

7. Корост Д.В. Исследование старения и свойств пород-коллекторов методом компьютерной микротомографии // Всероссийская научно-практическая конференции молодых ученых и специалистов «Молодые в геологии нефти и газа». ВНИГНИ, Москва, 2011

8. Корост Д.В., Калмыков Г.А., Ахманов Г.Г. Рентгеновская микротомография: новые перспективы изучения пород-коллекторов // Научно-практическая конференция «Современные вызовы при разработке и обустройстве месторождений нефти и газа Сибири». Томск, 2011

9. Korost D. V., Kalmykov G.A., Yapaskurt O. V., Ivanov MX. [Application of nCT for study of residual water in reservoir pore space // EAGE 72nd Conference & Exhibition Abstract -Barcelona, Spain, 14 - 17 June 2010

Подписано в печать:

17.02.2012

Заказ № 6692 Тираж - 120 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Корост, Дмитрий Вячеславович, Москва

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М.В. Ломоносова Геологический факультет Кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых

61 12-4/80

На правах рукописи

КОРОСТ ДМИТРИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

НЕОДНОРОДНОСТЬ СТРОЕНИЯ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И ТИПЫ СТРУКТУРЫ ИХ ПУСТОТНОГО ПРОСТРАНСТВА (на примере верхней части тюменской свиты Урненского нефтяного месторождения Западной

Сибири)

Специальность 25.00.12 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-

минералогических наук

Научный руководитель: доцент, кандидат технических наук Калмыков Георгий Александрович

Москва, 2012 г.

Введение

Оглавление

з

Глава 1. Очерк геологического строения Урненского месторождения...................7

1.1 Геолого-геофизическая изученность.........................................................7

1.2 Стратиграфия..............................................................................................9

1.3 Тектоника...................................................................................................16

1.4 История геологического развития............................................................25

1.5 Нефтегазоносность...................................................................................29

Глава 2. Обзор современных представлений о строении и свойствах

терригенных пород-коллекторов и методах их изучения.......................33

2.1 Основные подходы к изучению ФЕС сложнопостроенных пород-коллекторов ...............................................................................................33

2.2 Эффективная пористость, как основная характеристика коллектора ..34

2.3 Состав и строение пород коллекторов, методы изучения.....................42

Глава 3. Изучение отложений пласта Юг скважины 47 Урненского

месторождения..........................................................................................48

3.1 Строение ..................................................................................................48

3.2 Основные типы пород..............................................................................58

3.3 Литофациальное строение......................................................................67

3.4 Петрофизическая характеристика коллекторов.....................................69

3.5 Литолого-петрофизическая характристика пласта Ю2...........................85

Глава 4. Применение компьютерной рентгеновской микротомографии (рКТ) для изучения строения, состава и свойств пород-коллекторов....................97

4.1 Основы рКТ...............................................................................................97

4.2 Интерпретация результатов рКТ для оценки компонентного состава пород-коллекторов..................................................................................104

4.3 Выделение структурных параметров, определяющих наличие остаточной воды......................................................................................110

4.4 Возможности применения рКТдля изучения пород-коллекторов.......116

4.4.1 Изучение стандартных образцов (диаметром 30 мм)...........116

4.4.1.1 Изучение неоднородностей и контроль качества.....127

4.4.1.2 Трехмерные реконструкции останков организмов и

следов их жизнедеятелоьности................................131

4.4.2 Изучение специальных образцов (диаметром 10 мм)............135

Глава 5. Классификация строения пустотного пространства терригенных пород-коллекторов на основании данных рКТ.................................................151

5.1 Типы строения пустотного пространств................................................151

5.2 Опробование и поверка предложенной классификации......................157

5.3 Генетическая интерпретация типов строения пустотного пространства.........................................................................................163

Заключение............................................................................................................165

Список опубликованных работ по теме диссертации....................................166

Список литературы...............................................................................................167

Памяти моего Учителя Иванова Михаила Константиновича

посвящается

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. На сегодняшний день прирост запасов нефти и газа, поддержание и увеличение добычи в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции связываются, прежде всего, с привлечением коллекторов, приуроченных к осадочным толщам смешанного состава, с частой сменой литологических типов пород по вертикали и латерали, характеризующихся существенными вторичными преобразованиями и, как следствие, сложным строением пустотного пространства.

Разработка достоверной петрофизической модели таких коллекторов, необходимой для объективной оценки продуктивности нефтегазоносных объектов, требует специальных подходов к их изучению с привлечением широкого комплекса современных методов лабораторных исследований.

К числу важнейших характеристик породы, определяющих ее фильтрационно-емкостные свойства (пористость, проницаемость, остаточную водонасыщенность), относится структура пустотного пространства. Однако существующие методы ее оценки являются полуинтегральными и основываются на предполагаемом идеальном строении пор, что приводит к многочисленным погрешностям при прогнозе петрофизических характеристик. На современном этапе изучения коллекторов представляется крайне актуальным использование уникальных исследовательских методик (различные минеральные и элементные анализы, компьютерная микротомография, электронная микроскопия и т.д.), позволяющих рассчитывать статистические параметры пустотного пространства, базируясь на реальном характере взаимоотношений отдельных компонент породы.

Объектом исследований являлись полифациальные отложения верхней части тюменской свиты (пласт Юг) Урненского месторождения, характеризующиеся широким спектром условий формирования коллекторов, их различным вещественным составом и структурой емкостного пространства.

Цель работы: выявление закономерностей изменения основных фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) полимиктовых коллекторов тюменской свиты Урненского месторождения в зависимости от условий их формирования;

выявление связей между строением пустотного пространства пород-коллекторов и их ФЕС с применением современных аналитических методов.

Основные задачи исследования:

1. Обобщение данных по геологическому строению Урненского нефтяного месторождения.

2. Детальный анализ вещественного состава и петрофизических свойств пласта Юг Урненского нефтяного месторождения. Выделение основных типов пород-коллекторов и диагностика их генезиса. Выявление влияния литологической неоднородности пласта на его ФЕС.

3. Изучение состава и свойств полимиктовых пород-коллекторов тюменской свиты, используя современные стереологические методы исследований (компьютерная микротомография (рКТ) и др.)

4. Установление закономерностей изменения ФЕС пород в зависимости от строения пустотного пространства, взаимного расположения компонентов минеральной матрицы, пустотного пространства и остаточной воды.

5. Выделение основных типов строения пустотного пространства коллекторов пласта Юг Урненского месторождения и провести их генетическую интерпретацию.

Научная новизна и практическая значимость.

1. Впервые для терригенных отложений тюменской свиты Западно-Сибирской провинции был проведен анализ представительной коллекции образцов, включающий расширенный комплекс литолого-петрофизических исследований (в т.ч., рКТ).

2. Обоснован рациональный комплекс лабораторного изучения пород смешанного состава, характеризующихся высокой степенью литологической неоднородности, позволяющий определять эффективные свойства коллекторов. Доказано, что сокращение описанного комплекса исследований повлечет за собой неучет особенностей строения отдельных частей продуктивного разреза и, как следствие, ошибки при построении моделей, подсчете запасов и выборе режимов интенсификации и разработки месторождений.

3. Результатом изучения структуры пустотного пространства пород методом рКТ стала типизация отложений по этому параметру. Впервые для изучаемого объекта была разработана система классификации и оценки качества пород-коллекторов, основанная на анализе типов строения пустотного пространства. Анализ основных ФЕС и их соотношения со строением порового пространства показал, что подобный подход может служить отдельным классификационным признаком при выделении коллекторов и определении их качества.

4. Были разработаны авторские методики интерпретации строения и состава горных пород методом рКТ, совмещенным со сканирующим микрозондовым

комплексом, и изучения двух флюидов разного фазового состояния (газ/жидкость), заполняющих пустотное пространство коллекторов

5. На основании рКТ исследований обоснованы основные вещественно-структурные факторы, определяющие наличие связанной воды.

В работе защищаются следующие положения:

1. Основные типы пород-коллекторов пласта Юг Урненского нефтяного месторождения формировались в различных условиях (аллювиальных и прибрежно-морских), предопределивших тип и интенсивность протекавших впоследствии вторичных преобразований и, как следствие, неоднородность строения и распределения фильтрационно-емкостных свойств пласта. Это обусловило образование коллекторов первично-реликтового и вторичного генезиса.

2. Вторичная пористость, образованная в результате частичного выщелачивания полевых шпатов и обломков пород в полимиктовых песчаниках, не вносит вклада в эффективную пористость коллекторов, поскольку связанная вода в реликтах и замещенных зернах полевых шпатов занимает весь объем пор.

3. Выделено шесть типов строения пустотного пространства: массивное, массивное неоднородное, слоистое, пятнистое, ячеистое, порфировидное, сгруппированных в две генетические группы: первично-реликтовые и вторично-преобразованные. Выделение типов пустотного пространства в разрезе позволяет проводить качественную оценку фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов.

Фактический материал и личный вклад автора.

В ходе реализации проекта «Создание лабораторного практикума для магистерской программы «Скважинные геофизические и петрофизические исследования месторождений нефти и газа» в рамках Конкурса грантов Компании ТНК-ВР для профильных Высших учебных заведений Российской Федерации автор принимал непосредственное участие в интерпретации сейсмической и скважинной информации по Урненскому месторождению и, в первую очередь, при выполнении комплексных литолого-петрофизических исследованиях кернового материала.

Автором лично были выполнены работы по изучению строения пород под сканирующим электронным микроскопом (20 образцов), определение коллекторских свойств пород (пористость, проницаемость, электрических свойств, акустические характеристики) в лабораторных и пластовых условиях (42 образца), капиллярометрические исследования (21 образец), минеральные и элементные анализы (21 образец), микротомографические исследования (съемка 25 образцов различного размера).

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 3 статьях, 1 учебном пособии. Результаты исследований докладывались на российских и международных конференциях: Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2007" (Москва, 2007); Международная конференция «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2007); 72nd EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC (Barcelona, 2011); Всероссийская научно-практическая конференции молодых ученых и специалистов «Молодые в геологии нефти и газа» (Москва, 2011); «Современные вызовы при разработке и обустройстве месторождений нефти и газа Сибири» (Томск, 2011); Научно-практическая конференция «Суперкомпьютерные технологии в нефтегазовой отрасли» (Москва, 2010 и 2011).

Благодарности. Автор глубоко скорбит и чтит память о своем учителе, наставнике, замечательном Человеке, докторе геолого-минералогических наук, профессоре Михаиле Константиновиче Иванове, без поддержки и всесторонней помощи которого появление бы настоящей работы не состоялось.

Особую благодарность автор выражает сотрудникам кафедры, участвовавшим в работе по Гранту компании ТНК-BP: доценту Калмыкову Г.А., профессору [ Бурлину Ю.К.] профессору Карнюшиной Е.Е., ассистенту Коробовой Н.И., сотрудникам кафедры Крылову О.В., Хамидуллину P.A., Полудеткиной Е.Н, Хотылеву О.В., Белохину B.C., Надежкину Д.В., Корост С.Р., а также студентам и аспирантам.

Автор выражает искреннюю признательность за неоценимую помощь, поддержку и консультации при подготовке работы: Ахманову Г.Г., Фадеевой Н.П., Конюхову А.И., Жемчуговой В.А., Кашиной Н.Л., Козловой Е.В., Яндарбиеву Н.Ш., Фролову С.В., Блиновой В.Н., Герке K.M., Япаскурту В.О., Барабошкину Е.Ю., Кощугу Д.Г., Токареву М.Ю.

Автор выражает благодарность компании ТНК-BP за предоставленные материалы в рамках «Конкурса грантов компании ТНК-BP для профильных высших учебных заведений Российской Федерации», финансовую и консультативную помощь, оказанную при проведении научно-исследовательских работ.

Автор выражает благодарность московскому научно-исследовательскому центру ООО "Технологическая компания Шлюмберже" и лично Писаренко Д.В., Спасенных М.Ю., Сафонову С.С., Богданович H.H., Мутиной А.Р. за финансовую и консультативную помощь, оказанную при проведении исследований, результаты которых легли в основу настоящей работы.

Автор глубоко признателен своей семье за огромную всестороннюю помощь на всех стадиях формирования работы.

1 ОЧЕРК ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ УРНЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1.1 Геолого-геофизическая изученность

Полномасштабные геолого-геофизические исследования на территории

Западной Сибири начаты в 1947 году. С целью поисков нефтяных и газовых месторождений в районе Демьянского мегавала, к которому приурочено Урненское месторождение, являющееся объектом исследования автора, были проведены региональные геолого-геоморфологические, аэромагнитные, гравиметрические съемки масштаба 1:1000000. В период с 1958 по 1964 годы на территории Демьянского свода геофизическими предприятиями Ханты-Мансийского треста выполнены разномасштабные съемки, позволившие выявить ряд локальных структур (Пойкинская, Лямпинская и др).

В 1962 году в Сургутском районе Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО) и в Уватском районе Тюменской области сейсмопартией 43/62 в результате работ методом отраженных волн по двухточечной системе по рекам Демьянка и Урна было установлено западное крыло и сводовая часть Урненского поднятия.

Непосредственно на территории Урненского месторождения поиски структур-ловушек нефти и газа были начаты в 1969-1970 гг. работами сейсмопартии 20/69-70. Сейсморазведочные работы проводились в пределах Урненского куполовидного поднятия, осложняющего северную часть Демьянского мегавала. По результатам выполненных работ выявлены и подготовлены к глубокому бурению две структуры: Урненская и Усановская.

Урненская площадь введена в глубокое бурение в 1970 году. Первая пробуренная поисковая скважина, заложенная в присводовой части Урненской структуры, дала фонтан нефти из пласта Ю1 дебитом 34 м3/сут на 6 мм штуцере и явилась первой, подтвердившей нефтепродуктивность на Урненском месторождении.

В период с 1971-1973 гг. на территории месторождения был пробурен ряд поисковых и разведочных скважин, в результате испытания которых было установлено, что в изучаемом районе отсутствуют высокодебитные скважины, нет многопластовых залежей и легко осваиваемых пластов. Все это снизило интерес к Урненскому месторождению.

Возобновились буровые работы только в 1986 г. Иртышской НГРЭ. Одновременно с разведочным бурением в 1986-1987 гг. сейсморазведочной

партией 81/86-87 Центральной геофизической экспедиции ПГО «Новосибирскгеология» в пределах Урненской площади были отработаны сейсмопрофили методом общей глубинной точки (МОГТ) с целью изучения геологического строения осадочного чехла и доюрского комплекса, поиска зон стратиграфического выклинивания нижнеюрских отложений. Использование результатов глубокого бурения и палеоморфологических построений позволило выделить зоны выклинивания средне-верхнеюрских отложений. По отражающему горизонту «Б» между Урненской и Усановской структурами было выявлено Западно-Усановское поднятие.

В 1987-89 гг. с целью детального изучения геологического строения отложений юры и неокома проводились работы сейсмопартиями 130/87-88, 127/87-88 и 127/88-89 на Урненской, Усановской и других площадях.

Работами сейсмопартий 111/88 и 111/89 проведены исследования вертикального сейсмопрофилирования (ВСП) в скважинах 19 и 20 в пределах Урненского месторождения для изучения волнового поля и скоростной характеристики разреза. На полученных волновых полях ВСП были прослежены отражающие границы, связанные с отложениями платформенного чехла, а также проведена их стратиграфическая привязка к разрезу скважин. В 2004 году Мартюшев A.A. и Пузикова М.М. в своих отчетах изложили результаты обработки данных трехкомпонентного ВСП в скважинах 13, 34 и 44.

В 2001-2005 гг. на Урненском месторождении проводились сейсморазведочные работы MOB ОГТ-ЗД, задача которых состояла в детальном изучении геологического строения месторождения по отражающим го