Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Основной механизм и факторы формирования верхнеюрских залежей углеводородов Каймысовского свода

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Основной механизм и факторы формирования верхнеюрских залежей углеводородов Каймысовского свода"

На правах рукописи

ХРОМОВСКИХ АНДРЕЙ ЮРЬЕВИЧ

ОСНОВНОЙ МЕХАНИЗМ И ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕРХНЕЮРСКИХ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ КАЙМЫСОВСКОГО СВОДА (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

25.00.12 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Томск - 2014

005549315

Работа выполнена в Институте природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета (ИПР НИ ТПУ)

Научный руководитель Запивалов Николай Петрович

доктор геолого-минералогических наук, профессор; Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, главный научный сотрудник

Официальные оппоненты Бембель Сергей Робертович

доктор геолого-минералогических наук, профессор; Тюменское отделение «СургутНИ-ПИнефть», начальник научно-исследовательского комплексного отдела по управлению выработкой запасов углеводородов

Тищенко Виктор Михайлович

кандидат геолого-минералогических наук; Томский филиал ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья», первый заместитель директора

Ведущая организация Открытое акционерное общество

«Томскнефть» Восточной нефтяной компании

Защита диссертации состоится 25 июня 2014 г. в 16:00 на заседании диссертационного совета Д 212.273.05 при Тюменском государственном нефтегазовом университете (ТюмГНГУ) по адресу: г.Тюмень, ул. Володарского 56, институт Геологии и нефтегазодобычи, аудитория 113.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-информационном центре ТюмГНГУ по адресу: 625039, г.Тюмень, ул. Мельникайте, 72

Отзывы, заверенные печатью учреждения, в двух экземплярах просим направлять по адресу; г.Тюмень, ул. Володарского 56, ученому секретарю диссертационного совета.

Факс: 8 (3454) 46-30-10, 39-03-46, e-mail: t v semenova@list.ru Автореферат разослан 16 мая 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук

Т.В.Семенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объектом исследования являются нефтяные месторождения Каймысов-ского свода, приуроченные к отложениям горизонта К>1 васюганской свиты верхнеюрского возраста.

Изученность вопроса. Ввиду высокой перспективности территории на углеводородное сырьё исследовательские работы в её пределах проводились, начиная с региональной стадии геологоразведочных работ по настоящее время. Традиционно считается, что формирование нефтяных залежей Каймысовского свода происходило путём латеральной миграции углеводородов (УВ), генерированных нефтематеринскими отложениями баженовской свиты, из прилегающих погруженных зон, в частности, из Нюрольской мегавпадины. Геологическая информация, накопившаяся как на стадии поисково-разведочных работ и в процессе разработки нефтяных месторождений верхнеюрского возраста Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, вступает в противоречие с классическими схемами осадочно-миграционной теории нефтегазоносности, в частности, со схемой латеральной миграции УВ на большие расстояния. Поэтому рядом исследователей предлагаются новые подходы к изучению сложнейших многовариантных и многоэтапных процессов образования УВ и формирования их залежей.

Актуальность работы. Основные объемы нефти на территории Каймысовского свода извлекаются из месторождений, приуроченных к верхнеюрским отложениям. Эффективность этого процесса во многом определяется достоверностью геологических моделей, принятых при разработке нефтяных залежей. В настоящее время, благодаря развитию новых научных идей и представлений, большому объему накопленного геологического материала, появляется возможность в значительной степени детализировать представления о геологическом строении месторождений, составленные ранее по результатам поисково-разведочных работ и теоретических разработок.

Цель работы заключается в оценке существующих представлений формирования залежей углеводородов Каймысовского нефтегазоносного района на основе накопившейся информации в процессе поисково-разведочных работ и разработки месторождений для обоснования механизмов образования нефтяных залежей горизонта Ю1 Каймысовского свода и выявления факторов, влияющих на этот процесс, с целью повышения эффективности геологоразведочных работ и совершенствования процесса разработки залежей УВ.

Основные задачи исследований. 1. Изучение соответствия концепции латеральной миграции УВ из погруженных зон в антиклинальные ловушки прилегающих участков существующим фактическим данным о геологическом строении территории исследования. 2. Оценка влияния литолого-фациальных особенностей строения верхнеюрских коллекторов и их фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) на скорость миграционного процесса УВ из отложений баженовской свиты. 3. Выявление характера влияния структуры порового пространства на закономерности распределения УВ в коллекторах и степень их насыщения по разрезу и площади.

Фактический материал и методы исследования. Поставленные задачи решались на основе осадочно-миграционной теории происхождения нефти и газа, согласно которой источником УВ является органическое вещество (OB) пород, накапливающееся на стадии седиментогенеза. Исследования касались одной из основных проблем нефтяной геологии - механизма миграции нефти и газа в породах и аккумуляции их в ловушках. Основным источником генерации УВ являются отложения баженовской свиты, а объектом аккумуляции баже-новского типа нефтей песчаники васюганской свиты (Гончаров И.В., Самой-ленко В.В. и др.).

При реализации поставленных задач использовалась совокупность современных методов геолого-геофизических и литолого-петрофизических исследований.

Методической основой литологического расчленения изучаемой толщи, корреляции пластов с элементами фациального анализа и их индексации послужили системный анализ породно-слоевых ассоциаций (Ю.Н. Карогодин) и методика выделения осадочных толщ и реперных горизонтов (B.C. Муромцев, Е.Е. Даненберг, В.Б. Белозеров). С помощью комплексного использования кер-нового материала, результатов интерпретации промыслово-геофизических данных скважин и сопоставления априорных фациальных моделей, полученных по результатам проведенных работ, с моделями современных обстановок осадко-накопления, была составлена авторская вероятностная седиментационная модель, в дальнейшем используемая при изучении нефтяных залежей.

Теоретической основой влияния дизъюнктивной тектоники на размещение залежей нефти и газа и связи разрывных нарушений с нефтегазоносностью явились исследования С.М. Апресова, Р.Н. Валеева, С.О. Денка, Н.П. Запива-лова, Ю. Коста, H.A. Кудрявцева, В.Н. Майдебор, С. Ханта и др.

Автором использованы классические положения о механизме фильтрации УВ в породах и влиянии капиллярных сил на движение флюидов в нефтегазовых коллекторах, изложенные в работах Дж. Амикса, Б.Ю. Венделынтейна, Ш.К. Гиматутдинова, JI.M. Дорогиницкой, В.И. Петерсилье, С.Д. Пирсона и др.

Детальные исследования процессов, протекающих в терригенном коллекторе в зонах водонефтяных контактов и ведущих к преобразованию его по-рового пространства, проведены ранее Г.Н. Перозио, P.C. Сахибгареевым, A.B. Ежовой, Е.А. Жуковской, Г.Г. Кравченко, Б.А. Лебедевым, Н.М. Недоливко и

В основу диссертации положены результаты геолого-геофизических, ли-толого-петрографических, гидродинамических исследований скважин, переобработки и переинтерпретации данных детализационных сейсморазведочных работ (В.А. Конторович, 2004), описание кернового материала и шлифов, выполненных Е.А. Жуковской (2003), A.B. Ежовой (2004), Н.М. Недоливко (2010), обобщенные автором. Из фондовых материалов заимствованы результаты определений фильтрационно-емкостных свойств пород, петрофизических исследований, описание керна, данные по испытанию и материалы ГИС поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин (ОАО «ТомскНИПИнефть»), Исходные материалы взяты из научно-исследовательских и производственных от-

4

четов, прошедших государственную регистрацию: В.Б. Белозеров - 1997; Г.И. Берлин - 1982, 1987; И.В. Гончаров - 2002, 2006; А.Э. Конторович- 2003; В.А. Конторович - 1999, 2004; Э.С. Крец - 2003; Н.М.Одинцов - 1996; В.Н. Панков -2009; Б.А. Федоров - 2006, 2010.

Научная новизна.

1. Впервые процесс формирования верхнеюрских нефтяных залежей юго-востока Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции рассмотрен с позиции вертикальной миграции УВ в верхнеюрские коллекторы горизонта Ю1 из залегающих стратиграфически выше нефтематеринских отложений баженовской свиты, непосредственно в пределах ловушки.

2. Установлена степень влияния ряда факторов на процесс миграции УВ при формировании верхнеюрских нефтяных залежей, основными из которых являются: литолого-фациальная характеристика коллекторов и их ФЕС; трещи-новатость пород; структура порового пространства коллекторов; процессы наложенного катагенеза в процессе формирования нефтяной залежи; региональный гидродинамический напор пластовых вод.

Основные защищаемые положения

1. Формирование нефтяных залежей горизонта Ю1 обусловлено миграцией УВ в направлении сверху вниз в песчаные коллекторы из перекрывающих отложений баженовской свиты, залегающих непосредственно над месторождением.

2. Литолого-фациальная характеристика верхнеюрских коллекторов, их фильтрационно-емкостные свойства, трещиноватость и региональный гидродинамический напор пластовых вод оказывают прямое влияние на скорость миграционного процесса УВ из отложений баженовской свиты в различные части месторождения. Наличие флюидоупора между генерирующей толщей и аккумулирующим коллектором исключает формирование нефтяных залежей.

3. Заполнение порового пространства коллекторов углеводородами носит стадийный характер. По степени насыщения залежи выделяется три зоны: во-донефтяная, нефтеводяная, нефтяная. По мере миграции УВ в разрезе горизонта происходит постепенная трансформация зон насыщения от водонефтяной через нефтеводяную к нефтяной.

4. Распределение УВ в коллекторе контролируется структурой его порового пространства и его минеральными и структурными особенностями, вызванными процессами наложенного катагенеза, проходящими под воздействием поступающего в пласт глубинного флюида.

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований дают совершенно новое понимание процесса формирования нефтяных залежей верхнеюрских отложений. Комплексный подход изучения нефтяных залежей в верхнеюрском горизонте Ю1 существенно повышает достоверность прогноза их строения, обеспечивает повышение эффективности поиска, разведки и разработки и может быть применим как на разрабатываемых месторождениях, так и на новых площадях, вводимых в поисковое бурение.

Личный вклад.

1. Постановка задач исследования и разработка концепции использования совокупности современных методов геолого-геофизических и литолого-петрофизических исследований для их решения выполнены автором совместно Н.П. Запиваловым.

2. Изучение соответствия существующих представлений формирования залежей УВ и накопившейся информации о геологическом строении территории исследования выполнены автором совместно Г.М. Волощуком.

3. Определение степени реализации генерационного потенциала OB ба-женовской свиты на месторождениях Каймысовского свода выполнены автором.

4. Оценка влияния строения верхнеюрских коллекторов и их свойств на скорость миграционного процесса УВ выполнены автором.

5. Выявление степени влияния структуры порового пространства коллектора на распределение УВ с использованием петрофизических исследований выполнены автором.

6. Исследования процессов ведущих к преобразованию порового пространства коллектора выполнены автором совместно Н.М. Недоливко.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на конференциях, симпозиумах различного уровня: Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященном памяти М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2009, 2010); Региональной научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ТомскНИПИнефть» (Томск, 2009, 2011); Международной конференции «Современные проблемы геологии и разведки полезных ископаемых» (Томск, 2010); Научно-технической конференции молодых работников на базе ОАО «Томскнефть» ВНК (Стрежевой, 2011); Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2010,2012).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит 125 страниц, в том числе 33 рисунка, 7 таблиц. Она состоит из введения, 4-х глав и заключения. Список литературы включает 125 наименований.

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе - 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ

Работа выполнена на кафедре геологии и разведки полезных ископаемых Института природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета (ГРПИ ИПР НИ ТПУ) под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Н.П. Запивалова, которому автор выражает глубокую благодарность за всестороннюю помощь, ценные замечания и поддержку.

Автор признателен за консультации и рекомендации, оказанные при написании работы: доктору геолого-минералогических наук, профессору, члену-корреспонденту РАН Нестерову И.И., доктору геолого-минералогических наук, профессору Девятову В.П., главному геологу ООО «Геогрупп» Седунову В.И., начальнику отдела геологии и разработки ОАО «Томская нефтегазовая компа-

ния» Черкашиной К.Я., кандидатам геолого-минералогических наук, доцентам кафедры ГРПИ ИПР НИ ТПУ Ежовой А.В. и Недоливко Н.М., доктору геолого-минералогических наук Предтеченской Е.А., специалистам ОАО «ТомскНИ-ПИнефть».

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Формирование нефтяных залежей горизонта Ю1 обусловлено миграцией углеводородов в направлении сверху вниз в песчаные коллекторы из вышележащих отложений баженовской свиты, залегающих непосредственно над месторождением.

Геологическая информация, накопившаяся на стадии поисково-разведочных работ и в процессе разработки нефтяных месторождений ЗападноСибирской нефтегазоносной провинции, не всегда вписывается в классические схемы осадочно-миграционной теории нефтегазоносности.

Последнее время рядом исследователей всё чаще предлагаются новые подходы к изучению сложнейших многовариантных процессов образования УВ и формирования их залежей, при этом становится очевидным, что создание одной общей унифицированной теории нафтидогенеза нереально. Поэтому есть смысл выделить и рассматривать самостоятельно две группы процессов: 1 - генерация УВ и 2- формирование залежей нефти и газа. В настоящей работе основные исследования посвящены второй группе, а именно изучению процессов формирования залежей нефти и газа в терригенных отложениях поздней юры.

Вопрос генерации УВ в работе не изучался, и в ней, как аксиома, принята «классическая» концепция теории нефтегазоносности Н.Б Вассоевича — С.Г. Неручева, где, согласно осадочно-миграционной теории происхождения нефти и газа, источником УВ является ОВ пород, масса которого накапливалась уже на стадии седиментогенеза. Для Западно-Сибирской провинции таким источником служит баженовская свита, отличительной особенностью которой является обогащенность ОВ сапропелевого типа и биогенным кремнеземом. В дальнейшем, претерпев катагенетические преобразования в процессе погружения осадков, органическое вещество, при определенных температурах и давлениях, преобразуется в жидкое и газообразное углеводородное сырье. Основная масса нефтяных компонентов выделяется на градациях МКрМКг, которые считаются главной фазой генерации нефти (Н.Б. Вассоевич, 1986).

Первоначально углеводороды, генерируемые из рассеянного органического вещества баженовских отложений, вынуждены были аккумулироваться именно в закрытых порах нефтематеринских отложений (до 10-12%), заполненных пластовой водой. В результате поступления УВ в поры создаётся гомогенная смесь воды и углеводородов на молекулярном уровне, так как размеры пор не позволяют раздельное существование флюидов. Появление в уже заполненных реликтовой водой порах ещё и УВ и является причиной возникновения АВПД.

Известно, что на степень генерации УВ влияет не только температура и давление, но и скорость их первичной миграции из нефтематеринских отложений. Процесс генерации УВ в нефтематеринской толще контролируется её по-

ровым пространством. При накоплении УВ в поровом пространстве до критической массы (растет давление и температура) скорость генерации уменьшается и при возникновении, по разным причинам, трещиноватости, «раскрывающей» закрытые поры, происходит «выброс» гомогенной смеси в «зону разгрузки», которой являются подстилающие песчаники васюганской свиты с пластовьм давлением значительно меньше, чем в баженовской свите. После этого процесс генерации возобновляется и действует до очередного заполнения порового пространства наработанными УВ. В частности, именно в связи с цикличным характером процесса генерации имеет место неоднократное поступление УВ в залежи. В дальнейшем процессы генерации, миграции и аккумуляции УВ идут параллельно. При отсутствии возможности первичной миграции процесс генерации УВ продолжается до той поры, пока не исчерпается емкость порового пространства породы, после чего он останавливается.

Иногда в отложениях баженовской свиты за счет повышения пластового давления происходит образование дополнительной ёмкости, вызванной трещи-новатостью пород, и как следствие происходит формирование залежей нефти (по типу «Большого Салыма»). По мнению Ф.Г. Гурари, И.И. Нестерова, В.Б. Белозерова и др. обязательным условием при этом является изоляция нефтега-зоматеринских отложений флюидоупорами толщиной более 7-10 м. Генерирующие отложения при этом должны иметь толщину не менее 25 м и содержание органического вещества в них более 34 кг/м3.

Одна из основных проблем нефтяной геологии - выявление механизма миграции нефти и газа в породах и аккумуляции их в ловушках. Принято разграничивать этот механизм на процессы первичной и вторичной миграции УВ. Существует ряд свойств, процессов и факторов, создающих условия, влияющие на первично-миграционные процессы. В зависимости от их действия различают механизмы первичной миграции УВ: в гомогенной смеси с поровой водой, в виде газовых растворов, в собственно жидкой фазе. Вторичная миграция предусматривает движение УВ в отдельной фазе, то есть после образования пузырьков или капелек.

Традиционно считается, что на территории исследования существует следующий механизм формирования нефтяных залежей в верхнеюрских отложениях. По данным А.Э. Конторовича, Ф.Г. Гурари, И.В. Гончарова и др. на территории Томской области концентрация ОВ (Сорг.) в баженовской толще составляет 3-12%. Его повышенные значения, а также увеличенная толщина отложений свиты, приурочены к погруженным зонам, в частности к Нюрольской впадине. Следовательно, в этих зонах с повышенной температурой и давлением и происходит основной процесс генерации УВ, которые в результате первичной миграции аккумулируются в поровом пространстве песчаных коллекторов нижележащей васюганской свиты. Миграции вверх препятствует глинистая толща нижней подсвиты куломзинской свиты нижнего мела. В дальнейшем на соседствующих с погруженными зонами приподнятых участках территории формируются нефтяные залежи за счет латеральной миграции УВ из баженовской в пласты коллекторы васюганской свиты. Миграция обеспечивается гравитаци-

онной сегрегацией УВ и региональным гидродинамическим напором пластовых вод с востока на запад.

Имеющаяся на сегодня геологическая информация указывает на несостоятельность данного механизма формирования нефтяных залежей в верхнеюрских отложениях. Это объясняется практически полным отсутствием коллекторов в верхней части разреза отложений подстилающих баженовскую свиту в Нюрольской впадине, что подтверждается результатами исследований ИГНГ СО РАН. Редко встречаются участки, где развит коллектор, а если и имеет место, то представлен глинистыми песчаниками и алевролитами (коллекторами 5 класса по A.A. Ханину) толщиной 1-2 м. По этой причине на большей части погруженных зон процесс миграции УВ невозможен.

Отсутствие коллекторов ставит под сомнение и вывод, что в погруженных зонах с повышенной температурой и давлением происходит основной процесс генерации УВ. При отсутствии первичной миграции начавшийся было процесс генерации УВ, после заполнения порового пространства нефтемате-ринской толщи, затухает. Это подтверждается и наличием интенсивных нефте-проявлений в керне баженовских пород из скважин, пробуренных в этих зонах. Поэтому установленное на сегодня содержание Сорг. в керне этих зон значительно выше, чем на приподнятых обрамляющих участках и является близким к начальному содержанию Сорг.

На территории приподнятых зон, где в основном сложились благоприятные условия для первичной миграции УВ из отложений баженовской свиты в нижележащие коллекторы васюганской свиты (горизонт Ю,), процесс генерации УВ успешно идёт и по настоящее время. На высокую степень генерации указывают и результаты испытания. Притоки нефти из отложений баженовской свиты (пласт Ю0) получены на Весенней, Озерной, Оленьей, Ломовой, Катыль-гинской и других площадях. Результаты лабораторных исследований ИГНГ СО РАН (2003) указывают, что на месторождениях Каймысовского свода степень реализации генерационного потенциала Сорг. в отложениях баженовской свиты доходит до 29 %. По данным исследования ОАО «ТомскНИПИнефть» она составляет 10-44% (И.В. Гончаров).

По ряду месторождений проведена попытка сравнительной оценки степени генерации и реализации генерационного потенциала баженовской свиты, при этом площадь распространения нефтематеринских отложений принималась в границах контуров нефтеносности, а продуктом генерации являлись промышленные категории запасов нефти месторождения. Результаты оценки показывают, что степень реализации генерационного потенциала изменяется в пределах 4-26%, что согласуется с лабораторной оценкой других исследователей. Среднее значение степени реализации генерационного потенциала органического вещества баженовской свиты в пределах месторождений свода составляет 13%, а результатом генерации является более 0,5 миллиарда тонн нефти и 20-25 миллиардов м3 растворённого газа. Реализация генерационного потенциала остаточного OB баженовской свиты только в пределах открытых месторождений Каймысовского свода составит 3,2 миллиарда тонн нефти.

2. Литолого-фациальная характеристика верхнеюрских коллекторов, их фильтрационно-емкостные свойства, трещиноватость и региональный гидродинамический напор пластовых вод оказывают прямое влияние на скорость миграционного процесса углеводородов из отложений баженов-ской свиты в различные части месторождения. Наличие флюидоупора между генерирующей толщей и аккумулирующим коллектором исключает формирование нефтяных залежей.

Анализ геологического строения различных частей свода позволяет считать, что одним из основных факторов, влияющих на первичную миграцию УВ при формировании нефтяных залежей верхней юры, является наличие или отсутствие флюидоупора между генерирующей толщей и аккумулирующим коллектором. По этому признаку территорию Каймысовского свода можно разделить на три части: северную, южную и центральную.

В северной части свода баженовскую свиту и нижележащие песчаные коллекторы васюганской свиты разделяет перемычка, представленная глинистыми и алевритовыми отложениями георгиевской свиты. Общая толщина разделительной перемычки составляет всего 0,5-2,5 м, и эти отложения, в силу своей незначительной толщины, не могут играть роль флюидоупора и препятствовать первичной миграции УВ из баженовской свиты в терригенные коллекторы васюганской свиты. В связи с этим на вышеуказанных структурах имеют место нефтяные залежи в пластах ЮД Ю/ и К>12 васюганской свиты.

В южной части свода также присутствует пачка аргиллитов и алевролитов, разделяющая битуминозные аргиллиты баженовской свиты и песчаные коллекторы пласта Ю]2. Толщина этой пачки незначительна и составляет 1-3 м. Также как и на севере свода, в силу своей малой толщины, эта пачка не является сдерживающим флюидоупором, и УВ из баженовских аргиллитов мигрируют в нижележащие коллекторы, где формируют нефтяные залежи.

Совсем иная картина наблюдается в центральной части Каймысовского свода. Толщина флюидоупора, разделяющего битуминозные аргиллиты баженовской свиты и коллектора песчаного пласта К>13 васюганской свиты, составляет от 8 м до 15 м, и флюидоупор препятствует миграции УВ в васюганский коллектор. В результате в локальных структурах этой территории отсутствуют нефтяные залежи.

Процесс формирования верхнеюрских нефтяных залежей во многом обусловлен литолого-фациальной характеристикой коллекторов и их ФЕС.

На Первомайском месторождении нефтяная залежь приурочена к песчаным коллекторам надугольной толщи, которые по условиям формирования относятся к покровным баровым пескам, отлагавшимся в прибрежно-морской обстановке. Слабая фациальная изменчивость продуктивных пластов на большинстве территории и относительно неплохие коллекторские свойства песчаников, подстилающих нефтематеринские отложения баженовской свиты, откуда шла миграция УВ, сыграли положительную роль в процессе формирования месторождения. В пределах месторождения выделяется 3 типа разреза пластов-коллекторов. Для первого типа характерен единый пласт небольшой толщины (2-6 м.), приуроченный к северной части месторождения. В центральной части

месторождения пласт представлен двумя песчаными пропластками, разделенными глинистым прослоем (2 тип). Третий тип приурочен к южной части месторождения и представляет собой монолитный пласт большой толщины. На большей части территории (центральная и южная части) месторождения песчаные коллекторы имеют суммарную эффективную толщину от 8 до 12 метров и обладают достаточно высокими ФЕС (0,03-0,08 мкм2), в связи с чем скорость миграции и заполнения ловушек УВ является достаточно равномерной. Однако в северной и северо-восточной частях месторождения наблюдается уменьшение эффективной толщины коллекторов до 2-3 м и ухудшение их качества за счет глинизации и снижения ФЕС (до 0,005-0,020 мкм2). Повышенное капиллярное давление в коллекторах на данном участке месторождения явилось дополнительным сопротивлением, вызвавшим ослабление скорости миграции УВ из баженовской свиты. В результате в северной и северо-восточной частях Первомайского месторождения, наблюдается высокое положение ВНК (абс. отм. -2412 м). Хотя общей закономерностью для всех месторождений региона является снижение его положения в северном и западном направлениях.

В южной части Каймысовского свода наиболее крупные запасы нефти сосредоточены в коллекторах Двуреченского и Крапивинского месторождений, приуроченных к одной структурно-фациальной зоне. В описываемой группе месторождений промышленная нефтеносность связана с песчаными пластами К>Д Ю,2, Ю,м и К>1 васюганской свиты. Основные объёмы нефти приурочены к пласту Ю[ . Как и для большинства отложений, формировавшихся в период регрессии морского бассейна, для него в целом характерно закономерное, вверх по разрезу, улучшение ФЕС коллектора. Однако, по площади эта характеристика как на Двуреченском, так и на Крапивинском месторождениях, неоднородная, что является причиной разных скоростей заполнения отдельных участков залежи УВ, мигрировавших из вышележащих отложений баженовской свиты, а, соответственно, и разных уровней ВНК пределах залежей.

В пределах основной залежи (пласт Ю13) Двуреченского месторождения на общем фоне закономерного понижения ВНК с юга на север от абс. отм. -2602 м до абс. отм. - 2620 м, в северной его части абсолютные отметки ВНК изменяются в пределах -2566-2581 м. Главной причиной высокого положения ВНК является распространение в этой части месторождения коллекторов с пониженными ФЕС, у которых проницаемость уменьшена почти на два порядка по сравнению с коллекторами основной части месторождения. Это вызвано условиями формирования пласта ЮД а именно отсутствием в данной зоне высокопроницаемой пачки, приуроченной, как правило, к верхней части разреза. Ухудшение коллекторских свойств явилось главной причиной ослабления скорости миграции УВ уменьшения темпа заполнения порового пространства коллекторов, и соответственно - высокого положения ВНК.

Такой же разный уровень ВНК наблюдается и на Крапивинском месторождении, расположенном к югу от Двуреченского месторождения, где коллекторы пласта Ю13 формировались в схожей обстановке. Кроме этого, в пределах нефтяной залежи, в зонах распространения низкопроницаемых песчаников, на гипсометрически высоких уровнях присутствуют водонасыщенные или слабо-

насыщенные (водонефтяная зона) коллекторы. Это вызвано ослаблением миграции УВ из баженовской свиты или полным её отсутствием. Причина этого кроется в дополнительном сопротивлении процессу миграции, обусловленным повышенным капиллярным давлением в глинистых коллекторах.

Происхождение трещин и их взаимосвязь со структурно-тектоническими условиями достаточно изучены и освещены в литературе, при этом особое внимание уделяется интенсивности трещин. На Каймысовском своде работы по районированию площади с выделением зон улучшенных коллекторов за счет трещиноватости (зоны тектонической активности) и разрывных нарушений проведены в южной части свода.

Зоны повышенной трещиноватости и, как следствие, зоны улучшенных коллекторов связаны с зонами тектонических нарушений и участками перегибов структурных поверхностей. В этих зонах по результатам макроскопического анализа керна во многих скважинах Двуреченской площади отмечены субвертикальные трещины, секущие коллектор, протяженностью 60-70 см. Тектонические трещины отмечаются также в глинистых породах, где керн разбит серией трещин на тонкие (толщиной 1-3 см) субвертикальные блоки с практически плоскопараллельными поверхностями. В зонах развития тектонической трещиноватости в керне и шлифах отмечаются признаки нефтенасыщения (в виде характерного запаха и бурой окраски), что подтверждено изучением керна в ультрафиолетовом свете. При микроскопических исследованиях кернового материала повсеместно в обломках кварца наблюдается появление субпараллельных или секущих линейных жестких трещин разрыва. Трещины разрыва часто заполнены нефтяным веществом. Трещиноватость отмечается и в керне других месторождений. На Крапивинском месторождении в керне большинства высокодебитных скважин фиксируется рассланцевание песчаников на тонкие плитки.

Ещё одна из причин возникновения трещиноватости заключается в лито-логической неоднородности терригенных отложений васюганской свиты. Известно, что породы разного литологического состава характеризуются различной степенью уплотняемости. Вследствие различия в уплотняемости на контактах пород возникает целая система трещин, особенно в период повышенной тектонической активности. Довольно отчетливо это наблюдается в разрезе межугольной толщи, представленной переслаиванием аргиллитов, алевролитов, песчаников и углей.

Особый интерес в плане трещиноватости представляет зона контакта нефтематеринской толщи баженовских аргиллитов и коллекторов васюганской свиты. В относительно слабо уплотняющихся песчаных породах поровые флюиды находятся примерно под гидростатическим давлением. В тоже время при уплотнении глинистых пород флюиды испытывают воздействие горного давления и повышенного давления за счёт генерации УВ. В определенных условиях на контактах этих пород создаются такие перепады давлений, которые могут обеспечивать возникновение трещин естественного гидроразрыва.

Большой интерес представляет изучение роли трещин при формировании залежей углеводородов. Помимо дополнительного увеличения объёмов порово-

го пространства коллекторов, трещины в совокупности с тектоническими нарушениями играют большую роль в качестве транспортных систем при миграции пластовых флюидов. В процессе возникновения трещин в нефтематерин-ской толще раскрываются закрытые поры, и микронефть, заключенная в этой толще (в смеси с водой), отжимается в расположенный ниже коллектор. Каждое проявление тектонического трещинообразования является «спусковым крючком» всего комплекса от толчка в генерации углеводородов до процесса заполнения залежи очередной порцией нефти. Факты многократного поступления УВ в залежь и смещение древних ВНК во времени указывают на многократность проявления трещиноватости и на цикличность генерационного процесса углеводородов в баженовской свите.

На большинстве месторождений Каймысовского свода положение ВНК на южных и/или восточных участках значительно выше, чем на противоположных. Считается, что это связано с латеральной миграцией УВ из погруженных зон Нюрольской впадины, обусловленной направлением регионального гидродинамического напора пластовых вод с востока на запад и с юга на север. Исходя из представлений, что формирование нефтяных залежей в верхнеюрских отложениях Каймысовского свода происходит в пределах отдельной локальной структуры за счет вертикальной миграции УВ из отложений баженовской свиты в нижележащие терригенные коллекторы, процесс формирования водонеф-тяных контактов залежей представляется автору несколько иным.

Помимо давления, обеспечивающего вертикальную миграцию гомогенной смеси углеводородных флюидов и поровой воды по направлению сверху вниз из отложений баженовской свиты в коллекторы горизонта Юь на последние дополнительно влияет региональный гидродинамический напор пластовых вод вдоль пласта. Величина гидродинамического напора в разных частях залежей различна. В восточной и южной частях она всегда больше, чем в западных и северных частях. Взаимодействие этих разнонаправленных сил и обосновывает степень проникновения УВ в поровое пространство коллектора.

В крыльевых участках ловушек со стороны, откуда идёт региональный гидродинамический напор пластовых вод (восток, юг), миграция УВ из нефте-материнских отложений баженовской свиты в поровое пространство коллектора будет испытывать повышенное сопротивление гидродинамического напора вод и величина репрессии, обеспечивающая проникновение УВ в поровое пространство коллектора, будет уменьшенной.

Совершенно другая картина наблюдается на противоположной стороне залежи (запад, север). Там давление, обеспечивающее миграцию УВ из отложений баженовской свиты, значительно превышает региональный гидродинамический напор пластовых вод, что создаёт благоприятные условия для распространения УВ. Становится очевидным, что разница в величинах репрессий, обеспечивающих миграцию УВ на отдельных участках залежи, и является основной причиной различной глубины проникновения УВ в нижележащий коллектор.

3. Заполнение норового пространства коллекторов углеводородами носит стадийный характер. По степени насыщения выделяется три зоны: водонефтяная, нефтеводяная, нефтяная. По мере миграции углеводородов в разрезе горизонта Ю1 происходит постепенная трансформация зон насыщения от водонефтяной через нефтеводяную к нефтяной.

Процесс заполнения порового пространства коллектора УВ носит поступательный характер и условно его можно разделить на три стадии.

На первой стадии поступление УВ в коллектор осуществляется по крупным порам и трещинам. Происходит постепенное замещение пластовой воды углеводородами (до 35-40% порового пространства) в крупных порах, но большая часть порового пространства всё еще остаётся занятой водой. Разрез с таким характером насыщения именуется как водонефтяная зона. Критериями выделения этой зоны являются признаки нефти в керне в виде «слабого запаха» и приток пластовой воды иногда с пленкой нефти при испытании.

Вторая стадия характеризуется продолжением процесса замещения свободной, «рыхлой» воды нефтью в порах среднего и частично малого размера. При этом большая часть порового пространства заполнена нефтью (от 40 до 60%), а в меньшей части, помимо «остаточной» (связанной) воды, частично еще присутствует свободная вода. Коллектор с таким характером насыщения получил название нефтеводяной зоны. На этой стадии при испытании скважин получают приток нефти с водой. Некоторые исследователи обозначают эту часть разреза термином «переходная зона».

На третьей стадии происходит процесс предельного (максимального) насыщения коллектора нефтью. Меньшая часть его порового пространства, в основном мелкие, закрытые поры и тупиковые зоны, остается занятой «остаточной» (связанной) водой, а в остальной части происходит заполнение пор нефтью. Такая часть разреза индексируется как нефтяная зона. В результате испытания скважин на этой стадии из пласта получают приток безводной нефти.

Динамика стадийного заполнения порового пространства коллектора в разрезе выглядит следующим образом.

В первую очередь (первая стадия) происходит заполнение нефтью крупных пор и трещин коллектора, находящегося в непосредственной близости от генерирующей УВ толщи. При этом формируется водонефтяная зона.

В дальнейшем (вторая стадия) в этой части разреза происходит заполнение пор среднего размера, и водонефтяная зона постепенно трансформируется в нефтеводяную. Одновременно с этим на участках разреза, примыкающих снизу, идёт заполнение УВ пространства крупных пор за счет поступления гомогенной смеси из УВ и воды. На этих участках формируется водонефтяная зона.

На третьей стадии, в верхней части разреза идёт процесс предельного (максимального) насыщения порового пространства нефтью. Меньшая часть порового пространства коллектора остается занятой «остаточной» (связанной) водой, а в остальной части происходит заполнение пор нефтью. На этой стадии происходит трансформация нефтеводяной зоны в нефтяную. Одновременно с этим участки разреза, примыкающие снизу, вступают во вторую стадию, и в них формируется нефтеводяная зона. При этом находящаяся раньше в этой час-

ти разреза водонефтяная зона смещается вниз, вовлекая в процесс насыщения УВ поровое пространство новой водонасыщенной части разреза.

Такая схема заполнения порового пространства создаёт по разрезу сложную картину насыщенности коллектора, когда по мере удаления от генерирующей толщи насыщенность коллектора уменьшается, и в нижней части залежи нефть присутствует только в крупных порах. Доля порового пространства коллектора, в которой имеет место замещение пластовой воды нефтью, уменьшается по мере удаления от генерирующей толщи.

Опережающее проникновение нефти по крупным порам и трещинам в нижнюю водонасыщенную часть разреза являются причиной формирования водонефтяной и нефтеводяной зон, которые присутствуют в «обязательном порядке» во всех нефтяных залежах верхней юры. Толщина этих зон находится в прямой зависимости от фильтрационно-емкостной характеристики и структуры порового пространства верхнеюрских коллекторов.

4. Распределение УВ в коллекторе контролируется структурой порового пространства и её минеральными и структурными особенностями, вызванными процессами наложенного катагенеза, проходящими под воздействием поступающего в пласт глубинного флюида.

Известно (Ханин, Дорогиницкая и др.), что одним из основных факторов распределения УВ внутри нефтяной залежи при её формировании является структура порового пространства коллектора.

Большинство коллекторов верхнеюрских залежей Каймысовского свода относится к 4-5 классу по классификации А.А Ханина. Средние значения проницаемости по залежам составляют 0,02-0,04 мкм2. Анализ структуры порового пространства коллекторов пласта K>i3 Крапивинского месторождения, проведённый по результатам капиллярометрических исследований, показывает, что в абсолютном большинстве коллекторов доля пор крупного и среднего размера незначительна. Поры с размерами менее 6 мкм, в которых движение пластовой воды в процессе исследований осуществлялась при давлениях 0,1-0,6 МПа, составляют 50-80 % порового пространства. В данном случае правомочен вопрос, какое при латеральной миграции необходимо создать давление для заполнения этого пространства нефтью, у которой вязкость в пластовых условиях в 5-6 раз больше, чем у воды, и за счет каких сил будет создаваться это давление? Очевидно, таких природных сил не существует.

Все эти противоречия снимаются, если исходить из представлений, что в начальной стадии миграции углеводородные молекулы находятся в виде гомогенной смеси с молекулами поровой воды, и из отложений баженовской свиты за счет АВПД при разгрузке практически беспрепятственно продвигаются в по-ровом пространстве коллектора васюганской свиты, заполненного пластовой водой. По сути, происходит движение воды в воде за счет перепада пластового давления. Поэтому процесс заполнения порового пространства УВ носит селективный характер.

При насыщении коллектора УВ наибольшая скорость трансформации зон насыщения от водонефтяной к нефтяной свойственна коллекторам, поровое пространство которых представлено в основном порами крупных и средних

размеров (коллектор I-III классов по А.А Ханину). В связи с тем, что такие коллекторы если и имеют место в основном в верхней части пластов, то в их разрезе водонефтяные и нефтеводяные зоны отсутствуют или занимают незначительную толщину.

В коллекторах IV-V классов, поровое пространство которых в большей части представлено порами мелкого размера, трансформация зон насыщения от водонефтяной к нефтяной идет с замедленной скоростью.

В них основное движение гомогенной смеси начинается в последнюю очередь, когда на соседствующих как по разрезу, так и по площади участках толщи с улучшенными коллекторами завершается процесс замещения пластовой воды УВ в основном объеме крупных и средних пор.

Перемещение потоков смеси в поры меньшего размера происходит при уменьшении скорости фильтрации и требует дополнительных усилий (АВПД) со стороны нефтематеринской толщи. В отдельных случаях этих усилий недостаточно для фильтрации гомогенной смеси в поровом пространстве коллекторов с низкой фильтрационной характеристикой, в результате чего процесс миграции в них приостанавливается. Поэтому на этих участках территории глубина проникновения УВ в разрезе значительно меньше, чем в зонах распространения улучшенных коллекторов.

Разность скоростей миграции УВ обусловлена структурой норового пространства коллекторов и является причиной различного уровня их проникновения вниз по разрезу, а соответственно и различного гипсометрического положения ВНК.

Процессы, протекающие в терригенном коллекторе в период формирования нефтяной залежи, являются объектом исследования многих ученых. В настоящее время у ряда авторов (Ежовой, Недоливко, Жуковской, Кравченко и др.) сложилось определённое представление о процессах преобразования поро-вого пространства коллекторов в верхнеюрских залежах нефти юго-востока Западно-Сибирской плиты. По их мнению, модель строения нефтяной залежи, предложенная в своё время P.C. Сахибгареевым, имеет место и в данном регионе. Подтверждается зональность в разрезе нефтяных залежей, обусловленная изменениями структуры норового пространства коллекторов в результате процессов наложенного эпигенеза.

Прикровельная часть пласта представляет собой нефтенасыщенную зону слабого изменения пород, в которых с приходом нефти в коллектор и вытеснением пластовой воды происходит резкое замедление или полная остановка физико-химических реакций и катагенетических процессов и осуществляется полная консервация породы от дальнейшего преобразования.

Ниже расположена зона растворения (разуплотнения). В ней в результате растворения обломков и цемента увеличиваются размеры седиментогенных пор, образуются внутризерновые поры выщелачивания, возрастает степень сообщаемое™ пор, и как результат изменяются ФЕС свойства пород: пористость возрастает на 2-8%, проницаемость - иногда на порядок.

Заканчивается разрез зоной цементации, куда поступала (сбрасывалась) продукция процессов, прошедших в вышележащих зонах, и где поровое про-

странство заполнено вторичным кварцевым или кальцитовым цементом или представлено единичными мелкими остаточными порами. Вторичная минерализация приводит к почти полному исчезновению пористости и резкому ухудшению ФЕС.

Соотношение толщин выделенных зон в коллекторах различное. Оно зависит от высоты ловушки, от объема УВ, состава и плотности поступившей нефти, от характера заполнения (однократного или прерывисто порционально-го), от времени существования и степени сохранности залежи и других факторов. При неоднократном порционном поступлении УВ в ловушку и длительном перерыве между их поступлением происходит миграция водонефтяных контактов вниз (формируются прогрессивные ВНК). Как результат смещения ВНК изменяется и положение зон разуплотнения и цементации, изменяется картина распределения пустотно-порового пространства. При прогрессивном ВНК зоны растворения расширяются, соответственно и возрастает толщина высокопористых пород.

Многократное поступление углеводородов в залежь характерно для большинства месторождений Каймысовского свода. Наглядно это видно на примере нефтяных залежей Крапивинского, Западно-Моисеевского, Двуречен-ского месторождений, в которых поступление нефти в коллектор носило многостадийный пульсационный характер, что подтверждается многократным (710, иногда более) изменением уровня ВНК при общей тенденции его смещения вниз. Расстояние между древними ВНК обычно составляет несколько десятков сантиметров. Зоны древних ВНК отражены в их минеральных и структурных преобразованиях порового пространства коллекторов и фиксируются резкими колебаниями концентрации новообразованных аутигенных минералов цемента пород, а также резкими изменениями их петрофизических свойств на графиках плотности, водонасыщенности, проницаемости, карбонатности и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая имеющийся фактический материал и результаты проведенных исследований, автором установлено следующее:

1. Степень катагенеза органического вещества баженовской свиты Каймысовского свода достаточна для того, чтобы генерировать и осуществлять первичную миграцию УВ. Поэтому при формировании залежей нефти в подстилающих отложениях васюганской свиты основное поступление углеводородов происходило не из погруженных зон прилегающих территорий, а из перекрывающих отложений баженовской свиты, путём первичной миграции углеводородов в нижележащие терригенные коллекторы горизонта Ю).

2. Обоснована следующая модель формирования залежей нефти в породах-коллекторах горизонта Ю]. При первичной миграции углеводородные молекулы находятся в виде гомогенной смеси с молекулами поровой воды без разделения на фазы. Из генерирующей толщи они беспрепятственно перемещаются за счет повышенного в процессе генерации давления (АВПД). Направлением движения потока является зона разгрузки давления (пористая или трещиноватая среда).

3. Заполнение порового пространства коллектора нефтью происходит селективно. В первую очередь она аккумулируется в породах с повышенной тре-щиноватостью или высокой пористостью, обусловленной наличием крупных пор. По мере заполнения нефтью крупных пор движение гомогенного потока перераспределяется в пористую среду меньшего размера, где также происходит замещение пластовой воды углеводородами.

4. Литолого-фациальная характеристика верхнеюрских коллекторов и их ФЕС оказывают прямое влияние на скорость миграционного процесса УВ из баженовской свиты в васюганскую и на степень заполнения порового пространства коллекторов в различных частях месторождений. Наличие или отсутствие флюидоупора между генерирующей толщей и аккумулирующим коллектором является одним из основных критериев формирования верхнеюрских нефтяных залежей.

5. Процесс заполнения порового пространства коллекторов нефтью условно можно разделить на три стадии. В начальной стадии появления нефти в крупных порах формируется водонефтяная зона, и из пласта получают приток воды с пленкой нефти (однофазный поток воды). На второй стадии по мере дальнейшего заполнения порового пространства нефтью и уменьшения водона-сыщенности (от начала однофазного потока воды до начала однофазного потока нефти) образуется нефтеводяная зона, и из коллектора получают приток нефти и воды. На завершающей стадии образуется нефтяная зона, из которой получают приток безводной нефти, и в порах присутствуют нефть и остаточная вода.

6. Дополнительными факторами, существенно влияющими на формирование залежи УВ, являются: литологическая и тектоническая трещиноватость, вторичные изменения коллектора, гидродинамический напор пластовых вод.

7. Для повышения эффективности геологоразведочных работ на территории исследования необходимо проведение высокоточных площадных сейсмо-разведочных работ с постановкой задач по установлению: наличия или отсутствия флюидоупора между генерирующей толщей и коллектором; зон распространения коллекторов как резервуаров аккумуляции УВ; участков повышенной трещиноватости разреза верхнеюрских отложений, способствующих интенсификации миграционного процесса УВ.

Список основных публикаций по теме диссертации

В журналах и изданиях рекомендованных ВАК РФ:

1. Хромовских, А.Ю. Природа наклонных водонефтяных контактов верхнеюрских нефтяных залежей Каймысовского свода / А.Ю. Хромовских // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т.320. - №1. - С. 130-133.

2. Хромовских, А.Ю. Особенности формирования верхнеюрских нефтяных залежей юго-востока Западно-Сибирской плиты / А.Ю. Хромовских, Г.М. Воло-щук // Известия Томского политехнического университета. - 2011. - Т.318. - №1. -С.103-106.

3. Хромовских, А.Ю. Основные механизмы и факторы формирования верхнеюрских залежей углеводородов Каймысовского свода (Томская область) / А.Ю. Хромовских // Нефтяное хозяйство. - 2013. - № 1. — С. 28-32.

В других журналах и изданиях:

1. Хромовских, А.Ю. Роль отдельных аспектов миграции углеводородов в процессе формирования верхнеюрских залежей Западно-Сибирской платформы / А.Ю. Хромовских, Г.М. Волощук // Материалы Международной конференции «Современные проблемы геологии и разведки полезных ископаемых». — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - С.129-132.

2. Хромовских, А.Ю. Особенности миграции нефти и зональность насыщения коллекторов (на примере Крапивинского месторождения) / А.Ю. Хромовских // Материалы XIII международного научного симпозиума им. М.А.Усова «Проблемы геологии и освоения недр». - Томск: ТПУ, 2009. - С. 406-408.

3. Хромовских, А.Ю. Особенности миграции углеводородов в верхнеюрских коллекторах Каймысовского свода [электронный ресурс] / А.Ю. Хромовских // Электронный сборник тезисов Пятой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле. - Новосибирск, 2012. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

4. Хромовских, А.Ю. Особенности миграции углеводородов при формировании залежей Крапивинского месторождений / А.Ю. Хромовских // Тезисы докладов Первой и Второй региональных научно-технических конференций молодых специалистов ОАО «ТомскНИПИнефть». - Томск: TMJI-Пресс., 2009. - С. 6870.

5. Хромовских, А.Ю. Роль литологических флюидоупоров в формировании нефтяных залежей Каймысовского свода / А.Ю. Хромовских // Проблемы геологии и освоения недр: труды XIV международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - Т. 1. - С. 508-510.

6. Хромовских, А.Ю. Вертикальная миг-рация и ее роль в формировании месторождений Каймысовского свода / А.Ю. Хромовских // Тезисы докладов Четвертой региональной научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ТомскНИПИнефть». - Томск: ТМЛ-Пресс., 2011. - С. 279-285.

7. Хромовских, А.Ю. Роль миграционных процессов в формировании верхнеюрских залежей нефти юго-запада Томской области / А.Ю. Хромовских, Н.П. Запивалов // Электронный сборник тезисов Пятой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле. - Новосибирск, 2010. -1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

8. Khromovskikh, A.Y., Zapivalov N.P. Migration behaviour during late Jurassic oil deposit formation in Kaymisovsk Arch, West Siberia / A.Y. Khromovskikh, N.P. Zapivalov // Drilling&exploration dew journal. - 2011. - V. 20. - P. 35^0.

Подписано к печати 10.02.2014. Формат 60x84/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1,05.

_Заказ 74-14. Тираж 120 экз._

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Система менеджмента качества Издательства Томского политехнического университета сертифицирована в соответствии с требованиями ISO 9001:2008

ИЗДАТЕЛЬСТВО^* ТПУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Хромовских, Андрей Юрьевич, Томск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

л/. / соо-г/

На правах рукописи

ХРОМОВСКИХ АНДРЕИ ЮРЬЕВИЧ

ОСНОВНОЙ МЕХАНИЗМ И ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕРХНЕЮРСКИХ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ КАЙМЫСОВСКОГО СВОДА (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

25.00.12 - геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук, профессор Запивалов Николай Петрович

ТОМСК-2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение........................................................................................................................................................................3

Глава 1 Геологическая характеристика района исследований........................10

1.1 История исследований и геолого-геофизическая изученность верхнеюрских отложений юго-восточной части Западно-Сибирской плиты............................................................................................................................................................................................................................................10

1.2 Литостратиграфическая характеристика разреза................................................................12

1.3 Тектоническое строение............................................................................................................................17

1.4 Нефтегазоносность......................................................................................................................................22

Глава 2 Методика исследований............................................................................................................28

2.1 Литолого-фациальный анализ пород..............................................................................................28

2.2 Теоретические концепции формирования трещиноватости пород..................30

2.3 Изучение фильтрационных моделей пород и параметров, определяющих миграцию углеводородов..........................................................................................31

2.4 Анализ изменения порового пространства коллекторов в зонах воздействия углеводородов............................................................................................................................32

2.5 Оценка роли регионального напора пластовых вод......................................................33

Глава 3 Механизм формирования залежей нефти............................................................34

3.1 Механизм и факторы первичной миграции углеводородов....................................35

3.2 Вторичная миграция и распределение углеводородов в залежи........................54

3.3 Зональный характер насыщения коллекторов....................................................................59

Глава 4 Роль факторов в миграционном процессе углеводородов................66

4.1 Влияние литолого-фациальной характеристики коллекторов и их фильтрационно-емкостных свойств........................................................................................................66

4.2 Роль трещиноватости в формировании нефтяных залежей....................................78

4.3 Особенности структуры порового пространства пород-коллекторов..........84

4.4 Роль наложенного катагенеза при образовании нефтяной залежи....................97

4.5 Влияние регионального гидродинамического напора....................................................104

Заключение..................................................................................................................................................................109

Литература......................................................................................................................................................................112

ВВЕДЕНИЕ

Объектом исследования диссертационной работы являются нефтяные месторождения Каймысовского свода, приуроченные к отложениям горизонта Ю] васюганской свиты верхнеюрского возраста.

Изученность вопроса.

Ввиду высокой перспективности территории на углеводородное сырьё исследовательские работы в её пределах проводились, начиная с региональной стадии геологоразведочных работ и включительно по настоящее время.

Традиционно считается, что формирование нефтяных залежей Каймысовского свода происходило путём латеральной миграции углеводородов (УВ), генерированных нефтематеринскими отложениями баженовской свиты в прилегающих погруженных зонах, в частности, в Нюрольской впадине. В этих зонах отмечается повышенная толщина отложений свиты, увеличенное содержание органического вещества (ОВ) и интенсивная генерация нефти за счет повышенных температуры и давления. По этим причинам принято считать, что именно погруженные зоны и являются основным источником УВ для обрамляющих приподнятых участков территории.

Большой объём разнообразной геологической информации, накопившийся как на стадии поисково-разведочных работ, так и в процессе разработки нефтяных месторождений верхнеюрского возраста Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, вступает в противоречие с классическими схемами осадочно-миграционной теории нефтегазоносности, в частности, со схемой латеральной миграции УВ на большие расстояния. Поэтому последнее время рядом исследователей предлагаются новые подходы к изучению сложнейших многовариантных и многоэтапных процессов образования углеводородов и формирования их залежей.

Актуальность.

Основные объемы нефти на территории Каймысовского свода извлекаются из месторождений, приуроченных к верхнеюрским отложениям. Эффективность

этого процесса во многом определяется достоверностью геологических моделей, принятых при проектировании разработки нефтяных залежей. В настоящее время, благодаря развитию новых научных идей и представлений, а также большому объему накопленного геологического материала, появляется возможность в значительной степени детализировать представления о геологическом строении месторождений, составленные ранее по результатам поисково-разведочных работ и теоретических разработок 30-40 летней давности.

Цель работы заключается в оценке существующих представлений формирования залежей углеводородов Каймысовского нефтегазоносного района на основе накопившейся информации в процессе поисково-разведочных работ и разработки месторождений для обоснования основных механизмов образования нефтяных залежей горизонта Ю] Каймысовского свода и роли факторов, влияющих на этот процесс, с целью повышения эффективности геологоразведочных работ и совершенствования процесса разработки залежей УВ.

Основные задачи исследований.

1. Изучение соответствия концепции латеральной миграции УВ из погруженных зон в антиклинальные ловушки прилегающих участков и существующих фактических данных о геологическом строении территории исследования.

2. Оценка влияния литолого-фациальных особенностей строения верхнеюрских коллекторов и их фильтрационно-емкостных свойств на скорость миграционного процесса УВ из баженовской свиты.

3. Выявление характера влияния структуры порового пространства на закономерности распределения УВ в коллекторе и степень его насыщения по разрезу и площади.

Фактический материал и методы исследования.

Поставленные задачи решались на основе осадочно-миграционной теории происхождения нефти и газа, согласно которой источником УВ является органическое вещество пород, накапливающееся на стадии седиментогенеза.

Исследования касались одной из основных проблем нефтяной геологии -механизма миграции нефти и газа в породах и аккумуляции их в ловушках.

При реализации поставленных задач использовалась совокупность современных методов исследования.

Методической основой литологического расчленения изучаемой толщи, корреляции пластов с элементами фациального анализа и их индексации послужили системный анализ породно-слоевых ассоциаций (Ю.Н. Карогодин) и методика выделения осадочных толщ и реперных горизонтов (B.C. Муромцев, Е.Е. Даненберг, В.Б. Белозеров). С помощью комплексного использования кернового материала, результатов интерпретации промыслово-геофизических данных скважин и сопоставления априорных фациальных моделей, полученных по результатам проведенных работ с моделями современных обстановок осадконакопления, была составлена авторская вероятностная седиментационная модель, в дальнейшем используемая при изучении нефтяной залежи.

Теоретической основой влияния дизъюнктивной тектоники на размещение залежей нефти и газа и связи разрывных нарушений с нефтегазоносностью явились исследования С.М. Апресова, Р.Н. Валеева, С.О. Денка, Н.П. Запивалова, Ю. Коста, H.A. Кудрявцева, В.Н. Майдебор, С. Ханта и ряда других исследователей.

Классические положения о фильтрации пород и влиянии капиллярных сил на движение флюидов в нефтегазовых коллекторах и опыт их применения изложены в работах Дж. Амикса, Б.Ю. Венделынтейна, Ш.К. Гиматутдинова, Н.Д.Гудок, JI.M. Дорогиницкой, В.И. Петерсилье, С.Д. Пирсона, В.Г. Фоменко, Г.Г. Яценко, и др.

Результаты исследования процессов, протекающих в терригенном коллекторе в зонах водонефтяных контактов и ведущих к преобразованию его порового пространства, изложены в работах многих исследователей, в том числе A.B. Ежовой, Е.А. Жуковской, Г.Г. Кравченко, Б.А. Лебедевой, Н.М. Недоливко, Г.Н. Перозио, P.C. Сахибгареева и др.

В основу диссертации положены результаты геофизических, литолого-петрографических, гидродинамических методов исследований скважин, переобработки и переинтерпретации данных детализационных сейсморазведочных работ (В.А. Конторович - 2004), описание кернового материала и шлифов (Е.А. Жуковская - 2003, A.B. Ежова - 2004, Н.М. Недоливко -2010). Из фондовых материалов заимствованы результаты определений фильтрационно-емкостных свойств пород, петрофизических исследований, описание керна, данные по испытанию и комплекс ГИС поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин (ОАО «ТомскНИПИнефть»). Исходные материалы взяты из научно-исследовательских и производственных отчетов, прошедших государственную регистрацию: В.Б. Белозеров - 1997; Г.И. Берлин - 1982, 1987; И.В. Гончаров - 2002, 2006; А.Э Конторович - 2003; В.А. Конторович - 1999, 2004; Э.С. Крец - 2003; Н.М.Одинцов - 1996; В.Н. Панков - 2009; Б.А. Федоров -2006, 2010.

Научная новизна.

1. Впервые процесс формирования верхнеюрских нефтяных залежей юго-востока Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции рассмотрен с позиции вертикальной миграции УВ в верхнеюрские коллекторы горизонта Ю] из залегающих стратиграфически выше нефтематеринских отложений баженовской свиты, непосредственно в пределах ловушки.

2. Установлена степень влияния ряда факторов на процесс миграции углеводородов при формировании верхнеюрских нефтяных залежей, основными из которых являются: литолого-фациальная характеристика коллекторов и их фильтрационно-емкостные свойства; трещиноватость пород; структура порового пространства коллектора; процессы наложенного катагенеза в период формирования нефтяной залежи; региональный гидродинамический напор пластовых вод.

Основные защищаемые положения.

1. Формирование нефтяных залежей горизонта Ю] обусловлено миграцией УВ в направлении сверху вниз в песчаные коллекторы из перекрывающих

отложений баженовской свиты, залегающих непосредственно над месторождением.

2. Литолого-фациальная характеристика верхнеюрских коллекторов, их фильтрационно-емкостные свойства, трещиноватость и региональный гидродинамический напор пластовых вод оказывают прямое влияние на скорость миграционного процесса УВ из отложений баженовской свиты в различные части месторождения, а наличие флюидоупора между генерирующей толщей и аккумулирующим коллектором исключает формирование нефтяных залежей.

3. Заполнение порового пространства коллекторов УВ носит стадийный характер. По степени насыщения выделяется три зоны: водонефтяная, нефтеводяная, нефтяная. По мере миграции У В в разрезе горизонта происходит постепенная трансформация зон насыщения от водонефтяной через нефтеводяную к нефтяной.

4. Распределение УВ в коллекторе контролируется структурой его порового пространства и его минеральными и структурными особенностями, вызванными процессами наложенного катагенеза, проходящими под воздействием поступающего в пласт глубинного флюида.

Практическая ценность.

Результаты проведенных исследований дают совершенно новое понимание процесса формирования нефтяных залежей верхнеюрских отложений. Комплексный подход изучения нефтяных залежей в верхнеюрском горизонте Ю] существенно повышает достоверность прогноза их строения, обеспечивает повышение эффективности поиска, разведки и разработки и может быть применим как на разрабатываемых месторождениях, так и на новых площадях, вводимых в поисковое бурение.

Личный вклад.

1. Постановка задач исследования и разработка концепции использования совокупности современных методов геолого-геофизических и литолого-петрофизических исследований для их решения выполнены автором совместно с Н.П. Запиваловым.

2. Изучение соответствия существующих представлений формирования залежей УВ и накопившейся информации о геологическом строении территории исследования выполнены автором совместно с Г.М. Волощуком.

3. Определение степени реализации генерационного потенциала ОВ баженовской свиты на месторождениях Каймысовского свода выполнены автором.

4. Оценка влияния строения верхнеюрских коллекторов и их свойств на скорость миграционного процесса УВ выполнены автором.

5. Выявление степени влияния структуры порового пространства коллектора на распределение УВ с использованием петрофизических исследований выполнены автором.

6. Исследования процессов, ведущих к преобразованию порового пространства коллектора выполнены автором совместно с Н.М. Недоливко.

Апробация работы.

Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на конференциях, симпозиумах различного уровня: Международном научном симпозиуме имени М.А. Усова студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр», г. Томск, 2009, 2010 г.г.; Региональной научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ТомскНИПИнефть», г. Томск, 2009, 2011 г.г.; Международной конференции «Современные проблемы геологии и разведки полезных ископаемых», г. Томск, 2010 г.; Научно-технической конференции молодых работников на базе ОАО «Томскнефть» ВНК, г. Стрежевой, 2011 г.; Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, г. Новосибирск, 2010, 2012 г.г.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа содержит 125 страниц, в том числе 33 рисунка, 7 таблиц. Она состоит из введения, 4-х глав и заключения. Список литературы включает 125 наименований. Расположение глав в диссертации определялось последовательностью выполнения работ.

По теме диссертации опубликовано И работ,- в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Работа выполнена на кафедре геологии разведки полезных ископаемых Института природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета (ГРПИ ИПР НИ ТПУ) под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Н.П. Запивалова, которому автор выражает глубокую благодарность за всестороннюю помощь, ценные замечания и постоянную поддержку.

Автор признателен за консультации и рекомендации, оказанные при написании работы: доктору геолого-минералогических наук, профессору, члену-корреспонденту РАН Нестерову И.И., доктору геолого-минералогических наук, профессору Девятову В.П., главному геологу ООО «Геогрупп» Седунову В.И., начальнику отдела геологии и разработки ОАО «Томская нефтегазовая компания» Черкашиной К.Я., главному геологу ООО «ГеоИнформЭксперт», кандидату геолого-минералогических наук Волощуку Г.М., кандидатам геолого-минералогических наук, доцентам кафедры ГРПИ Национального исследовательского Томского политехнического университета Ежовой A.B. и Недоливко Н.М., за методическую помощь - специалистам ОАО «ТомскНИПИнефть».

ГЛАВА 1 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 История исследований и геолого-геофизическая изученность верхнеюрских отложений юго-восточной части Западно-Сибирской плиты

Впервые вопрос о необходимости проведения геологоразведочных работ (ГРР) на территории Западной Сибири с целью оценки нефтегазоносности региона был поднят в 1932 году И.М. Губкиным на сессии Академии наук в г. Свердловске. Затем в марте 1934 г. им было приведено развернутое научное обоснование этой идеи [19].

Основные ГРР по изучению осадочного чехла плиты начались после Великой Отечественной войны. Так, в 1947 году Техническим советом Министерства геологии СССР было принято решение о производстве региональных геофизических исследований и бурении глубоких скважин для исследования геологического строения недр и определения перспективности территории в отношении нефтегазоносности [58].

Именно с этого момента начались планомерные и систематические геолого-геофизические исследования территории Обь-Иртышского междуречья, которые включают ряд этапов.

На первом (региональном) этапе (1947-1954гг.) выполнялись в основном рекогносцировочные работы: геологическая съемка масштаба 1:1000000, позволившая составить карту Западно-Сибирской плит