Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Вероятностные закономерности в природных совокупностях залежей углеводородов на примере Васюганской нефтегазоносной области

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

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Паровинчак, Юрий Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ, НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ КОМПЛЕКСЫ И МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВАСЮГАНСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ОБЛАСТИ.

Глава 2. ГЛАВНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛИВШИЕ ОБРАЗОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА.

Глава 3. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ОСНОВЫ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Вероятностные закономерности случайной изменчивости.

3.2. Построение функции распределения по равным вероятностям.

Глава 4. ПРИРОДНЫЕ СОВОКУПНОСТИ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА И СВОЙСТВЕННЫЕ ИМ ЗАКОНОМЕРНОСТИ.

4.1 Понятие о природной совокупности и методика определения её объектов.

4.2. Закономерности в распределении величин запасов.

4.3. Методика определения количества залежей и запасов углеводородов в природной совокупности.

4.4. Закономерности в пространственном расположении месторождений и залежей нефти и газа.

Глава 5. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ПРИРОДНЫХ СОВОКУПНОСТЯХ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА В ВАСЮГАНСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ОБЛАСТИ.

5.1. Казанско-Пудинская природная совокупность залежей нефти и газа.

5.2. Средневасюганская природная совокупность залежей нефти.

5.3. Мыльджинская природная совокупность залежей газа.

5.4. Останинская природная совокупность залежей газа.

5.5. Сильгинская природная совокупность залежей газа.

5.6. Горстовая природная совокупность залежей нефти.

5.7. Кондаковская природная совокупность залежей нефти.

5.8. Вартовская природная совокупность залежей нефти.

Глава 6. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ УСТАНОВЛЕННЫХ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ.

Глава 7. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ДРОГНОЗИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРИРОДНЫХ СОВОКУПНОСТЕЙ.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Вероятностные закономерности в природных совокупностях залежей углеводородов на примере Васюганской нефтегазоносной области"

Актуальность диссертационной работы. Принято считать, что познание окружающего мира осуществляется через выявление и изучение законов, свойственных природным явлениям. Перед геологией стоят аналогичные задачи и исследования сводятся к познанию закономерностей в генезисе геологических образований, их пространственном размещении, развитии геологических процессов во времени и пространстве. В диссертации излагаются результаты изучения неизвестных ранее закономерностей, свойственных месторождениям нефти и газа. Так как интерес к изучению закономерностей, присущих природным явлениям, вне зависимости от времени их открытия не теряется, то это даёт основание относить выполненную диссертацию к числу актуальных

Цель и задачи диссертации. Главная цель диссертации - показать существование природных совокупностей залежей нефти и газа со свойственными им вероятностными закономерностями, присущими величинам запасов и пространственному размещению месторождений.

Для достижения цели осуществлялось решение следующих задач:

1) выявление природных совокупностей в пределах Васюганской НТО на территории Томской области;

2) построение вероятностных распределений величин запасов нефти и газа в ПС;

3) выявление векторных систем и построение вероятностных распределений модулей векторов;

4) выявление и построение вероятностных закономерностей в распределении залежей по глубине;

5) геологическая интерпретация установленных закономерностей;

6) определение научно-практической значимости изучения природных совокупностей месторождений нефти и газа и неизвестных ранее закономерностей.

Материалы и методика исследований. Принципиальной основой выполненных исследований являются представления о существовании природных совокупностей (ПС) месторождений полезных ископаемых, опубликованные в работах Ф.Н. Алексеева (Алексеев, 1986; 1996). По отношению к месторождениям нефти и газа под природной совокупностью понимается группа пространственно и геологически обособленных скоплений углеводородов, объектам которой свойственны вероятностные закономерности, присущие величинам запасов и пространственному расположению месторождений и залежей.

Закономерности, свойственные ПС месторождений нефти и газа, формулируются следующим образом:

1) величины запасов в природной совокупности являются квантилями равноотстоящих уровней и определяются выражением где Qm- величина запаса газа, конденсата или нефти; т - порядковый номер величины запасов в последовательности 01 < 62 <•••< Qm <•••< блг 5 N - объём природной совокупности.

2) Месторождения углеводородов образуют векторные системы, модули которых описываются линейным уравнением:

Ь = а$р + а\, где Ь- модуль вектора; р- вероятность равномерно распределённой величины; а0 и а] - параметры уравнения.

3) Глубины залегания залежей в одноименных горизонтах распределяются закономерно и описываются линейными уравнением: где Н- глубина залежи, р- вероятность равномерно распределённой величины; Д и Д - параметры уравнения.

Введением понятия о природных совокупностях утверждается факт существования геологических образований, формирование которых происходит в соответствии с вероятностными и статистическими законами. Познание этих закономерностей открывает новые возможности в решении теоретических и практических задач. Это послужило обоснованием для проведения исследований в 1996-98 г.г. по договорам с Томскгеокомом и АО «Томскгаз» в Каймысовской и Васюганской НТО на территории Томской области. Диссертант принимал непосредственное участие в проводимых исследованиях, в задачи которых входило изучение вероятностных закономерностей, свойственных природным совокупностям в Васюганской НТО. В процессе выполненных исследований были выделены и изучены вероятностные закономерности в Казанско-Пудинской и Среднева-сюганской природных совокупностях залежей нефти, Казанско-Пудинской, Мыльджинской, Сильгинской и Останинской ПС залежей газа, Мыльджинской ПС залежей конденсата. Материалы этих исследований и являются основным содержанием диссертации. В диссертации в качестве исходного материала использованы отчёты по результатам геологоразведочных и научно-исследовательских работ, балансы запасов нефти и газа, хранящиеся в геолфондах Томскгеолкома, Томскнефтьгазгеологии и Томского Отделения СНИИГГиМС.

Месторождения нефти и газа с изложенных позиций изучаются впервые, поэтому методика выделения природных совокупностей разрабатывалась в процессе проводимых исследований. Её описание предшествует основному разделу диссертации, в котором излагаются результаты выполненных исследований. Согласно определению природной совокупности, её главными признаками являются вероятностные закономерности, свойственные величинам запасов и пространственному расположению месторождений и залежей. Выявление этих признаков и являлось главным определяющим фактором при определении объектов природной совокупности. При изучении пространственной обособленности месторождений ПС эффективным оказалось группирование методом ближайшего соседа, описание которого имеется в книге Дж.С. Девиса (Девис, 1990). В выделенных таким образом группах изучались вероятностные закономерности в пространственном расположении месторождений и вероятностном распределении величин запасов в залежах нефти или газа. Окончательный состав природной совокупности определялся на основе комплекса геолого-математических исследований.

Научная новизна диссертации заключается в том, что доказано существование неизвестных ранее природных совокупностей залежей нефти и газа с присущими им вероятностными закономерностями. Выделение и изучение природных совокупностей определяет собой новое научное направление в познании месторождений нефти и газа. Существование вероятностных закономерностей, свойственных природным совокупностям, позволяет выражать геологические закономерности в конкретной форме в виде математических формул и обобщённых характеристик. Это в значительной мере облегчает анализ фактического материала, расширяет возможности научно-практических исследований геологических явлений и выявления существующих природных закономерностей.

Практическая ценность работы. Установленные вероятностные закономерности, свойственные ПС, послужили основанием для разработки принципиально новых геолого-математических методов прогнозирования, с помощью которых можно определять, сколько залежей нефти или газа ещё не обнаружено в оцениваемой природной совокупности и каковы запасы в каждой из них. Разработанная методика апробирована при оценке перспектив ПС в Васюганской НТО. Результаты апробации приводятся в заключительной главе диссертации. Использование пространственных закономерностей позволяет выбирать объекты, перспективные на открытие залежей У В из числа подготовленных к глубокому бурению.

Реализация работы. Результаты исследований изложены в трёх отчётах, составленных для Томскгеолкома (1997) и ОАО «Томскгаз» (1997, 1999), соавтором которых является диссертант, а также в 8 статьях. По результатам выполненных работ составлены и переданы заказчикам рекомендации по направлению и целесообразности геологоразведочных работ. Основные положения докладывались на Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых имени М.А.Усова "Проблемы б геологии и освоения недр", проведенной в Томском политехническом Университете (Томск, 1998); Первом международном научном симпозиуме "Молодежь и проблемы геологии", проведенного в рамках международного научного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодежь и наука - третье тысячелетие"; конференции, посвященной 120-летию Томского Государственного Университета; Второй международной конференции "Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа", проведенной геологическим факультетом МГУ совместно с компанией Chevron Neftegaz, Ink., (Москва, 1998); третьем Международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им.М.А.Усова (Томск, 1999); Третьей международной конференции "Нефтегазоносные бассейны как саморазвивающиеся нелинейные системы", проведенной геологическим факультетом МГУ совместно с компанией Schlumberger, (Москва, 1999). В соавторстве с Ф.Н. Алексеевым и A.M. Андриановым диссертантом разработана «Автоматизированая система определения количества необнаруженных залежей газа и газа, нефти, конденсата и их ресурсов в осваиваемых нефтегазоносных районах», получившая краткое название АС «Квантиль-1», которая зарегистрирована в Федеральном Институте Промышленной Собственности (г. Москва) в 1999 г.

Основные защищаемые положения:

• В результате геологических процессов формируются природные совокупности (ПС) залежей нефти и газа, представляющие собой группы залежей, как правило, принадлежащие единой зоне нефтегазообразования, которым присущи вероятностные закономерности, обусловленные процессом накопления УВ.

• Величины запасов нефти и газа в природной совокупности формируются в соответствии с вероятностным законом F(x) и числом N одновременно (в геологическом понимании) или последовательно образующихся в условиях приоритетности объектов.

• Месторождения природной совокупности углеводородов образуют векторную систему, которая является абстрактным отражением миграционного потока, сформировавшего залежи ПС. Модули векторной системы описываются вероятностным законом.

• Глубины залежей природной совокупности, локализующиеся в одноименных горизонтах, распределены закономерно и описываются вероятностным законом.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из Введения, Заключения и семи глав. В первых двух главах приводится краткая характеристика геологии нефтегазоносных комплексов Васюганской НТО и характеристика факторов, определяющих (по мнению ведущих специали

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений", Паровинчак, Юрий Михайлович

Результаты исследования разведанных извлекаемых запасов нефти т Название месторождения и возрастной индекс залежи Запасы нефти, тыс. т Ут РЖ) лц

1 2 3 Полуденное Ю1 Куль-Еганское Ю]1 Кондаковское н 1150 2064 3260 -0,6442 0,0000 0,6442 0,241 0,522 0,741 0,281 0,219

1 а, тыс. т

10000

Рис.5.43. Распределение извлекаемых запасов нефти в залежах Кондаковской природной совокупности. Аппроксимация логнормальным законом Уравнение описывающей прямой: О* = 0,3356^ + 3,2962; коэффициент корреляции: г = 0,9975

Рис.5.44 Схема расположения месторождений Вартовской природной совокупности (выкопировка из структурной карты, А.А.Смыслов, 1987 г.)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя общие итоги, необходимо прежде всего отметить, что проведёнными исследованиями подтверждено существование природных совокупностей залежей нефти и газа со свойственными им вероятностными закономерностями. Благодаря этому, впервые удалось подойти к оценке прогнозных ресурсов, опираясь на теорию формирования запасов и природные закономерности, свойственные прогнозируемой величине.

В результате выполненных работ установлено девять природных совокупностей залежей (пять ПС нефти и четыре - газа). Для каждой природной совокупности найдено уравнение, описывающее величины запасов нефти или газа, по результатам анализа которого оценено количество необнаруженных залежей, величина прогнозных ресурсов в каждой из них и потенциальные ресурсы. Найдены также уравнения, описывающие пространственные закономерности в расположении месторождений и залежей.

К числу результатов, имеющих не только научное, но и практическое значение, относятся следующие достижения:

1. проведёнными исследованиями подтверждено существование природных совокупностей залежей нефти и газа;

2. установлено, что запасы залежей нефти и газа, относящиеся к одной природной совокупности, формируются в соответствии с вероятностными законами и являются квантилями равноотстоящих уровней;

3. нефтегазовые месторождения образуют векторные системы, которые являются отражением миграционных потоков, предопределивших формирование залежей нефти и газа;

4. глубины нефтегазовых залежей в одноимённых продуктивных горизонтах распределяются в соответствии с равномерным законом распределения вероятностей.

5. установленные закономерности описываются математическими уравнениями, с помощью которых можно решать следующие геологические задачи:

• определять количество необнаруженных нефтегазоносных залежей и оценивать прогнозные ресурсы в каждой из них;

• выбирать структуры, перспективные на открытие залежей нефти и газа, из числа выявленных геофизическими методами.

Применение выявленных закономерностей и использование их при прогнозировании должно способствовать повышению эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ в несколько раз. Этого можно добиться, прежде всего, за счёт своевременного перенесения бурения на наиболее перспективные участки. Благодаря этому решается проблема «запаздывания», что должно привести к значительному сокращению количества «сухих» скважин. Решается также проблема своевременного прекращения поискового бурения сразу же после открытия и разведки последней залежи нефти или газа из числа прогнозируемых.

Весьма перспективным в решении задач прогнозирования может оказаться открытие векторных систем, которые в абстрактной форме отражают направленность миграционных потоков углеводородов в период формирования залежей. Целесообразно продолжить изучение пространственных закономерностей в расположения месторождений и разработать методику выбора структур, перспективных на обнаружение залежей из общего числа выявленных геофизическими методами.