Моделирование нефтяных и газовых залежей на основе капиллярно-гравитационной концепции нефтегазонакопления с целью повышения эффективности их разведки и разработки: на примере месторождений Западной Сибири

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

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

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

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

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

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

Основные задачи исследований:

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

2. Прогнозирование контуров нефтегазоносности сложнопостроенных залежей нефти и газа;

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

4. Определение точек избирательного размещения нагнетательных скважин.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Защищаемые положения:

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

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

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

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

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

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

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

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