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 Qmвеличина запаса газа, конденсата или нефтит — 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 Ьмодуль векторар- вероятность равномерно распределённой величиныа0 и а] - параметры уравнения.

3) Глубины залегания залежей в одноименных горизонтах распределяются закономерно и описываются линейными уравнением: где Нглубина залежи, рвероятность равномерно распределённой величиныД и Д — параметры уравнения.

Введение

м 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 УниверситетаВторой 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.

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.

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.