К вопросу освоения ресурсного потенциала доюрского комплекса отложений Западной Сибири (часть 2)

TO THE ISSUE OF THE DEVELOPMENT OF THE RESOURCE POTENTIAL OF THE WEST SIBERIAN PRE-JURASSIC DEPOSIT COMPLEXES (PART 2)

POPOV E.A.1,
STOVBUN Y.A.1,
RUSSKIH A.S.1
1 LLC «Nedra-Consult»
Tyumen, 625014,
Russian Federation

Вторая часть статьи (1-я часть опубликована в № 1, 2021 г.) содержит анализ опыта разработки и эксплуатации отложений доюрского комплекса, на основании которого сформулирован общий подход к созданию трехмерных фильтрационных моделей, с учетом особенностей геологического строения. Предложена методика восстановления куба абсолютной проницаемости с использованием метода вейвлет-разложений. Представлены результаты настройки секторной гидродинамической модели на исторические данные работы скважин. Использование данного метода для восстановления куба абсолютной проницаемости имеет перспективы применения при создании трехмерных гидродинамических моделей залежей, приуроченных к отложениям доюрского комплекса. На основании полученных результатов сформулирована единая концепция разработки, которая также может быть использована при проектировании залежей углеводородов, приуроченных к коллекторам со сложным геологическим строением и вторичными фильтрационно-емкостными свойствами.

The second part of this paper presents an analysis of the development and operations of Pre-Jurassic complex deposits as well as describes general approach to the creation of three-dimensional filtration models based on the analysis, taking into account the features of the geological structure. The paper also describes a technique for reconstructing the absolute permeability cube using the wavelet decomposition method and presents the results of tuning the sector hydrodynamic model to historical data of well operation. The use of this method for the reconstruction of the absolute permeability cube has prospects for application in the creation of three-dimensional hydrodynamic models of Pre-Jurassic complex deposits. A unified development concept based on the results obtained can also be used in the design of hydrocarbon deposits confined to reservoirs with a complex geological structure and secondary filtration and reservoir properties.

Значительные объемы углеводородов, сосредоточенные в продуктивных отложениях пород фундамента, делают их привлекательными для разработки в условиях современной тенденции ухудшения структуры запасов.
Однако, несмотря на значительный потенциал продуктивных горизонтов пород фундамента, промышленная эксплуатация большей части подобных объектов была неудачной.
Сложное геологическое строение отложений, неопределенность распространения фильтрационно-емкостных свойств по разрезу, низкая охарактеризованность геологической информацией являются основной причиной осложнений вскрытия и неудачной эксплуатации залежей углеводородов, приуроченных к продуктивным горизонтам пород фундамента, большей частью являющимися классическим трещинно-поровым коллектором, представленным горной породой, разбитой субвертикальными трещинами.
Параметры коллекторов подобного типа, как и физические процессы, происходящие в них, до сих пор не изучены в достаточной степени.
В связи с низкой эффективностью изучения различными геолого-геофизическими методами, стандартные подходы к бурению и эксплуатации залежей, приуроченных к трещинно-поровым коллекторам, будут не эффективны.

Факторы, осложняющие разработку
Анализ результатов вскрытия продуктивных интервалов, приуроченных к коллекторам такого типа, на примере одного из месторождений Томской области показал наличие определенных рисков, связанных с прохождением зон интенсивной трещиноватости. Вскрытие подобных зон сопряжено с такими проблемами, как:
– поглощение бурового раствора, которое может стать причиной аварии, а также приводящее к ухудшению ФЕС призабойной зоны пласта, вплоть до невозможности дальнейшего освоения скважин;
– большое время нахождения открытого ствола скважины под действием столба бурового раствора, провоцирующего осыпи, обвалы стенок скважины, затяжки, прихваты бурового инструмента и другие осложнения.
Одним из главных факторов, осложняющих разработку залежей, приуроченных к продуктивным отложениям доюрского комплекса, в силу особенностей геологического строения является стремительное снижение пластового давления в процессе эксплуатации скважин, что наглядно иллюстрирует динамика работы объекта ДЮК одного из лицензионных участков Красноленинского месторождения, эксплуатация которого приостановлена на данный момент (рис. 1).

Значительные объемы углеводородов, сосредоточенные в продуктивных отложениях пород фундамента, делают их привлекательными для разработки в условиях современной тенденции ухудшения структуры запасов.
Однако, несмотря на значительный потенциал продуктивных горизонтов пород фундамента, промышленная эксплуатация большей части подобных объектов была неудачной.

Сложность анализа энергетического состояния подобных объектов заключается в отсутствии сформированной системы разработки и значительной удаленности скважин друг от друга. К тому же, после остановки скважины восстановление давления в трещиноватых коллекторах происходит в течение нескольких дней, а то и часов. В связи с этим осредненные замеры забойного давления следует использовать лишь ориентировочно, а пластовое определить практически невозможно.

Недостаточный контроль за изменениями пластовых давлений приводит к снижению эффективности управления системой выработки запасов и, как следствие, к ухудшению технологических показателей.
На примере одного из объектов Талинской площади Красноленинского месторождения, сложенного коллектором с вторичными фильтрационно-емкостными свойствами, в ходе анализа разработки были выявлены отклики в работе добывающих скважин на расстоянии 5 км (рис. 2).
Данная зависимость хорошо прослеживается между скважинами № 1 и № 2. После ввода в эксплуатацию скважины № 2 в 1997 г. уже через месяц производительность соседней скважины № 1 упала. При этом дебит скважины № 2 резко увеличился. При увеличении дебита в скважине № 1 дебит в скважине № 2 падает. В 2002г. обе скважины по причине низкой продуктивности, связанной со снижением пластового давления, были остановлены (рис. 3, табл. 1).
Наличие взаимовлияний в работе скважин свидетельствует о естественной макронеоднородности, из чего можно сделать вывод о том, что высокопродуктивные скважины расположены в зонах повышенной трещиноватости, находящихся в структурных прогибах и поднятиях. Однако данный фактор, даже несмотря на стремительное падение пластового давления при эксплуатации скважин, делает невозможным реализацию системы поддержания пластового давления, о чем свидетельствует факт неудачного опыта закачки на подобных объектах (сложенных коллекторами трещинно-порового типа) месторождений Красноленинского свода [1].

Таким образом, для предотвращения падения пластового давления в ходе эксплуатации необходима отработка оптимальных режимов работы добывающих скважин либо периодическая эксплуатация.
В связи с неравномерным распределением продуктивных зон по площади объектов разработки, приуроченных к отложениям доюрского комплекса, возникает необходимость использования методов увеличения нефтеотдачи для увеличения охвата выработки запасов.

Наличие взаимовлияний в работе скважин свидетельствует о естественной макронеоднородности, из чего можно сделать вывод о том, что высокопродуктивные скважины расположены в зонах повышенной трещиноватости, находящихся в структурных прогибах и поднятиях. Однако данный фактор, даже несмотря на стремительное падение пластового давления при эксплуатации скважин, делает невозможным реализацию системы поддержания пластового давления,

Как ни парадоксально, но одним из наиболее эффективных геолого-технологических мероприятий, проводимых на продуктивных отложениях доюрского комплекса, является гидравлический разрыв пласта. Результаты проведенных трех скв./операций на пласт М1 одного из месторождений Томской области свидетельствуют о высокой эффективности мероприятий на коллекторах с низкой проницаемостью (2–5 мД) (табл. 2). Это связано в первую очередь с тем, что в результате гидравлического разрыва пласта создается система искусственных трещин, связанных с естественной трещиноватостью пласта, увеличивающая продуктивность скважин.
В ходе анализа данных разработки залежей углеводородов, приуроченных к залежам с вторичными ФЕС, был выявлен ряд геологических и технологических факторов, оказавших существенное влияние на разработку месторождения.

Подход к гидродинамическому моделированию отложений доюрского комплекса
Для формирования успешной концепции разработки, помимо анализа имеющейся информации, связанной с эксплуатацией залежей такого типа, возникает необходимость создания геолого-технологической модели, которая бы учитывала все особенности геологического строения и позволила адекватно смоделировать физические процессы, происходящие в недрах, а также корректно воспроизвести историю разработки.
Для учета влияния карбонатных прослоев на процесс разработки и гравитационных эффектов была выбрана модель двойной пористости и двойной проницаемости, обеспечивающая детальное понимание механизма фильтрации углеводородов в пластах с вторичными фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС).
В рассматриваемой системе флюиды существуют в двух связанных между собой блоках (рис. 4) [2]:
• матрице породы, занимающей основную часть пласта;
• трещинах в породе, обладающих высокой проницаемостью.
Добыча из блоков матрицы может производиться с помощью различных физических механизмов (рис. 5) [3]:
• расширение нефти;
• пропитка;
• гравитационная пропитка/дренирование;
• диффузия;
• вязкостное вытеснение.

Для формирования успешной концепции разработки, помимо анализа имеющейся информации, связанной с эксплуатацией залежей такого типа, возникает необходимость создания геолого–технологической модели, которая бы учитывала все особенности геологического строения и позволила адекватно смоделировать физические процессы, происходящие в недрах, а также корректно воспроизвести историю разработки.

Использование метода вейвлет-разложений для восстановления проницаемости при фильтрационном моделировании
Так как восстановить проницаемость пласта стандартными способами не представляется возможным, то на примере сектора фильтрационной модели объекта с вторичными ФЕС рассмотрим возможность восстановления проницаемости методом вейвлет-разложений. Этот метод учитывает структурную составляющую и является информативным и достаточно эффективным инструментом анализа поверхностей, способным представлять поверхность в различных масштабах, таким образом, что позволяет выявлять как мелкие, так и крупные локальные структурные изменения.
Кроме того, восстановление проницаемости с использованием метода вейвлет-разложений более эффективно по сравнению с методом, предложенным Муреем, так как оно зависит от структурной составляющей, а не от инклинометрии скважин, вследствие чего имеет меньшую «зашумленность» [4].
Под вейвлет-преобразованием понимают разложение сигнала по системе вейвлетов – функций, каждая из которых является сдвинутой и масштабированной (сжатой или растянутой) копией одной функции – порождающего вейвлета. На уровне вейвлет-коэффициентов вейвлет-разложение можно представить в виде f(x)=cA0→{cA1,cD1}→{cA2, cD2, cD1}→• • •→{cAN , cDN-1,…cD1}, (1)
где cAi – коэффициенты аппроксимации глубины разложения i; cDi – детализирующие коэффициенты глубины разложения i.
Вейвлет-преобразование функции – нахождение коэффициентов {cAN, cDN-1,cD1}.
В нашем случае алгоритм вейвлет-разложения матрицы можно представить в виде схемы (рис. 6).

Пусть S={Sij} – матрица, значения элементов которой соответствуют значениям в узлах сеточной области гидродинамической модели, представляющей карту структурной поверхности пласта. Пусть по оси OX число узлов – N, по оси OY – M. В результате получаем матрицы: cA – усредненные значения, исходной карты структурной поверхности, уточняющие коэффициенты: cV – «по вертикали»; cH – «по горизонтали»; cD – «по диагонали» [5].
Моделирование проницаемости осуществлялось на основе нормировки карты вейвлетов третьего уровня по линейной зависимости от амплитуды (рис. 7):
k=0,16∙Z+0,011, (2)
где k – абсолютная проницаемость (мкм2), Z – величина значения амплитуды карты вейвлет-разложений (м).
Использование вейвлет-функций позволило адекватно воспроизвести динамику работы скважин, а после адаптации модели дало возможность прогнозировать входные дебиты и темпы падения дебитов по всей площади объекта, основываясь только на расчете тестового элемента на секторе (рис. 8).

Концепция разработки
В ходе анализа геолого-промысловых данных и результатов фильтрационного моделирования выявлено, что скважины, обладающие высокой продуктивностью, расположены в зонах прогибов и куполов, которые в наибольшей степени обладают естественной трещиноватостью.

Использование вейвлет–функций позволило адекватно воспроизвести динамику работы скважин, а после адаптации модели дало возможность прогнозировать входные дебиты и темпы падения дебитов по всей площади объекта, основываясь только на расчете тестового элемента на секторе.

Для успешной разработки и эксплуатации залежей углеводородного сырья такого типа необходимо провести комплекс исследований, которые позволили бы прогнозировать развитие зон естественной трещиноватости:
• сейсмический прогноз зон распространения трещиноватости (зон высокой продуктивности);
• геомеханические исследования и отбор ориентированного керна для оценки напряженного состояния породы;
• проведение геофизических и гидродинамических исследований (КВД, гидпропрослушивание) на наличие и определение направления развития естественных трещин.
Выявление зон развития естественной трещиноватости позволит определить наиболее продуктивные зоны – пронизанные сетью трещин для расположения в них проектных скважин, обладающей максимальными значениями добычи и экономической эффективностью.
Таким образом, на основании полученных результатов можно сформулировать общий подход к разработке и эксплуатации залежей, приуроченных к отложениям доюрского комплекса, заключающийся в:
• формировании программы исследований, направленных на выявление зон развития естественной трещиноватости;
• отказе от площадных и рядных систем, переходе к избирательным при проектировании в связи с особенностями геологического строения и неравномерным распределением запасов и продуктивных зон по площади;
• выборе оптимального расстояния между скважинами с учетом макротрещиноватости;
• подборе технологии вскрытия продуктивных пластов (бурении горизонтальных скважин на депрессии или равновесии с использованием облегченных буровых растворов, для минимизации рисков аварий и поглощений);
• проведении многостадийного разрыва пласта (создание системы искусственных трещин, связанных с естественной трещиноватостью пласта для увеличения продуктивности скважин), обработках призабойных зон скважин химическими реагентами;
• периодической эксплуатации скважин на щадящих режимах для восстановления давления в залежи.

ВЫВОДЫ
1. Значительные объемы запасов углеводородов в продуктивных отложениях пород фундамента делают их привлекательными для дальнейшей разработки.
2. Сложное неоднородное геологическое строение и неопределенность распространения фильтрационно-емкостных свойств по разрезу обуславливает низкую изученность геолого-геофизическими методами и делает стандартные подходы к бурению и эксплуатации залежей неэффективными.
3. Вскрытие зон интенсивной трещиноватости влечет за собой риски, связанные с авариями и поглощениями бурового раствора, по причине которых дальнейшее освоение скважин становится невозможным.
4. Одним из негативных факторов, осложняющих разработку продуктивных отложений доюрского комплекса, является стремительное снижение пластового давления.
5. Невозможность реализации системы поддержания пластового давления, вследствие макротрещиноватости, требует отработки оптимальных режимов работы добывающих скважин, либо периодической эксплуатации для предотвращения истощения энергетического потенциала залежей.
6. Применение гидравлического разрыва пласта, как одного из ключевых способов увеличения нефтеотдачи, для создания сети искусственных трещин, связанных с естественной трещиноватостью пласта, увеличивает продуктивность скважин и выработку запасов по площади.


7. Для формирования успешной концепции разработки, выбор модели двойной пористости и двойной проницаемости позволяет обеспечить детальное понимание механизма фильтрации углеводородов в пластах с вторичными фильтрационно-емкостными свойствами.
8. Вследствие того, что исследования керна и геофизические исследования скважин на определение фильтрационно-емкостных свойств не дают удовлетворительных результатов, предлагается восстановление проницаемости в фильтрационной модели с использованием метода вейвлет-разложений, который учитывает локальную составляющую структурной поверхности.
9. Метод вейвлет-разложений позволяет адекватно воспроизвести динамику работы скважин, а также, после адаптации, дает возможность прогнозировать входные дебиты и темпы падения по всей площади объекта.
10. Для успешной разработки и эксплуатации залежей углеводородного сырья продуктивных отложений пород фундамента необходим комплекс исследований, которые позволили бы прогнозировать развитие зон естественной трещиноватости, характеризующихся высокой продуктивностью, для расположения в них проектных скважин, обладающих максимальными значениями добычи и экономической эффективностью.
11. Формирование общих принципов поиска, изучения и разработки продуктивных отложений пород фундамента даст возможность не только вовлечь в добычу перспективные и привлекательные ресурсы, но и позволит сформулировать общий принцип разработки для других продуктивных отложений, приуроченных к коллекторам со сложным геологическим строением и обладающим вторичными ФЕС.

Недра-Консалт — независимое инновационное научно-проектное предприятие, ориентированное на устойчивое развитие, современные технологии и уникальный опыт работы нашей команды.
Недра-Консалт сегодня:
• Один из ведущих научно-исследовательских институтов в области проектирования разведки и разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений России и стран зарубежья;
• Более 500 выполненных научно-исследовательских, проектных работ, в том числе прошедших рассмотрение и согласование в ФБУ ГКЗ РФ, ЦКР Роснедр по УВС и ФГКУ «Росгеолэкспертиза»;
• Высококвалифицированные специалисты в области геологии, геофизики, геологического и гидродинамического моделирования, проектирования разработки и обустройства месторождений углеводородов, экономики;
• Более 20 лет успешной деятельности.

Литература

1. Скрылев С.А. Опыт и проблемы изучения и освоения залежей нефти абалакской свиты (на примере Ем-Еговской площади Красноленинского месторождения) // Вестник ЦКР Роснедра. 2010. № 6. С. 29–35.
2. Beicip-Franlab. Природно-трещиноватые резервуары. От анализа и моделирования трещин к моделированию пласта и разработке месторождения // Курс лекций, часть 1. Москва. 2010. С. 5–7.
3. Голф-Рахт Т.Д. Основы нефтепромысловой геологии и разработки трещиноватых коллекторов. М.: Недра, 1986. С. 93–95.
4. Бриллиант Л.С., Антипин М.А., Мясоедова О.Ю. Развитие аналитического аппарата в рамках методики локализации остаточных запасов нефти (применение метода вейвлет-разложения) // Нефть. Газ. Новации. 2011. № 9. С. 42–45.
5. Воробьев В.П., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразований. СПб.: Изд-во ВУС, 1999. 204 с.

References

1. Skrylev S.A. Opyt i problemy i osvoyeniya zalezhey izucheniya nefti abalakskoy svit (na primere Yem-Yegovskoy ploshchadi Krasnoleninskogo mestorozhdeniya) [Experience and problems of studying and developing oil deposits of the Abalak formations (on the example of the Em-Egovskaya area of the Krasnoleninskoye field)]. Vestnik TSKR Rosnedra [Bulletin of the TSKR Rosnedra], 2010, no.6, pp. 29–35. (In Russian).
2. Beicip-Franlab. Prirodno-treshchinovatyye rezervuary. Ot analiza i modelirovaniya treshchin k modelirovaniyu plasta i razrabotke mestorozhdeiya. [Naturally fractured reservoirs. From fracture analysis and modeling to reservoir modeling and field development]. Kurs lektsiy, Chast 1 [Course of lectures, Part 1]. Moscow, 2010, pp. 5–7. (In Russian).
3. Golf-Rakht T.D. Osnovy neftepromyslovoy geologii i razrabotki treshchinovatykh kollektorov [Fundamentals of Oilfield Geology and Fractured Reservoir Development], Moscow, Nedra, 1986, pp. 93–95. (In Russian).
4. Brilliant L.S., Antipin M.A., Myasoyedova O.Yu. Razvitiye analiticheskogo apparata v metodiki lokalizatsii ostatochnykh resursov nefti (metod metoda veyvlet-razlozheniya) [Development of the analytical apparatus within the framework of the method for localizing residual oil reserves (application of the wavelet decomposition method]. Neft'. Gaz. Novatsii [Oil. Gas. Innovations]. 2011, no. 9, pp. 42–45. (In Russian).
5. Vorob'yev V.P., Gribunin V.G. Teoriya i praktika veyvlet-preobrazovaniy [Theory and practice of wavelet transforms], St-Petersburg, «Izdatelstvo VUS» Publ., 1999, 204 р. (In Russian).

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Попов Е.А.

    Попов Е.А.

    исполнительный директор

    ООО «Недра-Консалт»

    Стовбун Ю.А.

    Стовбун Ю.А.

    к.г-м.н., начальник департамента геологии, мониторинга и подсчета запасов

    ЗАО «Недра-Консалт»

    Русских А.С.

    Русских А.С.

    начальник отдела гидродинамического моделирования

    ООО «Недра-Консалт»

    Просмотров статьи: 1075

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru