Прогноз флюидопроводности разрывных нарушений чокракских отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба

Актуальность проблемы. Одним из основных объектов геологоразведочных работ и добычи углеводородов в Краснодарском крае в последние десятилетия являются чокракские отложения северного борта Западно-Кубанского прогиба. В 1990;е и 2000;е годы на этом направлении были сосредоточены основные объёмы сейсмических исследований и буровых работ. Здесь выявлено порядка двадцати месторождений лёгкой нефти и газоконденсата, приуроченных к литолого-тектоническим ловушкам УВ.

На территории северного борта Западно-Кубанского прогиба большинство выявленных месторождений связано с тектонически (дизъюнктивно) ограниченными или осложнёнными нарушениями ловушками. Разломы оказывают большое влияние, как на формирование залежей, так и на процесс добычи углеводородов. Вместе с тем традиционные исследования в области тектонических процессов, объединяющих огромный массив знаний, сводятся к выделению и картированию зон разломов, не уделяя должного вниманиявопросу флюидодинамики разрывных нарушений. В этом плане прогнозирование флюидопроводящих и экранирующих свойств нарушений является достаточно новой и слабоосвещённой областью геологической науки. Понимание и прогнозирование проницаемости дизъюнктивных дислокаций необходимо для создания и уточнения геологических моделей, как на этапе геологоразведочных работ, так и при разработке месторождений. Оценка величины критического давления гидроразрыва разрывного тектонического нарушения может использоваться также при бурении скважин для снижения опасности потери циркуляции и поглощения бурового раствора. В этой связи в работе рассмотрены проблемы и методические особенности прогноза флюидопроводящих свойств разрывных нарушений них влияние на добычу углеводородов.

Цель исследований заключается в определении флюидопроводности разрывных нарушений чокракского яруса северного борта Западно-Кубанского прогиба.

Исходя из общей цели исследований решались следующие задачи:

1. Совершенствование и адаптация методики прогноза флюидопроводности разрывных тектонических нарушений для месторождений УВ чокрака северного борта Западно-Кубанского прогиба.

2. Обобщение и дополнение геологической модели чокракских отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба.

3. Установление факторов, влияющих на флюидопроводящую способность разрывных нарушений.

Этапы работ:

1. Структурное картирование поверхностей и построение карт эффективных толщин песчаных пачек чокрака в рассматриваемом районе.

2. Анализ геометрического положения (суперпозиции) песчаных пачек чокракского яруса на плоскости тектонического нарушения.

3. Расчёт содержания глинистой составляющей в плоскости тектонического нарушения (коэффициент 8СЯ).

4. Выявление фактов межблокового перетока воды и перераспределения давления на основании геолого-промыслового анализа разработки месторождений.

5. Установление зависимости проводящей способности тектонических нарушений от межблокового перепада давления, литологии и суперпозиции пачек-коллекторов вдоль нарушения.

Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной.

1. Усовершенствована и адаптирована методика оценки флюидопроводности разрывных тектонических нарушений на примере чокракских месторождений северного борта Западно-Кубанского прогиба.

2. Определены граничные значения межблоковых перепадов пластового давления, при которых экранирующие свойства разрывных нарушений переходят во флюидопроводящие.

3. Установлена корреляционная зависимость между глинистостью слоев, участвовавших в тектонических движениях, перепадом пластового давления и возможностью межблокового перетока.

Предложенные статистические зависимости и модель проницаемости разломов могут быть использованы на этапе построения трехмерных геолого-гидродинамических моделей месторождений.

Основные защищаемые положения:

1. Адаптированная методика оценки флюидопроводности разрывных тектонических нарушений в среднемиоценовых отложениях северного борта Западно-Кубанского прогиба, основанная на суперпозиции пачек коллекторов висячего и лежачего крыльев, коэффициенте глинистости смещаемых отложений, изменении пластового давления и обводненности продукции.

2. Выявленные в чокракских отложениях межблоковые перетоки флюидов и перераспределение пластового давления обусловлены наличием «окон флюидопроводности» разрывных нарушений, которые формируются геометрией и литологией рассматриваемого интервала.

3. Флюидопроводность разрывных нарушений чокракских отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба определяется граничными значениями межблокового перепада пластового давления и глинистостью дислоцированных слоев.

Практическая значимость и реализация результатов.

Результаты, полученные в исследовании, могут быть применены при проведении доразведки чокракских месторождений северного борта Западно-Кубанского прогиба. Созданные с их использованием геологические модели позволят точнее оценивать запасы углеводородов и улучшать параметры эксплуатации залежей. Адаптированная методика оценки флюидопроводности тектонических нарушений может применяться в различных горно-геологических условиях при отсутствии прямых данных о взаимодействии разобщённых разломами геологических объектов.

Апробация работы и публикации.

Основные положения и практические результаты по теме диссертации докладывались. на международных научно-практических конференциях («Геодинамика, тектоника и флюидодинамика нефтегазоносных регионов Украины», Крым, х. Николаевка, 2007 г.- «Геомодель», г. Геленджик, 2008 г.- «К новым открытиям через интеграцию геонаук», г. Санкт-Петербург, 2010 г.) — «Российская техническая нефтегазовая конференция и выставка 8РЕ по разведке и добыче 2010 г.», Москва, 2010 г.) и на заседаниях, НТС ООО «НК «Роснефть"-НТЦ». По теме диссертации опубликовано десять работ.

Фактический материал и методы исследования.

Собран автором в ходе тематических исследований геологического строения и нефтегазоносности среднемиоценовых отложений Западно-Кубанского прогиба, выполненных им в период работы в ЗАО «Кубаньгеосер-вис», ООО «Нефтегазовая производственная экспедиция», ООО «НК „Роснефть"-НТЦ“ в 2001;2009 гг. Первичными материалами выполненных исследований являлись цифровые материалы сейсморазведки ЗД (-800 км»), данные промыслово-геофизических исследований, литолого-петро-графических, микрофаунистических и петрофизических анализов керновых проб из 36 поисково-разведочных скважин, материалы по физико-химическому составу пластовых вод, нефти, газа и конденсата, гидродинамических исследований скважин и разработки месторождений.

Использовались труды и данные прогностических работ из научно-исследовательских и производственных тематических отчетов, находящихся в фондах ООО «НК «Роснефть"-НТЦ», ООО «Нефтегазовая производственная экспедиция», ОАО «НК «Роснефть-Краснодарнефтегаз», ОАО «Краснодарнефтегеофизика». Широко привлекались публикации зарубежных исследователей.

Интерпретация и обработка материалов выполнялись с использованием современных программных комплексов (SeisX, SeisEarth, VoxelGeo, Stratimagic и др. (Paradigm Geo), ИНПРЕС-5 (ЦГЭ) и др.).

Структура и объем работ.

Работа состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 151 страницу, включая 43 иллюстрации и 6 таблиц. Библиография включает 59 наименований.

При подготовке диссертации автор пользовался советами и консультациями H.A. Кондратьева, JLM. Пустыльникова, B.C. Дердуга, Н. М. Галактионова, М. В. Губарева. Всем им автор выражает искреннюю признательность. Особую благодарность автор приносит доктору геолого-минералогических наук В. В. Гайдуку — инициатору и научному руководителю данной работы.

4.4 Выводы.

1. Установлено, что чокракские месторождения Сладковско-Морозовско-Терноватого микроконуса на определённом этапе эксплуатации начинают получать флюид через тектонические экраны из водонасыщенных пачек соседних блоков.

2. Переток флюида возможен как через «окна флюидопроводности» (Южно-Морозовский блок), так и при отсутствии непосредственного контакта «коллектор-коллектор» (Морозовский блок):

3. Установлен факт дренирования нефти через разлом в процессе эксплуатации месторождения для нефтенасыщенных пачек VII и VI Западно-Беликовского блока и блока скважины"9.

4. Начало перетоков фиксируется по росту либо стабилизации пластового давления и увеличению содержания воды в, продукции скважин.

5. Для рассматриваемого микроконуса, не выстраивается1 зависимость между коэффициентом БОИ. и перепадом давления, необходимым для начала движения жидкости через нарушения. Этот факт объясняется малой статистической выборкой и близкими значениями полученных результатов. Величины граничного межблокового перепада давления начала перетока и соответствующие им значения коэффициентов БОЯ' представлены в таблице 4.2. 5.

Заключение

.

В результате проведённых исследований для Сладковско-Морозовского района:

1. Дополнена и уточнена геологическая модель чокракских отложенийв пределах района исследований северного борта Западно-Кубанского прогиба. Выполнено картопостроение и дополнен прогноз коллекторов всех песчаных пачек чокракского ярусам Варавенско-Черноерковского и Сладковско-Морозовско-Терноватого микроконусов рассматриваемых площадей.

2. Построены диаграммы суперпозиции («секции Алана») разломов для каждого исследуемого тектонического блока. Установлены «окна флюидопроводности» для резервуарных пачек чокрака.

3. Проведён расчёт коэффициента глинистости тектонических нарушений — SGR для всех рассматриваемых разрывных нарушений. На основании совместного анализа диаграмм суперпозиции и значений SGR определены наиболее вероятные пути перетока флюидов* между смежными тектоническими блоками.

4. Выполнен геолого-промысловый анализ разработки месторождений с позиции получения данных об источнике избыточного давления м воды в продукции скважин.

Сделаны следующие выводы:

1. Разрывные нарушения чокракского яруса при значениях SGR>40−45% до начала эксплуатации месторождений являются экранами, разделяющими залежи, расположенные в смежных блоках.

2. При значении SGR ниже 40−45% и наличии «окон флюидопроводности» коллекторские пачки смежных блоков можно рассматривать как единый резервуар.

3. В процессе эксплуатации, при достижении граничного-межблокового перепада пластового давления. между объектами эксплуатации и незатронутыми добычей коллекторскими пачками' разрывные нарушения становятся проницаемыми для флюидов и передачи давления. На основании геолого-промыслового анализа. процесса разработки месторождений установлены факты межблоковых перетоков флюида5 и перераспределения пластового давления.

4. Момент начала перетока линейно зависит от межблокового перепада давленияи коэффициента глинистости поверхности нарушений— 80К. Граничное межблоковое давление начала перетока определяется по формуле: (1Р = * 1,3051 — 66,051 (рис. 4.15). Характерно, что зависимость единая для обеих микроконусов. Таким образом, установлено, что флюидопроводность разрывных нарушений чокракского яруса зависит только от литологического состава включённых в дислокацию слоёв и межблокового перепада давления. Основываясь на полученном результате можно предсказывать момент начала движения флюидов по разлому в сходных горно-геологических условиях.

5. Переток между блоками при величине сбросов между пачками до 120 м возможен и без наличия «окон флюидопроводности» посредством трещины гидроразрыва. Установлен фронт продвижения воды по разрывному нарушению Морозовского месторождения, т. е. зависимость между вертикальным размером трещины гидроразрыва и величиной граничного межблокового перепада давления.

При использовании полученной в данной работе зависимости (рис. 4.15) важно учитывать тот факт, что в районе исследований, в чокракском интервале, имеются высокие АВПД и АВПоД (коэффициент аномальности около 2). Применять её напрямую для экспертной оценки экранирующих и проводящих свойств тектонических нарушений можно только в сходных по горно-геологическим условиям регионах.

В итоге проведённых исследований получены следующие основные результаты: '.

1. Адаптированнаяметодика оценки флюидопроводности разрывных тектонических нарушений в сложныхгеологических условиях при отсутствии прямых данных о межблоковых перетоках, таких как закачка маркеров и газа, мониторинг химического состава извлекаемого флюида в процессе разработки и пр. Применение подобной методики позволит с достаточной степенью достоверности предсказывать свойства разломов в конкретных горно-геологических условиях.

2. Установлена флюидопроводность разрывных нарушений среднемиоценового стратиграфического интервала северного борта Западно-Кубанского прогиба, которая возникает при снижении пластового давления в процессе разработки месторождений. Основными путями межблоковых перетоков и перераспределения давления являются «окна ф люидопроводности».

3. Получена линейная зависимость между межблоковым перепадом давления начала перетока и коэффициентом глинистости нарушения (Shale Gouge Ratio) для чокракских отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба, которая позволяет прогнозировать флюидопроводящие (экранирующие) свойства разломов.

В заключении стоит отметить, что методика и проведённые с её использованием исследования предоставляют возможности для дальнейшего совершенствования при выполнении подобных работ специализированными коллективами профильных нефтяных компаний.

Использование современных программных комплексов трёхмерного геологического моделирования позволит не только ускорить построение «секций Алана» (которое выполняются автоматически при структурном моделировании), но и существенно более подробно представлять пласты коллекторов (пропластковая модель). Т. е. каждая песчаная пачка будет отображена совокупностью тонких пластиков с собственными значениями глинистости, песчанистости и эффективной толщины. Это позволит выйти на качественно новый уровень точности расчёта коэффициента глинистости (SGR) что позволит снизить неопределённости, неизбежно возникающие при упрощениях.

Получение «сигналов» о перетоках можно качественно улучшить, используя мониторинг физического и химического состава продукции скважин, не говоря уже о закачках в скважину различного рода маркеров. Необходимо так же привлечение исследований в области интерференции скважин разных блоков (гидропрослушивание и пр.).

Результаты оценки флюидопроводности разрывных нарушений, интегрированные в ЗД геологическую модель, могут быть проконтролированы и, возможно, скорректированы по данным гидродинамического моделирования.

Дальнейшее развитие методики оценки флюидопроводности разрывных нарушений на базе интеграции геонаук вероятно позволит выйти и на количественное прогнозирование объёмов перераспределённого флюида смежных геологических объектов.

Итогом проведения подобных работ будет полноценная, наиболее достоверная геологическая и гидродинамическая модель месторождения. Её можно использовать как в целях доразведки месторождений, так и для улучшения систем их разработки.