Нетрадиционные источники УВ: генезис, закономерности, методы прогноза, поисков и освоения > Нефтегазоносность кристаллического фундамента
Месторождение Белый Тигр: полигон отработки поисковых технологий на фундамент
Тимурзиев Ахмет Иссакович:
ЗАВИСИМОСТЬ ПРИТОКОВ СКВАЖИН ОТ ГИПСОМЕТРИИ ВСКРЫТИЯ КРОВЛИ ФУНДАМЕНТА.
На основе структурных построений по кровле фундамента и данным по приточности скважин МБТ (приведенные дебиты по скважинам) был выполнен анализ связи дебитов скважин от глубины вскрытия кровли фундамента и горизонтов осадочного чехла. Для этого были определены максимальные значения дебитов для каждой скважины за весь период эксплуатации МБТ. Анализ проводился между значениями глубин вскрытия фундамента скважиной и максимальными значениями дебитов по соответствующим скважинам. Анализ проводился для скважин всего месторождения, без разделения на блоки.
На построенном кроссплоте (Рис.3) видна обратная зависимость максимальных приведенных дебитов от глубины вскрытия кровли фундамента. То есть, чем гипсометрически выше скважина вскрывает фундамент, тем значения дебитов выше. Это доказывают отрицательные коэффициенты корреляции. Однако зависимость получилась не достаточно явной. Для улучшения качества зависимости проведено осреднение в скользящем окне значений глубин по дебитам с различной шириной скользящего окна равной 50, 100, 150 и 200 м3/сут. Чем больше ширина окна, тем связь становится лучше, коэффициенты корреляции увеличиваются от -0,77 (шаг осреднения 50 м3/сут) до -0,97 (шаг осреднения 200 м3/сут). В результате осреднения получена четкая обратная зависимость между глубиной вскрытия фундамента и максимальными приведенными дебитами скважин.
Эти результаты могут свидетельствовать об ухудшении фильтрационных свойств с глубиной вскрытия фундамента. Также это можно отнести к тому, что на выпуклой части фундамента трещины более раскрыты (арочный эффект деформаций) и, следовательно, фильтрационно-емкостные свойства лучше. В любом случае, эти графики показывают, что структурный фактор не теряет своего значения для залежей в ловушках фундамента.
Аналогичные построения выполнены нами для оценки связи между приведенными дебитами скважин и глубинами вскрытия кровли фундамента, приведенными к проекции интервала опробования. В этом случае, помимо осреднения глубин вскрытия фундамента по дебитам проведено осреднение дебитов по глубине с различным шагом (25, 50, 100, 150 м). Результаты приведены на рис.4.
Полученные результаты демонстрируют не столько возможности статистического анализа по получению высоких коэффициентов корреляции, а творческое осмысление материала для получения указанных связей. Без учета осреднения для скважин с открытыми стволами и отсутствием в ряде случаев фиксированных интервалов притоков, без приведения отметок кровли вскрытия фундамента к проекции интервалов опробования для наклонных скважин, а также без увязки дискретных и фиксированных данных по глубинам, было невозможно получить значимые коэффициенты корреляции, доказывающие эти связи. Благодаря углубленному анализу удалось эти связи выявить и сформулировать как важный критерий продуктивности скважин фундамента.
Можно сформулировать некоторые практические выводы о продуктивности скважин МБТ.
1. Примеры прямой связи продуктивности скважин с зонами трещиноватости по сейсмическим атрибутам открывают перспективы их прогнозирования.
2. Отсутствие связи (избирательности) между продуктивными и непродуктивными скважинами от расстояния до разломов указывает на подчеркнутую независимость нефтегазоносности пород фундамента от положения высокоамплитудных разломов, картируемых сейсморазведкой 3D.
3. Для поверхности фундамента установлена прямая корреляционная связь между глубиной вскрытия кровли фундамента и приведенными дебитами по скважинам. Практическим следствием выполненного анализа могут быть рекомендации по использованию установленных связей для заложения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин на фундамент.
Выполненные исследования фокусируют внимание на сложных вопросах ФНТК фундамента МБТ и позволяют понять и наметить лишь самые общие связи. Задача дальнейших исследований состоит в детальном изучении этого сложнейшего вопроса, связанного с изучением ФНТК в четырехмерном геологическом пространстве x y z, T (геологическое время).
Рис.3. Месторождение Белый Тигр. Зависимость между максимальными приведенными дебитами скважин и глубиной вскрытия кровли фундамента без осреднения и после осреднения в скользящем окне с различным шагом. Коэффициент корреляции: R2 = -0,77 (50 м3/сут); R2 = -0,91 (100 м3/сут); R2 = -0,94 (150 м3/сут); R2 = -0,97 (200 м3/сут);
Рис.4. Месторождение Белый Тигр. Зависимость между глубиной вскрытия кровли фундамента, при-веденной к проекции интервала опробования и максимальным приведенным дебитам скважин при осреднении дебитов по глубине с различным шагом (в скобках указаны коэффициенты корреляции).
Тимурзиев Ахмет Иссакович:
ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ИЗУЧЕНИЯ ФНТК ФУНДАМЕНТА И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
1. ПОИСК СЕЙСМИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ПРОНИЦАЕМЫХ ТРЕЩИН И РАЗЛОМОВ.
Работами по построению геологической модели МБТ было показано отсутствие связи между продуктивными и непродуктивными скважинами от расстояния до разломов. Наши исследования указывают на подчеркнутую независимость продуктивности отдельных скважин МБТ от положения высокоамплитудных разломов, картируемых сейсморазведкой 3D.
Дальнейшее развитие исследований по изучению ФНТК фундамента МБТ должно идти по пути поиска сейсмических признаков проявления малоамплитудных проницаемых трещинных систем, связанных с новейшей тектонической активизацией и формированием проницаемых нефтенасыщенных коллекторов. Учитывая, что сейсморазведка ограничена в решении этой задачи (правильнее говорить о том, что такая задача не ставилась и возможности ее решения до конца не определены), необходимо привлечение специальных геологических и тектонофизических методов исследований, включающих детальный палеотектонический анализ развития МБТ, детальный геометрический (морфоструктурный), кинематический и динамический (реконструкции НДС горных пород) анализ трещинных систем и другие исследования, призванные локализовать участки и зоны развития малоамплитудных проницаемых трещин и разломов для углубленного анализа и поиска признаков их проявления в сейсмическом волновом поле и атрибутах сейсмического поля.
2. ИЗУЧЕНИЕ НДС ПОРОД ФУНДАМЕНТА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
В работах [8,9] показана связь нефтегазоносности пород фундамента и продуктивности скважин с сечением субмеридиональных (ССЗ 330-350º) проницаемых трещинных систем, формирующих анизотропию проницаемости и направления фильтрационных токов в гранитном резервуаре МБТ. Такая ориентировка проницаемых трещин связана с субмеридиональным положением оси максимального сжатия в условиях сдвигового поля напряжений завершающей фазы новейшего этапа тектонической активизации региона. Выполненные реконструкции позволили получить азимутально-векторное представление о направлении проницаемых трещинных систем и не могли быть утилизированы в гидродинамическую модель в силу невозможности представления результатов в числовом виде для включения данных о направлении фильтрационных токов в ячейки гидродинамической модели.
Дальнейшее развитие исследований по изучению ФНТК фундамента МБТ должно идти по пути детализации построений, связанных с изучением НДС пород фундамента и ориентировки осей напряжений в пределах МБТ, с целью получения объемного распределения в массиве пород осей тензора напряжений с передачей данных об относительной величине и ориентировке осей напряжений и связанных с ними скорости и вектора фильтрации пластовых флюидов в гидродинамическую модель залежи. Для решения этой задачи необходимо проведение специальных работ по математическому моделированию НДС пород. Целью моделирования является выделение зон относительного растяжения, сжатия и плоскостей скола (сдвига) в массиве фундамента и районирование полей напряжений МБТ на области растяжения (связаны с проницаемыми и высокоемкими коллекторами) и сжатия (связаны с непроницаемыми породами и неэффективной трещиноватостью).
При отсутствии данных об истинном НДС массива пород фундамента моделирование проводится для массива, находящегося под действием только собственного веса (горного давления). При этом расчеты производных горизонтальных (боковых) составляющих полного тензора напряжений (деформаций) осуществляются через величину бокового распора, пропорционального упругим пара-метрам горных пород (коэффициент Пуассона, модуль Юнга и др.). При наличии данных об истинном НДС пород моделирование необходимо проводить с учетом реального распределения величин горизонтальных (тектонических) напряжений, определяющих неоднородность объемного тензора деформаций и, соответственно тензора абсолютной проницаемости массива пород фундамента.
Изучение НДС пород фундамента МБТ особенно актуально сейчас, когда в результате снижения пластовых давлений в залежи происходит реальный процесс компрессионного смыкания стенок и закрытия трещин. Геометризация зон с различной величиной компрессионного смыкания трещин возможна на основе расчетов эффективного напряжения в массиве пород фундамента, что позволяет локализовать зоны с различной величиной смыкания трещин и соответственно планировать мероприятия по интенсификации добычи нефти и нагнетания воды с целью поддержания ППД. Без кар-тины объемного распределения напряжений в массиве пород фундамента МБТ сегодня невозможно эффективное планирование и проведение ГТМ по поддержанию текущей добычи нефти. В условиях массивного строения залежи в фундаменте МБТ, тензор объемного распределения напряжений и направленной проницаемости является единственной альтернативой отсутствующей структурно-параметрической модели внутреннего строения, традиционно принятой для пластовых залежей.
3. ПРОНИЦАЕМОСТЬ РАЗЛОМОВ И ТРЕЩИН.
Продуктивность скважин являются функцией направленной проницаемости и градиента давления вдоль фильтрующих трещин. В связи с этим при заложении скважин основной задачей, помимо обеспечения их оптимального структурного положения, является правильное проектирование дизайна наклонно-направленных и горизонтальных стволов в соотношении с проекцией плоскостей пересекаемых скважинами проницаемых разломов и систем трещин [7]. При изучении проницаемости разломов и трещин как объемных геологических тел, передаваемых в гидродинамическую модель залежи, необходимо учитывать целый ряд факто-ров, определяющих тензорное распределение параметра проницаемости для различных участков разломов.
Разломы могут быть избирательно проницаемы по падению в случае их наклонной плоскости. Разломы максимально проницаемы для вертикальных фрагментов и минимально проницаемы для наклонных фрагментов, причем различный азимут простирания и различный угол наклона плоскости нарушения влияет на величину раскрытости трещин и их проницаемость. В случае винтового строения плоскости разлома, характерного для кулис сдвиговых зон МБТ, даже строго вертикальные участки разломов, могут быть избирательно проницаемы на различных глубинных срезах из-за изменения простирания следов разломов в процессе их закручивания с глубиной. При отклонении простирания следов разломов на данном глубинном срезе от простирания створа плоскости нормальных напряжений σ1σ2, проницаемый разлом (трещина) также переходит в категорию непроницаемого.
Как нами установлено, в течение геологического времени одни и тех же разломы МБТ испытывают противоположные движения (реверсные) в вертикальном и горизонтальном сечениях, испытывают действие нормальных (сжимающих и растягивающих) или тангенциальных напряжений в переменном поле тектонических напряжений. Сказанное показывает всю сложность решения задач по изучению проницаемости отдельных трещин и трещинных систем в объемных и временных координатах. В этой связи следует признать, что реализуемые в современной практике технологические приемы изучения ФНТК фундамента, основанные на сейсмических методах изучения трещинных сред, как правило далеки от реальных геологических особенностей их строения.
Тимурзиев Ахмет Иссакович:
4. ПРОГНОЗ РАСКРЫТИЯ И ПРОНИЦАЕМОСТИ ТРЕЩИН НА ОСНОВЕ ИХ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ПО ГЕНЕТИЧЕСКИМ ТИПАМ.
Дифференциация трещинных систем на генетические типы трещин скола и отрыва определяет их относительную раскрытость и возможна на основе структурно-кинематического и динамического анализа.
В соответствии с положениями теории деформаций и механики горных пород, формирование структур земной коры и сопутствующие им процессы фильтрации флюидов протекают в переменном поле тектонических напряжений, а существующая сеть трещин является следствием разрядки тектонических напряжений. Трещины независимо от масштаба в пределах одних систем характеризуются сходным типом деформаций. Известно два основных типа трещин генетической природы: скалывания (сколы, сдвиги) и отрыва (трещины растяжения), образующиеся соответственно в закономерных соотношениях с осями тангенциальных (касательных) и нормальных (сжимающих или растягивающих) напряжений для различных типов НДС (сбросовое, надвиговое, сдвиговое) горных пород и имеющих различные параметры раскрытости и проницаемости для фильтрации флюидов.
Влияние типа напряженного состояния земной коры на проницаемость пород проявляется через механизм трещинообразования, заключающегося в формировании трехкомпонентной сети трещин, две из которых (сопряженная пара сколов) параллельны площадкам действия максимальных касательных напряжений τmax, пересекаются с осью σ2, симметричны оси σ3 и образуют с ней угол скола (α ≤ 45º). Третья система трещин растяжения (отрыва) формируется параллельно оси максимальных главных нормальных сжимающих напряжений σ3 и ориентирована в плоскости, проходящей через оси максимальных и средних главных нормальных сжимающих напряжений (σ1σ2). При этом ориентировка и генетические типы трещин контролируются стационарным положением осей напряжений и во времени в процессе структурообразования (смены типов НДС и миграции осей напряжений) переменны. Ниже приводится обоснование этого важнейшего практического вывода.
Экспериментальные работы по испытанию материалов и теоретические исследования показали [1], что интенсивность касательных напряжений τі (пропорциональна октаэндрическим касательным напряжениям является той особенностью напряженного состояния пород, которая определяет искажение/ формы напряженного тела (без изменения его объема), характеризуемое интенсивностью деформации сдвига γі. В свою очередь, средняя величина нормальных напряжений σm = (σ1 + σ2 + σ3)/3 определяет изменение объема тела, характеризуемое средней величиной из трех главных удлинений εm по осям xyz. В общем случае интенсивность касательных напряжений τі и средняя величина нормальных напряжений σm (всестороннее давление), равная нормальному напряжению на тех же площадках, одинаково наклоненных к осям напряжений σm, в совокупности служат обобщенной характеристикой напряженного состояния тела.
Таким образом, в соответствии с положением осей напряжений, действующие нормальные и тангенциальные усилия воспринимаются трещинами по-разному. В зависимости от азимутальной ориентировки в силовом поле сдвигового поля напряжений формирование генетических типов трещин подчинено следующей общей закономерности:
а) трещины растяжения (отрывы, сбросы) формируются вдоль площадок действия максимальных главных нормальных сжимающих напряжений σ1 в плоскости σ1σ2;
б) трещины скола (сдвиги) формируются вдоль площадок касательных напряжений τmax;
в) трещины сжатия (стилолитовые швы, взбросы) формируются вдоль площадок действия минимальных главных нормальных сжимающих напряжений σ3 в плоскости σ2σ3.
Факт отражения в образцах керна МБТ преимущественной ориентировки наклонных трещин с углами падения 70-75º [8,9], образующих с вертикальной осью угол скола α < 45º, указывает на:
1) тектоническую природу и сколовый характер систем наклонных трещин;
2) формирование наклонных трещин в условиях действия субвертикальных (сбросовое поле) или субгоризонтальных (сдвиговое поле) максимальных нормальных сжимающих напряжений;
3) субвертикальную ориентировку трещин отрыва (угол падения ~90) и субвертикальное по-ложение вектора фильтрации флюидов (максимальной оси объемного тензора проницаемости).
Независимо от генезиса (палеонапряжения) и кинематики современные пространственные со-отношения в силовом поле новейших (современных) напряжений определяют раскрытость и проницаемость трещин и, как следствие, ФНТК МБТ [9]. Поскольку, образование трещин отрыва связывается с площадками действия нормальных напряжений, а трещин скалывания с площадками действия касательных напряжений, первые будут раскрытыми на глубине и эффективными для миграции флюидов при формировании залежей нефти и газа и при фильтрации их при вскрытии скважинами. Таким образом, реконструкции НДС земной коры позволяют дифференцировать трещины по генетическим типам и, соответственно, по их раскрытости и проницаемости для фильтрации УВ.
С другой стороны известно, что картируемые сейсморазведкой, гравиразведкой, магниторазведкой, структурно-геоморфологическими и дистанционными методами исследований разрывные нарушения представлены структуроформирующими разломами и идентифицируют генетические типы трещин и разрывов сколовой природы. Прямой учет параметров этих нарушений для построения гидродинамической модели залежи приводит к грубым ошибкам. Они могут быть использованы без риска искажения фильтрационной модели в качестве гидродинамических экранов, но без кинематической идентификации их использование для прогнозирования проницаемости невозможно. Использование структурных параметров трещин без кинематического анализа (определение генетического типа) и реконструкций НДС горных пород (определение типа НДС, ориентировки осей напряжений и соотношений трещинных систем и объемного тензора проницаемости с осями тензора напряжений), даже в условиях максимально детальной информации о распределении трещиноватости в объеме изучаемого массива, не обеспечивает решение задач прогнозирования ФНТК.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Кажущаяся очевидность декларируемого вступает в явное противоречие с практикой разработки месторождений с трещинными коллекторами. Если для месторождений с поровыми коллекторами эта очевидность не очевидна и, даже при известной фациальной неоднородности пластов, среди геологов господствует «изотропное мировоззрение», то для месторождений с трещинными коллекторами с явно выраженной анизотропией проницаемости примат «изотропного мировоззрения» можно объяснить только пренебрежением основами геологии трещинных коллекторов.
Даже на МБТ с кратным соотношением величин коэффициента анизотропии проницаемости для различных сечений, разбуривание залежи в гранитах проводилось кустами с ориентировкой наклонно-направленных стволов во всех азимутальных секторах, при этом распределение коллекторов и нефтенасыщенных объемов всегда связывалось с основными разломами северо-восточного прости-рания. Ни многочисленные системы разломов, картируемые сейсморазведкой 3D, ни различия в углах падения, ни различное простирание их основных систем, ни другие свидетельства резко выраженной анизотропии трещинного коллектора относительно его фильтрационных свойств, не служили основанием для регулирования системы разработки в терминах «анизотропного мировоззрения».
В этой связи, игнорирование законов трещинообразования и ФНТК может серьезно осложнить разработку залежей с трещинными коллекторами. В то же время учет в гидродинамической модели и в процессе разработки залежей ориентировки проницаемых трещин и законов векторной флюидодинамики способно обеспечить кратное повышение эффективности освоения и конечной выработки запасов. И, если учет ФНТК возможен на этапе проектирования разработки на основе трехмерной геомеханической и кинематической модели трещинных коллекторов, то реанимация месторождения (полная реанимация невозможна по причине необратимых процессов в пласте) требует серьезных мероприятий, связанных с перепрофилированием и изменением геометрии сеток эксплуатационных скважин, приведением ориентировки стволов скважин в соответствие с простиранием осей напряжений и направлением фильтрационных потоков, другими геолого-техническими мероприятиями. Как следствие, «технология управления трещиноватостью» должна стать рабочим инструментом разработчика, как на этапе проектирования новых, так и реанимации старых месторождений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М., Наука, 1975, 536 с.
2. Методические рекомендации по использованию данных сейсморазведки для подсчета запасов углеводородов в условиях карбонатных пород с пористостью трещинно-кавернового типа. Под редакцией В.Б.Левянта. - М.: ЦГЭ, 2010, 250 с.
3. Ромм Е.С. Структурные модели порового пространства горных пород. Л.: Недра, 1985. 240 с.
4. Сейсмоакустика пористых и трещиноватых геологических сред. Под научным руководством О.Л.Кузнецова, 3 тома. М., ВНИИГеосистем, 2002.
5. Смехов Е.М. Теоретические и методические основы поисков трещинных коллекторов нефти и газа. Л.: Недра, 1974. 200 с.
6. Тимурзиев А.И. Технология прогнозирования фильтрационной неоднородности трещинных коллекторов на основе реконструкций напряженно-деформированного состояния земной коры по результатам интерпретации сейсморазведки 3D. - Доклады конференции к 75 летию ВНИГРИ «ТЭК России - основа процветания страны». СПб, ВНИГРИ, 2004, c.128-139.
7. Тимурзиев А.И. Технология прогнозирования трещиноватости на основе трехмерной геомеханической и кинематической модели трещинного коллектора (на примере месторождения Белый Тигр). – Геофизика, №3, 2008, с. 41-60.
8. Анализ трещинных систем осадочного чехла и фундамента месторождения Белый Тигр (Вьетнам). Экспозиция нефть-газ. 5Н (11) октябрь 2010, с.11-20.
9. Реконструкции напряженно-деформированного состояния и прогноз проницаемых сечений для пород фундамента месторождения Белый Тигр (Вьетнам). Экспозиция нефть-газ. 6Н (12) декабрь 2010, с.6-13.
Источник: Тимурзиев А.И. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ТРЕЩИННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ФУНДАМЕНТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ БЕЛЫЙ ТИГР. Экспозиция нефть-газ. 2Н (14) октябрь 2011, с.33-40. http://deepoil.ru/images/stories/docs/avtorsk/raboty/txt_B_66.pdf.
Карпов Валерий Александрович:
Уважаемый Ахмет Исакович!
А правда ли, что наблюдаются трещины, заполненные терригенным материалом вторичного происхождения (песком, глиной, алевритом) (ЧАН ЛЕ ДОНГ,2008)?
И если это так, то с чем это связано?
Тимурзиев Ахмет Иссакович:
Это, как правило, "флюидиты" - инъекционное заполнение трещин взвешенной водонасыщенной глинисто-песчаной фракцией, сопутствующее процессу принудительного флюидодинамического прорыва глубинных флюидов в образовавшийся тектонический разрыв. По сути, в крупном масштабе - это наблюдается при проявлении грязевого вулкана, ствол которого, и есть мега-трещина, по которой выбрасывается (нагнетается) сопочная брекчия, состоящая из флюидно-породной агломерации продуктов разрушения и транспорта в створе флюидодинамической системы.
Навигация
Перейти к полной версии