Литология и коллекторские свойства отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья

Основное содержание работы.

Актуальность работы

В настоящее время отмечается падение добычи нефти в главном нефтедобывающем регионе страны - Западной Сибири (ЗС), поэтому широко обсуждается (в том числе и на государственном уровне) вопрос вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов нефти, содержащихся в баженовском горизонте, который является одновременно нефтематеринским и продуктивным. В связи с этим актуальность детального изучения его внутреннего строения не может вызывать сомнений.

Изучением отложений баженовского горизонта в ЗС более 40 лет занимались многие ученые (Ф.Г.Гурари, И.И.Нестеров, А.А.Трофимук, А.Э.Конторович, Ф.К.Салманов, О.К.Баженова, Н.Б.Вассоевич, Ю.В.Брадучан, В.А.Захаров и многие другие). Однако общепринятой точки зрения на нефтегеологическое строение этой толщи нет, что, безусловно, мешает вовлечь в разработку значительные запасы нефти (по оценкам некоторых ученых достигающие 30 млрд.т.), аккумулированные в отложениях баженовского горизонта.

Активное изучение объекта началось с Салымского месторождения, где в 1967 г были получены первые промышленные притоки нефти. Однако, почти за 40 лет разработки баженовского горизонта накопленная добыча нефти составляет лишь несколько млн.т. Большинство ученых связывают неудачи промышленного освоения запасов с трудностью разработки нетрадиционного типа коллектора - "баженита" (листоватых, черных, битуминозных глин с межслоевой пустотностью). Такой коллектор "отдает" в скважины нефть только при аномально высоком пластовом давлении (АВПД). После падения АВПД коллектор утрачивает свои фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС), т.е. наличие залежи контролируется АВПД. Именно с таким типом коллектора столкнулись геологи и разработчики на Салымском месторождении.

Существуют и другие типы коллекторов в баженовском горизонте, например, на западе Широтного Приобья. Ряд исследователей (Е.Е.Карнюшина, О.О.Абросимова, А.Д.Алексеев и др.) показали в своих работах, что здесь коллекторами являются карбонатизированные кремнистые слои с трещинным типом пустотности и жестким минеральным скелетом, который обеспечивает возможность длительной эксплуатации залежей со стабильными дебитами, даже с применением механизированной добычи нефти на депрессии. Извлечение нефти из подобных коллекторов не контролируются наличием АВПД в толще.

На западе Широтного Приобья нефтегеологическое строение баженовского горизонта изучалось различными научными коллективами, применявшими широкий арсенал сейсмогеологических методов. Но несмотря на обширный объем исследований, остаются неопределенности, мешающие начать массовую разработку объекта. До сих пор нет общепринятого мнения о закономерностях распределения коллекторов по разрезу и на площади, типе коллектора, влиянии тектонического фактора на нефтеносность. Отсутствие этих представлений не позволяет в полной мере реализовать детальную трехмерную геологическую модель, которая стала бы основой для дальнейшего гидродинамического моделирования, проектирования разработки месторождений и опробования различных методов повышения нефтеотдачи. Все это сдерживает начало масштабного промышленного освоения залежей нефти в баженовском горизонте.

Целью работы являлось изучение свойств, закономерностей распространения и генезиса пород-коллекторов в отложениях баженовского горизонта на западе Широтного Приобья, оценка вертикальной и латеральной изменчивости коллекторов и выявление характера их распространения в межскважинном пространстве.

Основные задачи исследований:

1. Разработка методических приемов комплексного подхода к изучению отложений баженовского горизонта с использованием геофизических, промыслово-геофизических, геохимических, литологических, сейсмогеологических методов исследований.

2. Детальные литогенетические исследования керна, отобранного из интервала баженовского горизонта на Галяновском, Средне-Назымском, Большом Ольховом и Апрельском месторождениях. Стадиальный анализ изученных пород.

3. Изучение условий осадконакопления кремнистых пород баженовского горизонта. Анализ влияния физико-химических условий среды на вторичные изменения радиоляриевых илов.

4. Выявление различных типов коллекторов и закономерностей их распространения в разрезе.

5. Обоснование возможности использования сейсморазведки для прогнозирования различных типов разреза в межскважинном пространстве.

6. Построение трехмерной геологической модели строения отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья на основе результатов литологического изучения разрезов скважин, выделения коллекторов различного типа и сейсмического прогноза свойств разреза в межскважинном пространстве.

Фактический материал

Автором детально изучено около 200 пог. м керна из 12-ти скважин; описано более 300 прозрачных шлифов, изготовленных из керна интервала баженовского горизонта 12-ти скважин, интерпретированы результаты рентгено-фазового (более 200 обр.) и изотопного анализов углерода и кислорода карбонатных минералов (70 обр.). Результаты всех анализов и привлеченных методов увязаны автором и сопоставлены между собой.

В диссертационной работе использованы геолого-промысловые данные, полученные компанией ОАО "РИТЭК", и материалы интерпретации ГИС (ЗАО "МиМГО"), макроописания и фотографии керна более чем по 50-ти скважинам Галяновского, Средне-Назымского, Апрельского и Большого месторождений (ГП "НАЦРН" им. В.И.Шпильмана), а также результаты стандартных лабораторных петрофизических исследований - более 240 образцов керна из 15-ти скважин (ГП "НАЦРН" им.В.И.Шпильмана); результаты геохимических исследований методом Rock-Eval - более 300 образцов керна из 12-ти скважин; геохимических исследований нефтей из 30-ти скважин; результаты специальной обработки и интерпретации свыше 1800 пог.км. МОГТ-2D и 120 км² МОГТ-3D (ЗАО "МиМГО").

Научная новизна:

1. Реализован комплексный подход к изучению нефтепродуктивных отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья, в рамках которого особое внимание уделено литогенетическим исследованиям, сопоставленным с данными геофизических, промыслово-геофизических, геохимических и сейсмогеологических методов.

2. Установлен генезис пород-коллекторов, которые образовались в основном в результате вторичных преобразований радиоляриевого ила.

3. Показано, как изменения физико-химических условий среды повлияли на формирование коллекторов с различными ФЕС. Смена в катагенезе кислой среды на щелочную способствовала доломитизации радиоляритов, благодаря чему образовались вторичные пустоты, обусловившие высокую емкость коллекторов. Напротив, замещение радиоляритов в диагенезе кальцитом, приводило к значительному снижению коллекторских свойств апорадиоляритовых известняков.

4. Для отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья задача проведения прогноза свойств коллекторов в межскважинном пространстве впервые решена на основании установленных различий в физических свойствах пород-коллекторов и неколлекторов.

В работе защищаются следующие положения:

1. Среди основных групп пород баженовского горизонта на западе Широтного Приобья присутствуют: 1 - обогащенные органическим веществом глинисто-карбонатно-кремнистые смешанные образования, сформировавшиеся преимущественно в условиях аноксии придонных вод, 2 - силициты глинистые биотурбированные, связанные с аэрацией придонных водах палеобассейна кислородом, 3 - вторичные известняки и доломиты, заместившие радиоляриты.

2. Вторичные известняки образовались при карбонатизации радиоляритов в раннем диагенезе. Источником углекислоты при этом являлось анаэробное бактериальное разложение органического вещества. Вторичные доломиты кремнистые возникли в результате раннедиагенетического окремнения радиоляритов и их последующей доломитизации в катагенезе, чему способствовали щелочные растворы, выделявшиеся из глинисто-кремнистых отложений при трансформации смектита в иллит.

3. Породы-коллекторы, обеспечивающие промышленные притоки нефти из отложений баженовского горизонта, располагаются в четырех интервалах разреза. Три из них представлены слоями вторичных известняков, толщиной до 1 м, четвертый - единственным слоем кремнистых доломитов (до 3 м), приуроченным к кровле низкорадиоактивной пачки продуктивной толщи. Трещинно-кавернозные известняки, расположенные в подошве горизонта, обладают высокой продуктивностью в отдельных случаях.

4. Наиболее высокоемкими коллекторами, обеспечивающими основную часть притока нефти из отложений баженовского горизонта, являются вторичные кремнистые доломиты, емкостные свойства которых обусловлены вторичной пустотностью, образовавшейся в процессе доломитизации на стадии катагенеза.

Реализация результатов исследований и практическое значение работы:

Результаты исследований переданы нефтяной компании ОАО "РИТЭК" в виде отчетов, рекомендаций, карт и геологических разрезов, составленных автором или при его непосредственном участии.

Детальные литогенетические исследования отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья позволили создать трехмерную геологическую модель строения объекта, ставшую основой для гидродинамического моделирования. На основе полученных результатов на Средне-Назымском месторождении ведутся опытные работы по термическому воздействию на отложения баженовского горизонта с целью разработки инновационных подходов к поддержанию пластового давления и обеспечению стабильной промышленной добычи нефти. С учетом созданных автором геологических моделей закладываются новые скважины, планируются геологоразведочные работы, в частности, постановка сейсморазведки 3D.

Апробация работы и публикации

Основные результаты исследований обсуждались на заседаниях научно-технического совета ЗАО "МиМГО" и ОАО "РИТЭК", докладывались в ОАО "ВНИИнефть", "Зарубежнефть", НК "ЛУКОЙЛ" на совещании по составлению технологической схемы опытно-промышленных работ по термо-газовому воздействию на опытном участке Средне-Назымского месторождения, а также на международных научно-практических конференциях (Геоперспектива-2009, г. Москва; Ломоносов-2010, г. Москва; ГЕОМОДЕЛЬ-2010, г. Геленджик).

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в трех статьях, изданных в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ВАК, а также изложены в научно-производственных отчетах ЗАО "МиМГО".

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из 3-х глав, содержит 180 страниц текста, иллюстрирована 77 рисунками. Список использованной литературы насчитывает 82 наименования.

Автор благодарит д.г.-м.н., профессора В.С. Славкина за привлечение к изучению отложений баженовского горизонта, возможность проведения настоящих исследований и ценные консультации.

Горячую благодарность автор выражает д.г.-м.н., профессору В.Т. Фролову за советы, помощь и поддержку в решении важнейших геологических проблем.

Автор благодарит директора ЗАО "МиМГО" к.г.-м.н. В.Н. Колоскова и главного геолога ЗАО "МиМГО" к.г.-м.н. С.С. Гаврилова за творческие дискуссии и рецензирование работы.

Особую благодарность автор выражает зав. лабораторией ГИН РАН д.г.-м.н. Б.Г. Покровскому за проведение изотопного анализа углерода и кислорода карбонатов и помощь в интерпретации его результатов и зав. отделом ВНИГНИ д.г.-м.н. М.В. Дахновой за ценные советы и помощь в интерпретации результатов геохимических исследований.

Автор глубоко признателен преподавателям кафедр литологии и геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ за проявленный интерес к настоящим исследованиям и дискуссии по теоретическим и практическим вопросам, затронутым в работе.

Автор горячо благодарит весь коллектив ЗАО "МиМГО им. В.А. Двуреченского" за творческие дискуссии и моральную поддержку.

Автор выражает отдельную благодарность д.г.-м.н., профессору К.И. Багринцевой за ценные консультации по вопросам коллекторов.

Особенную благодарность автор выражает своей семье за веру, поддержку и терпение.