Геологическое обоснование освоения трудноизвлекаемых запасов нефти кероген-глинисто-силицитовых пород баженовской свиты района красно

Исследованию коллекторов  баженовской свиты Салымского месторождения и его окружения посвящено множество работ и разработано множество геологических и гидродинамических моделей продуктивных отложений (Белкин В.И., 1983-1985; Вольпин С.Г., 1982-1984; Гутман И.С. 1982-2010; Днепровская Н.И., 1982-1984; Добрынин В.М., 1979-1980; Ефремов Е.П., 1983-1985; Зарипов О.Г., 1977-1986; Желтов Ю.В., 1983-1988; Зубков М.Ю., 1986-2006; Каптелинин Н.Д., 1983-1985; Коровина Т.А., 2004; Корж М.В., 1980; Клубова Т.Т., 1980; Корнеева Б.В., 1980; Лобусев А.В. 2004-2011; Мартынов В.Г., 1979-1980; Малофеев Г.Е., 1983-1988; Мелик-Пашаев В.С., 1980; Нестеров И.И., 1977-1985; Нестеров В.Н., 1978г; Постников А.В., 1998-2008; Сонич В.П., 1978-1986; Сургучев М.Л., 1983-1988; Толстов Л.А., 1983-1988; Умрихин И.Д., 1982-1984; Федорцов В.К., 1978; Халимов Э.М., 1980; Хабаров В.В., 1978-1999; Хавкин А.Я., 1983-1992; Юсупов К.С., 1978-1980 и др.).

Особенность баженовского коллектора состоит в том, что  его фильтрационные свойства полностью  определяются первичной слоистостью (щелевидное поровое пространство) и вторичной субвертикальной трещиноватостью. Наряду с субгоризонтальной слоистостью формируются также системы трещин со сложной пространственной ориентацией. Субвертикальные трещины имеют важнейшее значение в формировании единой внутрипластовой флюидо-динамической системы.

Генерационные возможности  баженовской свиты зависят от количества, типа захороненного ОВ и условий его преобразования в зонах диагенеза и катагенеза осадков. Значения температур, глубины погружения и стадий катагенеза баженовских отложений, как и других рассмотренных параметров (восстановительного потенциала осадка, концентрации сапропелевого ОВ и др.) возрастают от периферии к внутренним районам бассейна. Наиболее значимый по содержанию органического вещества район распространения баженовской свиты относится к Средне-Обской области и прилегающей к ней территории на площади более 200 000 км. Здесь по данным А.Э. Конторовича (1993) сосредоточено около 90 % общих запасов нефти Западно-Сибирского бассейна. Рассматриваемый нами регион относится к западной периферии этой области.

О возможностях нефтеобразования судят по остаточному нефтегенерационному потенциалу (S₂). Его региональное распределение отмечено двумя характерными чертами: высокими значениями на большей территории Хантейской антиклизы и быстрым уменьшением во всех от нее направлениях (таблица 1).

Таблица 1 - Нефтегенерационные свойства керогена баженовской свиты  района Среднего Приобъя по данным пиролиза Rock-Eval

По данным литолого-геохимических  исследований образцов пород баженовской  свиты Средне-Назымского и Галяновского месторождений, проведенных в РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, совместно с О.В.Постниковой и Ю.Л.Шишкиным, подробно изучен Красноленинский тип разреза (рисунок 1).

Рисунок 1 –  Фотография шлифа баженовских отложений  из скважины Р3000 (инт. 2720-2738 м)

Распространенные здесь  черные плотные тонкоотмученные  битуминозные, временами плитчатые  кероген-глинисто-силицитовые породы обладают в 3-5 раз более низким нефтегенерационным потенциалом керогена в сравнении  с классическим нефтематеринским разрезом салымско-сургутского типа. В детальном изученном разрезе баженовской свиты С_орг составляет в среднем 6-7%, редко достигая 10-14%. Содержание миграционно-способной нефти (S₁) обычно не превышает 2,0-2,5 мг/г породы (в отдельных случаях – до 4-5 мг/г породы). Степень катагенетической преобразованности разреза баженовской свиты на Красноленинском своде высок: Т_max = 450-455 ⁰С, IP = 0,17-0,30, R⁰ = 0,75-0,78, что свидетельствует о высоком современном и палеотемпературном фоне на Красноленинском своде.

Относительный водородный показатель керогена пород баженовской  свиты был оценен вероятностно-статистическим способом по 49 хорошо изученным интервалам в отложениях баженовской свиты  и составил 0,68.

Таблица 2 - Содержание керогена и битумоида в породе, теплоты окисления породы и керогена

В представленной таблице  приведены данные по уровням теплоты  окисления в расчете на породу и кероген, а также содержание в породе пиробитума Б1, битумоида  хлороформенного А (БХА), битумоидный  коэффициент β=БХА/ОВ*100% и температура  вершины пика пиробитума Т_макс Приведены средние значения из двух методов определения БХА – оптического и весового. По данным таблицы построена гистограмма, представленная на рисунке 2, из которой следует, что общее значение органического вещества в исследованных образцах достаточно высоко.

Рисунок 2 –  Распределение органического вещества по разрезу скважины Р3000 Средне-Назымского месторождения

Таким образом, все геохимические  показатели свидетельствуют о высоком  нефтегазогенерационном потенциале района исследований, хотя они сравнительно ниже, чем в районе Сургутского и Нижневартовского сводов. По данным проведенных исследований для баженовской свиты, установлена надежная корреляционная связь между содержанием органического вещества и нефтегенерационным потенциалом керогена.

Очевидно, что общее содержание ОВ в породах баженовской свиты, является основным критерием прогнозирования пространственного положения очагов нефтегазогенерации, и, соответственно, – нефтегазонакопления.

В третьей главе приведено описание построенной автором геологической модели (в пликативном и дизъюнктивном вариантах) отложений баженовской свиты Средне-Назымского месторождения и сделаны выводы об особенностях его строения.

В тектоническом отношении изучаемый район располагается в бортовой части Елизаровского прогиба, вблизи области сочленения его с Красноленинским сводом. Исследуемый объект – баженовская свита (нижнетутлеймская подсвита) – входит в состав верхнеюрского нефтегазоносного подкомплекса (баженовско-верхнеабалакский), который является регионально нефтегазоносным. В литологическом отношении продуктивная часть комплекса представлена переслаиванием кремнисто-глинистых пород, опок и черных глинистых известняков. Комплекс включает пласты Ю₁ (верхнеабалакская подсвита) и Ю₀ (баженовская-нижнетутлеймская подсвита).

Коллекторы пластов Ю₁ и Ю₀ имеют весьма сложный характер развития, обусловленный как микрослоистостью и листоватостью пород, так и тектонически напряженными зонами (зоны дизъюнктивных нарушений, деструкций, растяжения и сжатия) и гидротермальными процессами (выщелачивания и растворения).

Построение геологической модели рассматриваемого объекта производилось  в программном комплексе DVSeisGeo (разработчик ЦГЭ).

С целью детального изучения строения баженовских отложений  и для оценки эффективных толщин, на основании промыслово-геофизического материала, с учетом литолого-петрографических и биостратиграфических данных, результатов опробования и эксплуатации скважин, была проведена детальная корреляция (проф. Гутман И.С., доц. Кузнецова Г.П.) по стандартной методике с использованием наиболее информативных для данного региона методов ГИС с помощью компьютерной программы «AUTOCorr». Исходными данными для выполнения корреляции послужили оцифрованные каротажные диаграммы, предоставленные в файлах LAS-формата по 16 скважинам Средне-Назымского месторождения.

В пределах изучаемой  части разреза выделено два пласта, характеризующиеся устойчивостью геологических и геофизических параметров, которые достаточно выдержаны по площади и по толщине, литологически отличаются от выше- и нижележащих пород и четко фиксируются на диаграммах указанных методов ГИС: высокоомный пласт нижнетутлеймской подсвиты и абалакская свита.

Толщина отложений баженовской  свиты в среднем составляет 27 м, абалакской свиты – 22 м.

На основе детальной  корреляции в отложениях баженовской  свиты уверенно выделяются 2 типа коллекторов: литотип «баженит», представляющий собой кероген-глинисто-силицитовые породы и литотип «карбонаты».

Прослои карбонатов маломощные, в среднем составляют 1 м. Отдельные пропластки литотипа «баженит» более мощные, и в ряде скважин достигают 10 м.

На следующем этапе  моделирования была выполнена интерпретация сейсмических данных и их увязка с результатами исследований скважин. За основу анализа волнового поля на Средне-Назымской площади на этапе построения толстослоистой глубинно-скоростной модели выбран интервал разреза в рамках представляющих интерес для геолого-промысловой модели с основными отражающими горизонтами, приуроченными к баженовской и абалакской свитам. Структурные построения выполнялись на основе интерпретации всех 29 отработанных профилей МОГТ 2D по баженовским и абалакским отложениям, сейсмические горизонты «Б» и «А» соответственно.

Структурная модель построена  по Средне-Назымскому участку в целом (рисунок 3). Методика построения структурных карт сводится к трассированию времен соответствующих горизонтов по сейсмическим профилям, их взаимоувязке, и пересчете по временным горизонтам в отметки глубин на основе данных ГИС по всем пробуренным скважинам.

Рисунок 3- Фрагмент структурной модели баженовско-абалакского комплекса

На этапе  построения тонкослоисто модели среды  была решена задача увязки данных ГИС и сейсморазведки и детализации строения баженовского коллектора на основе создания дизъюнктивной модели его строения. Была отмечена высокая сходимость данных ГИС и сейсморазведки (отклонение не превышало 10 м). Установлено, что ранее принятая модель баженовского коллектора не в полной мере отвечает сложности его геологического строения, так как базируется на представлениях о пликативном характере залегания изучаемых отложений. Вместе с тем, очевидно, что локализация мест проявления дизъюнктивных нарушений позволяет выявлять зоны повышенной трещиноватости, которые, в свою очередь, являются важнейшим фактором в прогнозировании скоплений подвижной нефти в литотипе «баженит». Чтобы соответствовать действительности, модель доработана на основе трассирования дизъюнктивных нарушений сеткой сейсмических профилей. Это позволило выявить зоны разномасштабной субвертикальной трещиноватости тектонического происхождения, которая определяющим образом влияет на перераспределение флюидопотоков, в качестве высокофлюидопроводящих каналов и дополнительного емкостного пространства.

По результатам моделирования  установлено наличие многочисленных малоамплитудных тектонических разломов, пересекающих сплошность баженовско-абалакского комплекса. Большинство выделенных нарушений проникают также в нижнемеловую толщу и затухают в верхнемеловом комплексе, таким образом, возраст разломов датируется началом позднего мела. Простирание большинства разломов – северо-западное, выделяются также разломы субширотного направления. Наиболее дислоцированы сводовые части Средне-Назымского месторождения, что возможно, свидетельствует о синхронности проявления тектонических нарушений и основного этапа структурообразования. Увеличенная плотность разломов в сводовых частях антиклинальных поднятий повышает вероятность эффективной нефтедобычи за счет положительного влияния структурного фактора и улучшенных коллекторских свойств баженовско-абалакского комплекса в целом. Для залежей приуроченных только к литотипу «баженит» роль структурного фактора не является определяющей, а возможность нефтеизвлечения контролируются фильтрационно-емкостными свойствами, в основном, за счет повышенной трещиноватости. Таким образом, выявленная система дизъюнктивных нарушений контролирует субвертикальную трещиноватость как самого литотипа «баженит», улучшая его коллекторские свойства, так и гидродинамическую связь баженовских и абалакских отложений, о чем свидетельствует высокая продуктивность опробованных в этих зонах скважин. Наличие аномально высокого порового (сверхгидростатического) давления в отложениях баженовской свиты создает возможность перетоков подвижной нефти в нижележащие абалакские отложения с хорошими коллекторскими свойствами. В этих зонах нефть из «баженитов» может добываться через подстилающие их абалакские отложения.

В четвертой главе представлен геолого-промысловый анализ результатов опробования и пробной эксплуатации скважин из интервалов отложений баженовской свиты Средне-Назымского нефтяного месторождения Красноленинского свода, а также разработанные рекомендации по повышению эффективности освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов из кероген-глинисто-силицитовых пород литотипа «баженит».

Выполнен углубленный  геолого-промысловый анализ работы скважин в период пробной эксплуатации пласта Ю₀, описаны результаты исследований, а также сделаны выводы о специфических особенностях отложений баженовской свиты на Средне-Назымском месторождении. Исследования выполнены на основании первичных материалов по 18-ти разведочным скважинам, пробуренных к концу 2007 года на Средне-Назымском месторождении. К числу использованных основных первичных материалов относятся: краткие сведения о результатах опробования разведочных скважин, развернутые месячные данные о работе скважин в период пробной эксплуатации и имеющиеся данные анализов физико-химических свойств нефтей.