Оценка фильтрационных свойств нижнепалеозойских карбонатных пород на основе их литогенетической типизации по данным расширенного комплекса геолого-геофизических исследований

Актуальность исследований.

Значительная доля мировых запасов нефти содержится в карбонатных коллекторах, развитых в широком стратиграфическом интервале во многих районах Земного шара.

При определении фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) карбонатного разреза по данным ГИС часто возникают трудности, обусловленные изменчивостью литологического состава, неоднородностью свойств коллекторов как по разрезу, так и по латерали, сложным строением порового пространства коллекторов, в котором наряду с межзерновыми порами почти всегда присутствуют трещины и каверны. Особенное значение имеет наличие трещиноватости, которая является причиной резкой неоднородности фильтрационных свойств карбонатных коллекторов.

Сложное строение продуктивных пластов обусловлено несколькими факторами. Во-первых, характерной чертой карбонатных пород является их значительная полифациальность, что связано с особенностями осадконакопления. Вторым фактором является сильная подверженность карбонатных пород постседиментационным преобразованиям, развитие которых, в свою очередь, во многом предопределяет первичная седиментационная структура карбонатных осадков, а также тектоническая обстановка на этапе катагенеза.

Задача достоверной оценки фильтрационных свойств карбонатных пород до сих пор остается актуальной и сложной и требует комплексного подхода к интерпретации геолого-геофизической информации, включающего предварительное детальное изучение их седиментационных особенностей, условий осадконакопления, а также унаследованных преобразований, обусловленных влиянием постседиментационных процессов.

Основной 1{елъю работы является разработка методики литогенетической типизации сложнопостроенных нижнепалеозойских карбонатных пород на примере месторождений вала Гамбурцева для повышения достоверности определения их фильтрационных свойств по данным ГИС.

Достижение данной цели связано с решением следующих основных задач:

1. анализ и обобщение имеющегося петрофизического материала, изучение геологогеофизических особенностей пород месторождений вала Гамбурцева;

2. уточнение петрофизических зависимостей с учетом литогенетической принадлежности пород;

3. определение комплекса ГИС для литогенетической типизации разреза;

4. разработка методики литогеиетической типизации пород по данным стандартного комплекса ГИС и специальных геофизических исследований;

5. апробация методики литогеиетической типизации пород по данным ГИС на нижнепалеозойских отложениях месторождений Тимано-Печорской провинции, анализ достоверности полученных результатов;

6. изучение влияния постседиментационных процессов на фильтрационно-емкостные свойства пород, анализ параметров трещиноватости.

Научная новизна работы:

1. Впервые по данным пластового электрического микросканера проведена литогенетическая типизации нижнепалеозойских пород вала Гамбурцева.

2. Предложен и реализован способ определения литогенетических типов по данным комплекса ГИС с помощью математических методов классификации данных. Установлен комплекс методов ГИС для проведения литогенетичекой типизации разреза нижнедевонских карбонатных отложений.

3. С использованием предложенной методики построена цикло-фациальная модель Осовейского месторождения.

4. Проведено разделение петрофизической зависимости пористость-проницаемость с учетом фациальной неоднородности разреза, которое впервые позволила достоверно оценить проницаемость карбонатных пород по скважинам Тимано-Печорской провинции.

5. Показана эффективность применения пластового электрического микросканера для мониторинга рисков роста обводненности трещиноватых коллекторов с целью выбора оптимальной системы разработки месторождения.

Защищаемые положения:

1. Разработанная методика позволяет проводить разделение разреза на литогенетические типы пород и базируется на анализе данных пластового электрического микросканера, а также реализуется по данным традиционного комплекса ГИС (ГК, БК, НК и АК) с помощью методов математической классификации данных.

2. Литогенетическая типизация нижнепалеозойских пород вала Гамбурцева позволяет уточнить петрофизические зависимости между пористостью и проницаемостью, что повышает достоверность интерпретации материалов ГИС для построения геолого-гидродинамической модели.

3. Результаты апробирования предлагаемой методики лито генетической типизации пород на месторождениях вала Гамбурцева, а также Осовейском и Макарихинском месторождениях показали ее эффективность при построении цикло-фациальных моделей и уточнении фильтрационно-емкостных свойств нижнепалеозойских карбонатных отложений Тимано-Печорской провинции.

Практическая значимость работы и личный вклад автора.

Исследования — анализ и уточнение петрофизических зависимостей, сравнительный анализ геолого-геофизического материала, а также интерпретация геофизических данных в более чем 100 скважинах с использованием предлагаемой методики и оценка достоверности полученных результатов — выполнены автором лично.

Предложенная в работе методика литогенетической типизации разреза позволила повысить достоверность оценки фильтрационно-емкостных свойств нижнепалеозойских пород вала Гамбурцева. Наиболее значимым практическим результатом является возможность определения проницаемости сложнопостроенных карбонатных коллекторов. Кроме того, полученная в результате литогенетической типизации модель цикло-фациального расчленения разреза позволяет установить закономерность распределения коллекторов с различной структурой порового пространства. Все это повышает степень достоверности гсолого-гидродинамических моделей, что необходимо для формирования оптимальной системы разработки месторождения.

Разработанная методика комплексной интерпретации геолого-геофизичсских данных нижнепалеозойских отложений находит применение при исследовании разрезов Тимано-Печорской провинции, близких по условиям осадконакопления.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на XV и XVI Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (г. Москва, 2008 г. и 2009 г.), I и III Всероссийских научно-практических конференциях «ГеоПерспектива» (г. Москва, 2007 г. и 2009 г.), научно-практичеких конференциях ОАО «НК «Роснефть», в частности II научно-практической конференции «Математическое моделирование и компьютерные технологии в разработке месторождений» (г. Уфа, 2009 г.), научнопрактической конференции «Геологическое моделирование на базе комплексного исследования керна — основа проектирования эффективной разработки месторождений нефти и газа» (Томск, 2007 г.), на семинарах кафедры геофизических методов исследования земной коры геологического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Публикации.

Основные положения диссертации и результаты исследований по различным направлениям работы изложены в 11 публикациях, из них 3 — в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

.

Диссертационная работа общим объемом 120 страниц состоит из введения, пяти глав и заключения, иллюстрирована 64 рисунками. Список использованных литературных источников составляет 103 наименования, в том числе 19 на иностранных языках.

Выводы.

В данной главе приведены некоторые результаты уточнения фильтрационно-емкостных свойств, выполненные на основе проведения литогенетической типизации нижнепалеозойских отложений месторождений вала Гамбурцева, а также некоторых других месторождений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции.

Приведенные примеры позволяют говорить о достоверности результатов применения разработанной методики литогенетической типизации и существовании возможности ее использования с целью уточнения ФЕС пород, а иногда и в качестве единственного способа определения проницаемости карбонатных пород. о о.

Заключение

.

В диссертации представлена разработка и апробация методики оценки фильтрационных свойств нижнепалеозойских карбонатных пород на основе их литогенетической типизации по данным расширенного комплекса геолого-геофизических исследований на примере месторождений вала Гамбурцева, а также некоторых других месторождений Тимано-Печорской НГП.

В результате проведенных исследований получены следующие основные выводы:

1. Показано, что различия проницаемостей разных литогенетических типов пород, выделенных в нижнепалеозойских отложениях месторождений вала Гамбурцева, при одних и тех же значениях коэффициента пористости могут достигать более двух порядков, кроме того, выявлено существование собственных корреляционных зависимостей Knp=f (Kn) для каждого литогенетического типа. Это говорит о необходимости учета генетической принадлежности пород при интерпретации материалов ГИС, что повышает достоверность геолого-гидродинамической модели месторождения.

2. В качестве основного метода для проведения литогенетической типизации разреза в расширенном комплексе ГИС предложено использование пластового электрического микросканера. Детальное сопоставление результатов послойного литогенетического описания керна и фотографий керна различных типов пород с динамическим и статическим имиджами FMI позволило выделить признаки, отвечающие различным типам пород.

3. Показана эффективность применения пластового электрического микросканера для анализа фильтрационной неоднородности месторождений вала Гамбурцева, связанной с тектоническими особенностями региона. Предложено использовать наблюдения электрическим сканером для мониторинга рисков роста обводненности трещиноватых коллекторов и планирования оптимальной системы разработки месторождения.

4. Показано, что для определения литогенетических типов пород в скважинах, где имеется только стандартный комплекс ГИС, можно использовать математические методы классификации данных. Выделение литогенетических типов пород по данным ГИС реализовано с помощью регрессионных моделей, построенных и протестированных на эталонных скважинах с керновым материалом и на скважинах с типизацией, проведенной по данным FMI.

5. В результате применения различных методов математической классификации установлено, что по данным стандартного комплекса ГИС породы нижней литорали и мелкой сублиторали плохо разделимы, поэтому для классификации они объединены.

Точность классификации, которую дает построенная регрессионная модель, достигает 80%.

6. Сформулирована общая схема оценки фильтрационных свойств, включающая методику литогенетической типизации пород по данным расширенного комплекса ГИС. Апробация предлагаемой методики на нижнепалеозойских отложениях месторождений Тимано-Печорской провинции показала ее эффективность как для восстановления условий формирования отложений с построением цикло-фациальных моделей, так и для оценки проницаемости с высокой степенью достоверности, что особенно актуально для сложнопостроенных карбонатных коллекторов изучаемого разреза.