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

На специфику работы скважин, эксплуатирующих залежь баженовской  свиты, существенно влияет их производительность. С определенной долей условности можно выделить две группы скважин: высокодебитные, имеющую продуктивность более 15 т/сут, и среднедебитные, с продуктивностью от 5 т/сут до 15 т/сут.

Характерной особенностью группы высокодебитных скважин является то, что вместе с нефтью они дают небольшое количество попутной воды. Причем обычно обводненность продукции вначале бывает относительно повышенной (около 1%), затем снижается до 0,1-0,2%, а к концу цикла возрастает вновь до 0,9%. За счет высокой производительности, большая часть попутной воды, выносится из скважины на поверхность.Средний дебит за весь период работы скважин этой группы по циклам имеет явно выраженную тенденцию к снижению во времени. Наблюдается также общая тенденция того, что в начале каждого цикла дебит выше, чем в конце предыдущего, но затем начинает снижаться и опускается ниже значений дебита в предыдущем цикле. Все это свидетельствует об ограниченности энергетических запасов пласта в области дренирования из-за низких фильтрационных свойств коллекторов.

Характер работы среднедебитных скважин существенно отличается от характера работы группы высокодебитных скважин. Основной особенностью группы среднедебитных скважин является то, что они, в основном, дают безводную нефть. Поскольку в продукции среднедебитных скважин вода появляется лишь периодически, а в высокодебитных присутствует постоянно в небольшом количестве, можно утверждать, что в первом случае она накапливается в стволе скважины, а во втором – выносится на поверхность.

После проведенного анализа результатов исследований распределения плотностей жидкости по стволу скважин было выделено три группы скважин.

В I группу вошли высокодебитные скважины, в стволе которых выделяется 2 слоя жидкости с различными плотностями. В нижней части ствола плотность обычно составляет около 0,6-0,7 г/см³, что свойственно нефти в пластовых условиях, а выше выделяется слой жидкости, в котором плотность постепенно снижается от 0,7 г/см³ до 0,3-0,4 г/см³ из-за выделения газа из нижележащего слоя пластовой нефти.

Во II группу входят работающие среднедебитные скважины с дебитами 5-15 т/с. В таких скважинах в  стволе часто выделяются 3 слоя. На забое скважин всегда выделяется слой с плотностью, характерной для воды 0,9-1,2 г/см³, в средней части ствола – характерной для нефти 0,7-0,6 г/см³, и в верхней части ствола слой, с постоянно убывающей плотностью газированной нефти. Во многих скважинах имеется только 2 слоя – на забое жидкость с высокой плотностью, характерной для воды, а выше жидкость с плотностью, характерной для нефти.

В III группе бездействующих или остановленных скважин в  стволе обычно выделяются 2 слоя: в нижней части ствола – вода, а в верхней – нефть. Образовавшийся столб воды на забое усложняет, а возможно даже полностью препятствует притоку флюидов из пласта в скважину.

Во всех скважинах  каждой группы происходит интенсивное  снижение средней дебитности от цикла к циклу, что подтверждает наш вывод об ограниченности области охвата разработкой залежи вокруг каждой скважины, обусловленной низкими фильтрационно-емкостными свойствами пород-коллекторов.

По результатам проведенного геолого-промыслового анализа были выявлены основные специфические особенности, характеризующие залежь пласта Ю₀:

• Учитывая, что баженовские отложения являются нефтематеринскими и породы находятся в недоуплотненном состоянии, содержащиеся в листовато-слоистых кероген-глинисто-силицитовых породах флюиды несут на себе значительную литостатическую нагрузку, обеспечивающие образование и сохранение сверхгидростатического пластового давления.
• Недоуплотненное состояние пород и наличие сверхгидростатического давления обуславливает первичные коллекторские свойства листовато-слоистых кероген-глинисто-силицитовых пород отложений баженовской свиты.
• Часть литостатической нагрузки принимают на себя пластовые флюиды, что свидетельствует о недоуплотнении кероген-глинисто-силицитовых пород и, в этой связи, для сохранения их фильтрационных свойств, при разработке залежей необходимым условием является поддержание пластового давления.
• Поддержание пластового давление способами внутрипластового заводнения невозможно вследствие существенного глинистого состава пород, слагающих литотип «бажениты».
• Чрезвычайно низкие коллекторские свойства продуктивных коллекторов требуют специфического подхода к разработке подобных залежей с целью сохранности первоначальной структуры кероген-глинисто-силицитовых пород.
• Запасы углеводородов в баженовских отложениях рассредоточены в пустотном пространстве разного типа - первичного и вторичного происхождения. К первичному относятся: поровое и щелевидное (связанное со слоистостью пород), к вторичному – каверновое и трещинное пустотное пространство.
• Очевидно, что запасы в пустотном пространстве, связанном со слоистостью и листоватостью пород будут вырабатываться в первую очередь за счет энергии горного давления вышележащих пород.

В результате проведенного геологического моделирования баженовско-абалакского комплекса была построена карта прогноза продуктивности баженовских отложений. Структурной основой данной карты стала подошва баженовских отложений (кровля абалакской свиты). Необходимость выбора этой структурной основы связана с тем, что на продуктивность скважин структурный фактор влияет только на залежи в абалакских отложениях, в то время как скопления подвижной нефти в литотипе «баженит» обусловлены в основном зонами повышенной трещиноватости. В силу незначительных амплитуд большинства разрывных нарушений (менее 5 м) изолинии на структурной карте показаны без разрыва сплошности. На основе исследований структурных особенностей баженовско-абалакского комплекса и трассирования малоамплитудных дизъюнктивных нарушений, с которыми связаны зоны дробления, а также анализа опытно-промышленной эксплуатации на исследуемой территории, площадью более 1000 км², на карте выделено три прогнозные зоны по степени продуктивности скважин: высокопродуктивные (более 15 т/сут), среднепродуктивные (5-15 т/сут) и низкопродуктивные (менее 5 т/сут). К высокопродуктивным отнесены локальные площади в пределах положительных структур с амплитудами поднятий более 15 м и высокой степенью раздробленности баженовско-абалакского комплекса и концентрацией субвертикальных трещин. На этих площадях баженовский и абалакский пласты объединены сетью субвертикальных трещин в единые гидродинамические системы, в которых происходят перетоки флюидов вниз в абалакские коллектора из-за наличия АВПД в пластах баженовской свиты. Соответственно, на этих локальных площадях возможна добыча баженовской нефти через абалакскую свиту. Всего в пределах Средне-Назымского месторождения выделено 12 локальных площадей высокой продуктивности. На локальных площадях №3 и №8 была доказана высокая продуктивность результатами опытно-промышленной эксплуатации, и эти локальные площади рассматривались нами в качестве эталонных (рисунок 4). Все выделенные высокопродуктивные локальные площади входят в состав трех эксплуатационных участков – западного, центрального и южного, остальную площадь этих участков занимают среднепродуктивные и низкопродуктивные зоны. Высокопродуктивная локальная площадь №1 входит в состав западного эксплуатационного участка, площади №№ 2-8 – центрального, а локальные площади №№ 9-12 – южного. К области средней продуктивности отнесены площади с высокой степенью раздробленности пород баженовско-абалакского комплекса, но слабым влиянием структурного фактора. Области средней продуктивности также доказаны результатами опытно-промышленной эксплуатации. Площадь среднепродуктивной зоны в 8,5 раз больше, чем высокопродуктивной. Вся остальная исследуемая территория Средне-Назымского месторождения является областью низкой продуктивности. Притоки нефти в данной области не были получены, так как скважины, пробуренные на этой территории, не были опробованы. Таким образом, проведенный анализ позволяет рассматривать выделенные высокопродуктивные площади как первоочередные и основные объекты разработки залежей нефти, связанных с баженовскими отложениями.

Рисунок 4 - Карта прогноза продуктивности баженовских отложений

Для определения вклада каждого из выделенных участков в  суммарный объем трудноизвлекаемых  запасов, связанных с литотипом «баженит», был выполнен подсчет запасов. Запасы по зонам распределяются следующим образом: с высокодебитными - связано 4%; со среднедебитными – связано 44%; с низкодебитными – 52% от общих геологических запасов нефти литотипа «баженит» Средне-Назымского месторождения.

Исследования геологического строения, термобарических условий, литолого-петрографических характеристик, физико-химических свойств флюидов и пород, а также анализ опытно-промышленной эксплуатации скважин позволили дать научно обоснованные практические рекомендации по повышению эффективности освоения залежей нефти, приуроченных к баженовской свите. Принципиальная схема предлагаемого воздействия на баженовско-абалакский комплекс представлена на рисунке 5.

а - бурение горизонтальных окончаний  скважин и проведение ГРП

б – поддержание пластового давления путем организации смешивающегося вытеснения (закачка попутного газа)

Рисунок 5 –Принципиальная  схема разработки залежей нефти  в баженовско-абалакском комплексе

Область питания каждой скважины весьма ограничена из-за низких фильтрационных свойств коллекторов  и высокой макронеоднородности. Для расширения области питания и вовлечения в разработку дополнительной части продуктивного объема, возможно рекомендовать применение направленного гидроразрыва пласта (ГРП) большой протяженности в отложениях абалакской свиты, создающего тем самым искусственную систему дренирования. Гидроразрыв необходимо рассчитать таким образом, чтобы пропант, основой которого является вода, не проникал в основную толщу баженовских отложений, исключая возможность разбухания составляющих ее глинистых фракций. При расположении горизонтального ствола в верхней части абалакской свиты и проведении в нем ГРП, будет увеличена не только фильтрационная способность пород, но и общая сообщаемость баженовско-абалакского комплекса. Это позволит эффективно добывать баженовскую нефть, в том числе, и через абалакские отложения, используя избыточную энергию аномально высокого пластового давления (АВПД) баженовской свиты.

Необходимо учесть, что  добычу нефти из литотипа «баженит» рекомендуется проводить при небольших депрессиях, чтобы не «сорвать» энергетику баженовской свиты и сохранить первоначальную листовато-слоистую структуру коллектора - щелевое пустотное пространство. Для повышения эффективности нефтедобычи из отложений баженовской свиты нами рекомендовано поддержание пластового давления путем закачки в пласт попутного нефтяного газа (смешивающееся вытеснение).

Предложенные способы разработки залежей нефти, приуроченных к кероген-глинисто-силицитовым породам баженовской свиты, могут реализовываться совместно, когда поддержание пластового давления проводится за счет смешивающегося вытеснения, а добыча осуществляется через горизонтальные скважины, часть из которых может быть проведена в кровле абалакских отложений с применением гидроразрыва пласта.

Заключение

Основные выводы и результаты проведенных исследований:

1. Основные запасы и ресурсы углеводородного сырья в отложениях баженовской свиты исследуемого района связаны с трещинно-листоватыми кероген-глинисто-силицитовыми породами.
2. Листовато-слоистое строение нефтенасыщенных коллекторов баженовской свиты и, в первую очередь, наличие значительных зон трещиноватости, обеспечивают фильтрацию пластовых флюидов (щелево-трещинный тип коллектора).
3. Построение дизъюнктивной модели отложений баженовской свиты исследуемого района позволило выявить системы малоамплитудных разломов и связанных с ними участков развития субвертикальных трещин (зон трещиноватости), к которым приурочены зоны с улучшенными фильтрационно-емкостными свойствами.
4. Проведено ранжирование исследуемой территории по степени продуктивности скважин на высокодебитные, среднедебитные и низкодебитные зоны. Установлены три эксплуатационных участка, в пределах которых выделено 12 высокопродуктивных локальных площадей, как первоочередных объектов промышленного освоения запасов нефти.
5. Геологически обоснован новый подход к освоению залежей углеводородов баженовской свиты, заключающийся в комплексном воздействии на продуктивные пласты и поддержании пластового давления за счет нагнетания попутного нефтяного газа (смешивающееся вытеснение). Также предлагается бурение скважин с горизонтальным окончаниями для увеличения области дренирования и проведение гидроразрыва пласта в кровле абалакских отложений для улучшения коллекторских свойств и гидродинамической сообщаемости баженовско-абалакского комплекса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вертиевец Ю.А. «Типизация разрезов баженовской свиты на основе геолого-промыслового анализа разработки месторождений нефти и газа (Красноленинский свод)» Тезисы докладов «Геоперспектива-2009» III Всероссийская молодежная научно-практическая конференция, март 2009, стр. 110.
2. Вертиевец Ю.А. «Особенности разработки отложений баженовской свиты  (Западная Сибирь, Красноленинский свод)» Тезисы докладов восьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности», октябрь 2009 г, стр. 8.
3. Вертиевец Ю.А. «Геологические обоснование разработки отложений Баженовской свиты  (Западная Сибирь, Красноленинский свод)» Тезисы докладов XVIII Губкинские чтения «Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России: наука и образование», ноябрь 2009 г, стр.188.
4. Лобусев А.В., Лобусев М.А., Вертиевец Ю.А., Постникова О.В., Шишкин Ю.Л. «Физико-геохимические и литологические предпосылки нефтегазоносности отложений баженовской свиты (на примере Красноленинского свода)», Территория нефтегаз, №12, декабрь 2009, стр. 24.
5. Вертиевец Ю.А. «Геолого-промысловый анализ продуктивности отложений баженовской свиты (Красноленинский свод)» Тезисы докладов VIII Всероссийская научно-техническая конференция, февраль 2010 г, стр. 28.
6. Лобусев А.В., Чоловский И.П., Лобусев М.А., Вертиевец Ю.А. «Использование попутного газа для разработки залежей УВ баженовской свиты Западной Сибири» Газовая промышленность, 644/2010, стр. 58.
7. Лобусев А.В., Чоловский И.П., Лобусев М.А., Вертиевец Ю.А., Бирюкова Ю.В. «Геолого-промысловое обоснование промышленного освоения залежей углеводородов баженовской свиты Западной Сибири», Территория нефтегаз, №3, март 2010, стр. 22.
8. Лобусев А.В., Лобусев М.А., Вертиевец Ю.А., Кулик Л.С. «Баженовская свита – дополнительный источник углеводородного сырья в Западной Сибири», Территория нефтегаз, №3, март 2011, стр. 4.