Изучение капиллярно-экранированных залежей УВ и перспективы их поисков в Западной Сибири тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.17, кандидат геолого-минералогических наук Павлова, Ирина Владимировна

• Павлова, Ирина Владимировна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Павлова, Ирина Владимировна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Роль капиллярных явлений в процессе формирования

залежей нефти и газа

1.1. Явление капиллярности в природе

1.2. Капиллярные явления в нефтегазовой геологии

1.3. Механизм образования капиллярных барьеров в

коллекторах гидрофильного и гидрофобного классов

1.3.1 .Воздействие капиллярных сил на нефть и газ в

гидрофильных и гидрофобных коллекторах

1.3.2. Капиллярные барьеры 1-го и 2-го рода

Глава 2. Методика исследований капиллярных свойств горных пород

2.1. Определение капиллярных давлений

2.2. Оценка смачиваемости горных пород

Глава 3. Капиллярно-экранированные залежи углеводородов в Западной Сибири

3.1. Залежи гидрофильного класса, экранированные капиллярными барьерами первого рода

3.2. Залежи гидрофильного класса, экранированные капиллярными барьерами второго рода

3.3. Залежи гидрофобного класса

3.4. Капиллярно-экранированные залежи смешанного класса

Глава 4. Пути практической реализации полученных результатов

4.1. Повышение эффективности поисково-разведочных работ при изучении залежей углеводородов,

находящихся под контролем капиллярных барьеров

4.1.1. Способ выявления барьеров 1-го рода

4.1.2. Способ выявления барьеров 2-го рода

4.2. Повышение эффективности разведки сложно построенных месторождений, контролируемых капиллярными барьерами первого рода

4.3. Повышение эффективности разведки сложно построенных месторождений, контролируемых капиллярными барьерами второго рода

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение капиллярно-экранированных залежей УВ и перспективы их поисков в Западной Сибири»

Введение

Актуальность работы. Проблема повышения эффективности поисково-разведочных работ на нефть и газ в настоящее время связана с введением в фонд разрабатываемых месторождений группы неантиклинальных залежей углеводородов (литологические, стратиграфические, эпигенетические и гидродинамические). Повышенная сложность форм заполнения ловушек водой, нефтью и газом затрудняет разведку месторождений, снижает точность оценок перспективных и промышленных запасов нефти и газа, а также приводит к излишним непроизводительным затратам и экологическим потерям. Для повышения точности решения задач разведки сложно построенных месторождений необходимо привлечение и рассмотрение данных о дополнительных факторах, участвующих в процессах нефтегазонакопления. В связи с этим изучение методики определения капиллярных давлений, оценка смачиваемости горных пород, выявление капиллярно-экранированных залежей и их картирование являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Цель - увеличение ресурсов углеводородов Западной Сибири за счет нетрадиционных капиллярно-экранированных залежей нефти и газа. Задачи:

- выбор методики определения капиллярных давлений горных пород;

- оценка смачиваемости пород-коллекторов и пород-флюидоупоров для выделения гидрофильного, гидрофобного и смешанного типов;

систематизация капиллярно-экранированных залежей углеводородов Западной Сибири;

- усовершенствование методики картирования применительно к сложно построенным месторождениям.

Фактический материал. В основу работы положены результаты анализов керна горных пород Западно-Сибирского нефтегазоносного

бассейна по определению капиллярных давлений и смачиваемости (371 анализ) по методике, разработанной в Институте проблем освоения Севера СО РАН, фондовые материалы Главтюменьгеологии и Томскнефтегазгеологии, опубликованные работы.

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие разработки:

1. Типы залежей углеводородного сырья, экранированных капиллярными барьерами.

2. Методика прогнозирования капиллярно-экранированных залежей углеводородов.

3. Обоснование открытия новых залежей в Тюменской области.

Научная новизна. Выполненные исследования в области

воздействия капиллярных сил на формирование и размещение залежей углеводородов по актуальности и масштабности относятся к числу пионерных. Их научная особенность - во всех предыдущих геологических исследованиях явлению капиллярности не уделялось должного внимания. Изучение капиллярных давлений и смачиваемости горных пород, типизация месторождений позволили по-новому подойти к вопросу формирования месторождений с точки зрения теории капиллярности и к их картированию и, как следствие, к оценке перспектив нефтегазоносности.

Практическая ценность. Привлечение данных о капиллярности, использованные совместно с традиционными геолого-геофизическими параметрами, повышает эффективность поисково-разведочных работ на сложно построенных месторождениях и позволяет выявлять нетрадиционные скопления нефти и газа, углеводородные ресурсы которых могут изменяться от незначительных до гигантских.

Апробация. Защищаемые положения и основные результаты работ докладывались на XV Всероссийском совещании по подземным водам

Сибири и Дальнего Востока. По положениям диссертации опубликовано 4 работы в центральной печати. Материалы и результаты исследований реализованы в двух научно-исследовательских отчетах (ИПОС СО РАН, 1995, 1996).

Работа выполнена в Институте проблем освоения Севера СО РАН. В процессе исследований и оформления диссертации автор пользовалась советами и поддержкой докторов г.-м.н. Г.П.Мясниковой, В.М.Матусевича, И.И.Нестерова, А.Р.Курчикова, д.т.н. В.Р.Цибульского. Полезные советы были даны автору главным геологом ЮКОС ГЕО О.В.Бакуевым. Всем названным специалистам автор выражает глубокую искреннюю благодарность. Особая признательность за постоянную поддержку - научному руководителю д.г.-м.н. Ю.Я.Большакову.

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений», Павлова, Ирина Владимировна

Заключение

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы.

1. В процессе формирования залежей нефти и газа капиллярные явления играют существенную роль. Характер проявления капиллярных сил при миграции и аккумуляции углеводородов зависит от типа нефтегазоносного резервуара, а также определяется его литологическим составом, строением, термобарическими параметрами, историей его развития и т.д. Одним из важных свойств породы, определяющих характер распределения в ней флюидов под воздействием капиллярных сил является смачиваемость.

2. На основе исследования поверхностно-молекулярных свойств пород-коллекторов выделяются три класса залежей углеводородов: гидрофильный, гидрофобный и смешанный (гидрофильно-гидрофобный). Формирование каждого класса залежей имеет свои особенности.

3. По генетическим и функциональным признакам аккумулирующие экраны подразделяются на барьеры 1-го и 2-го рода. Барьер первого рода зависит от изменчивости свойств пласта и возникает на стыках разнопоровых фаций. Барьер второго рода возникает на водно-углеводородном контакте уже сформировавшейся залежи какого-либо типа за счет повышения капиллярного давления при охлаждении нефтегазоносного резервуара.

4. Для выявления и картирования как традиционных, так и капиллярно-экранированных залежей углеводородов необходимы дополнительные исследования, к которым относятся определение капиллярного давления горных пород и их смачиваемости, что повышает эффективность поисковых и разведочных работ.

5. На основе исследования пространственной изменчивости поверхностно-молекулярных свойств горных пород выработаны критерии выделения залежей капиллярно-экранированного типа в юрских и неокомских отложениях Западной Сибири. Они классифицируются следующим образом:

- гидрофильные, экранируемые барьерами 1-го рода;

- гидрофильные, экранируемые барьерами 2-го рода;

- гидрофобные, экранируемые барьерами 1 -го рода;

- смешанные (гидрофильно-гидрофобные), экранируемые барьерами 1-го рода.

Характерным признаком залежей капиллярно-экранированного типа является водоносность пород, образующих капиллярные барьеры, из которых могут быть получены обильные притоки воды с гипсометрических уровней, находящихся выше водонефтяных и газоводяных контактов. При этом капиллярные давления в барьерных фациях залежей гидрофильного класса превосходят по модулю значения капиллярных давлений в фациях, вмещающих залежи. Для залежей гидрофобного класса характерны обратные соотношения капиллярных давлений в барьерных и вмещающих фациях. Залежи смешанного класса характеризуются более сложным сочетанием соотношений капиллярных давлений.

6. На примере Южного месторождения рассмотрено влияние капиллярных сил на распределение в антиклинальной ловушке воды и нефти, выделены зоны водоносных частей продуктивного пласта Юь залегающие гипсометрически выше водонефтяного контакта и экранирующие нефтяные скопления по латерали вследствие более высоких капиллярных давлений в барьерных, чем в нефтенасыщенных фациях. Составлена геологическая модель этого месторождения.

7. На примере нефтегазоносного пласта БУ8 Ямбургского месторождения и газоконденсатного пласта БУю-ц Уренгойского месторждения рассмотрены результаты воздействия на природный резервуар охлаждения на последнем этапе геологического развития и неотектонических процессов, на основе чего произведен детальный прогноз контуров газового скопления в неокоме.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Павлова, Ирина Владимировна, 1999 год

Список литературы

Абдурахманов К.А., Корчагин О.Ф., Колоскова М.И. Структура порового пространства глинистых и алевритовых пород-покрышек // Нефтяная геология и геофизика.- 1974. - №8. - С.28-32.

Адамсон А. Физическая химия поверхностей. - М.:Мир, 1979. - 568с.

Аникиев К.А. Прогноз сверхвысоких пластовых давлений и совершенствование глубокого бурения на нефть и газ. JL: Недра, 1971. -165с.

Ахапкин М.Ю. Особенности фильтрации конденсатного газа в гидрофобных коллекторах / Тр.ВНИГРИ, Л., 1981. Вып.228.- С.80-91.

Ащиров К.Б. О проблемах энергетического обеспечения страны // Теоретические и региональные проблемы геологии нефти и газа. Новосибирск, 1991. - С.124-129.

Багов М.С., Кузьмичев Д.Н., Мазнюк А.И. Экспериметнальная оценка коэффициента капиллярного вытеснения нефти водой из образцов пород нижнемеловых отложений ЧИА СССР // Разработка нефтяных месторождений и физика пласта. Грозный, 1973.- Вып. 15. - С.23-25.

Балканов В.И., Ибрагимова Т.А., Николаев A.A. Особенности гидрофобных свойств пород баженовской свиты // Строение и нефтегазоносность Западной Сибири. - Тюмень, 1985. - С. 92—94.

Барух Э., Матиевич Э. Электрические взаимодействия неодинаковых сфер // Коллоид, журн. - 1986. - Т. 18, вып.6. - С. 1059 -1066.

Баулин В.В., Данилова Н.С. О влиянии тектонического строения территории на мерзлые породы (на примере бассейна среднего течения

р.Ныды, Западная Сибирь) // Мерзлотные исследования, М., 1978. Вып.7. -С. 157 - 168.

Баулин В.В., Чеховский А.Л., Суходольский С.Е. Основные этапы развития многолетнемерзлых пород северо-востока Европейской части СССР и Западной Сибири // История развития многолетнемерзлых пород Евразии. М., 1981. - С.41 - 60.

Белонин М.Д., Гольдберг И.С., Гуревич А.Е. Происхождение и прогнозирование скоплений нефти, газа и битумов. - Л.: Недра. Ленингр. отд-ние, 1983. - 272 с.

Бембель P.M. Высокоразрешающая объемная сейсморазведка. Новосибирск: Наука. Сиб отд-ние, 1991. - 152с.

Бескровный Н.С. Углеводородные месторождения с ухудшенной характеристикой - важный резерв топливно-энергетической промышленности // Нетрадиционные источники углеводородов. Л., 1982. -С.11-32.

Большаков Ю.Я. Некоторые аспекты формирования залежей нефти и газа в Урало-Поволжье // Геология нефти и газа. - 1975. - №8. - С. 30 -35.

Большаков Ю.Я. Капиллярно-экранированные залежи нефти и газа. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. - 127 с.

Большаков Ю.Я. Предпосылки концентрации газа в крупные скопления в гидрофобных песчаных резервуарах // Геология и геофизика. -1989.- №3. - С.36-41.

Большаков Ю.Я. Теория капиллярности нефтегазонакопления. — Новосибирск: Наука; Сибирская издательская фирма РАН, 1995. — 184 с.

Большаков Ю.Я., Амербаев H.H., Павлова И.В.Тришечкина И.В. Прогноз капиллярно-экранированных нефтяных и газоконденсатных залежей в юрских и неокомских отложениях Надымского района // Геология и геофизика. - 1997. - Т.38. - №11. - С. 1730 - 1736.

Большаков Ю.Я., Амербаев H.H., Павлова И.В. Сложно построенные капиллярно-экранированные залежи нефти в юрских отложениях Западной Сибири // Геология и геофизика - 1998. - Т.39. - №3. - С. 315 -319.

Большаков Ю.Я., Павлова И.В., Модель сложно построенного Южного месторождения, составленная на основе данных о капиллярности // Известия ВУЗов: Нефть и газ. - 1997. - №2. - С. 4 - 10.

Бочкарев B.C., Латыпова З.А., Тихомирова В.В. Палеотектонический анализ истории развития Уренгойского мегавала с целью определения времени формирования залежей нефти и газа в Западной Сибири // Тр. ЗапСибНИГНИ. 1978. - Вып. 133. - С.78-90.

Брилин И.А. Диффузная проницаемость каолинита. - // Связанная вода в дисперсных системах. - М., 1980. - Вып. 5.- С. 162-169.

Бурштар М.С. Основы теории формирования залежей нефти и газа. -М.: Недра, 1973,256 с.

Варламов И.П. Основные итоги изучения новейшей тектоники равнин Сибири в связи с их нефтегазоносностью // Геоморфология. - 1983. -N3.-C.13 -22.

Венделыптейн Б.Ю., Золоева Н.В., Царева Н.В. Геофизические методы изучения подсчетных параметров при определении запасов нефти и газа. - М.: Недра, 1985.

Верещако И.А., Забалуев В.В., Самсонов В.В. Резерв повышения эффектвности нефтегазопоисковых работ // Геология нефти и газа. - 1984. - №12. - С.1-5.

Высоцкий И.В. Геология природного газа. - М.: Недра, 1971. - 390 с.

Высоцкий И.В., Оленин В.И. Нефтегазоносные бассейны зарубежных стран. — М.: Недра, 1981. — 476 с.

Геология нефти и газа Западной Сибири / А.Э.Конторович, И.И.Нестеров, Ф.К.Салманов и др. М., Недра, 1989. - 454 с.

Геокриология СССР / Под ред. Э.Д.Ершова. - М.:Недра, 1989 - 454 с.

Граусмаи A.A. Закономерности изменения поровых коллекторов при погружении. - Якутск, 1984. - 136с.

Гиматудинов М.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта.- М.: Недра. 1982 - 310 с.

Граусман A.A. Закономерности изменения поровых коллекторов при погружении - Якутск, 1984. - 136 с.

Гуревич А.Е. Процессы миграции подземных вод, нефтей и газов. -Л.: Недра. 1969. - 109 с.

Гуревич А.Е., Капченко Л.Н., Кругликов Н.М. Теоретические основы нефтяной гидрогеологии. - Л.: Недра, 1972. - 271 с.

Дахнов В.Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств нефтенасыщенных горных пород. - М.: Недра , 1975. - 341с.

Добрынин В.М. Деформации и изменения физических свойств коллекторов нефти и газа. - М.: Недра, 1965.- 238 с.

Еременко H.A., Михайлов И.М. Пластовые тектонически экранированные залежи // Геология нефти и газа - 1972 - №10.- С.46-51.

Еременко H.A., Михайлов И.М., Яковлев Б.М. Роль гидравлических сил в сохранении несводовых залежей нефти и газа - // Поисково-разведочные работы на нефть и газ. - М., 1978. Вып. 17. - С.36-48.

Еременко H.A. Развитие принципов теории формирования залежей углеводородов // Геол. нефти и газа. - 1984.- №12. - С. 18-24.

Жданов М.А. Нефтегазопромысловая геология и подсчет запасов нефти и газа. - 1984. - №12.- С. 18-24.

Залежи нефти и газа в ловушках неантиклинального типа. (Под ред. В.В. Семеновича. - М.: Недра, 1982. - 139 с.

Зорькин Л. М. Гидрохимические показатели нефтегазоносности Прикаспийской впадины. М.: Недра, 1975. - 113 с.

Иванов И.А., Конторович А.Э., Степененко Г.Ф., Манылова J1.C. Роль капиллярных экранов в формировании и сохранении залежей углеводородов // Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблемы его освоения. - С. - Петербург: ВНИГРИ, 1992. - С. 161 - 162.

Клубов В.А. Нефтегазоносные ловушки как систем // Поисково-разведочные работы на нефть и газ. М., 1978. - Вып. 17. - С.16 - 25.

Конторович А.Э. Геохимия мезозойских отложений нефтегазоносных бассейнов Сибири. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 1971. -Вып. 118.-86 с.

Конторович А.Э. Геохимические методы количественного прогноза нефтегазоносности. - М.: Недра, 1976. - 250 с.

Куиек JI. Смачиваемость и нефтяные пласты-коллекторы. М.: ВЦП, 1987,- 40 с.

Курчиков А.Р., Ставицкий Б.П. Геотермия нефтегазоносных областей Западной Сибири. - М.: Недра, 1987. - 134 с.

Кусаков М.М., Гудок Н.С. Поверхностные явления и капиллярные эффекты при движении нефти и газа в пласте // Тр. совещ. по развитию работ в области вторичных методов добычи нефти. — Баку, 1953. — С. 167—188.

Леворсен А. Геология нефти. М. Гостоптехиздат, 1958. - 487с.

Литологические, стратиграфические и комбинированные ловушки нефти и газа / A.A. Гусейнов, Г.А. Каледа, Р.Г.Самвелов. - М.: Недра, 1978. - 275с.

Мамяшев В.Г., Шальных Г.С., Задорин Л.М., Боркун Ф.Я. Смачиваемость и диффузионно-адсорбционная активность осадочных горных пород // Геология и геофизика. - 1990. - №7. - С.95-103.

Матусевич В.М, Швец В.М. Нефтегазопоисковое значение подземных вод западно-Сибирского бассейна // Геол. нефти и газа. - 1973. -№10. -С.63-69.

Матусевич В.М. Геохимия подземных вод Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. М., Недра, 1976. - 157 с.

Мишульский М.И., Бородкин В.Н., Рубина Т.В., Мякишев В.П. Отчет по целевому заданию "Провести анализ структур, контролирующих крупные месторождения в центральной части севера Западной Сибири", Тюмень, 1983.

Мишульский М.И. Отчет по сверхплановому целевому заданию: составить главу "Стратиграфия" к отчету по пересчету запасов газа сеноманских месторождений севера Тюменской области, Тюмень, 1985.

Нестеров И.И. Критерии прогнозов нефтегазоносности. - М.: Недра, 1969.- 335 с.

Нестеров И.И., Курчиков А.Р., Ставицкий Б.П.. Соотношения современных и максимальных палетемператур в осадочном чехле ЗападноСибирской плиты // Изв. АН СССР. Сер. геол. - 1982. - N2. - С. 112 - 120.

Нестеров И.И., Шпильман В.И. Теория нефтегазонакопления. - М.: Недра, 1987. -231с.

Островская К.В., Бакуев О.В., Лигус Л.А. Отчет по подсчету запасов газа и конденсата по неокомским пластам Ямбургского месторождения Ямало-Ненецкого округа Тюменской области по состоянию на 1.07.1985.

Петрова Г.В. Связь остаточной водонасыщенности со смачивающими свойствами пород-коллекторов нефти // Нетрадиционные источники углеводородов. - Л., 1982. - С. 103-106.

Пирсон С. Учение о нефтяном пласте. - М.: Гостоптехиздат, 1981. -

570 с.

Попов А.И. Вечная мерзлота в Западной Сибири. - М., Изд-во АН СССР, 1953.

Прогноз месторождений нефти и газа / А.Э.Конторович, Э.Э.Фотиади, В.И.Демин и др. - М.: Недра. 1981. - 350 с.

Рассел У.JI. Основы нефтяной геологии. — Л.: Гостоптехиздат, 1951.—619 с.

Рудаков Г.В. Вопросы физико-химии нефти и коллекторов: Тр. Гипротюменнефтегаз. Тюмень, 1971. - Вып. 25. - 141 с.

Савченко В.П. Смещение газовых и нефтяных залежей // Нефт. хоз-во. - 1952. -№ 12.-С. 22-26.

Савченко В.П. Формирование, разведка и разработка месторождений газа и нефти. — М.:Недра, 1977. — 414 с.

Сакс В.Н. Четвертичнй период в Советской Арктике. Л.-М., Госгеолтехиздат, 1953.

Самвелов Р.Х. Проблемы нефтегазоносности больших глубин // Геология нефти и газа. - 1995. - №9. - С.5-15.

Сахибгареев P.C. Вторичные изменения коллекторов в процессе формирования и разрушения нефтяных залежей. - Л., Недра, 1989. - 260с.

Современная теория капиллярности / Под ред. А.И.Русанова. - Л.: Химия, 1980.-314 с.

Соколов Б. А. Эволюционно-динамические критерии оценки нефтегазоносности недр. — М.: Недра, 1985. — 168 с.

Тепловое поле недр Сибири / В.Г.Балабанов, В.Н.Голубев, В.Н.Девяткин и др. - Новосибирск: Сиб.отд-ние, 1987. - 196 с.

Хабберт М.К. Гидродинамические условия формирования нефтяных месторождений. - М., ГосИНТИ, 1958. - 75 с.

Хайретдинов И.А. Основы электрогеохимии литогенеза и гидротермального процесса. — М.: Наука, 1982. — 264 с.

Ханин A.A. Породы-коллекторы нефти и газа и их изучение. - М., Недра, 1969. - 366 с.

Хафизов Ф.З. Повышение эффективности разведки залежей крупных нефтегазоносных комплексов. - Л.:Недра, Ленингр. отд-ние, 1991. -264 с.

Чекалюк Э.Б., Филяс Ю. И. Водонефтяные растворы. - Киев: Наук, думка, 1977. - 128 с.

Чепмен Р. Геология и вода / / Под ред. А.Е.Гуревича. - JL: Недра, 1983. - 160 с.

Шпильман В.И. Количественный прогноз нефтегазоносности. - М.: Недра, 1982. - 216 с.

Anderson W.G. Wettability Literature Survey. Pt 1 : Rock / Oil / Briue and the Effect of Care Handing on Wettability // JPT. — 1986, Oct. — P. 1125

— 1144.

Anderson W.G. Wettability Literature Survey. Pt 2: Wettability Measurement // JPT. — 1986, Nov. — P. 1246 — 1262.

Berg R.R.Capillary pressures in stratigraphie traps // AAPG Bull. - 1975.

- Vol. 59. - P.939 - 956.

Culberson O.L., McKetta A.J. The solubility of methane in water by a pressure of 10000 Psia // AIMMO. Petroleum Branch. 1951. - Vol. 192. - P. 223.

Neuman H.I. Unersuchungen zur Benetzung in Lagerstatten und zur Erdoemigtion // Erdöl und Kohle. — 1966. — № 3. Haung ETS, Holm LW Effect of WAG in

Jennings I.B. Capillary Pressure Techniques: Application to Exploreation and Development Geology//AAPG Bull. - 1987. Oct. - Vol.71. - P. 1196 - 1209.

Zemanek J. Low resistiviting hidrocarbon-bearing sand reservoirs SPE. Form. Eval., 1989, T.Y. №4, p.515-621.