Рациональный комплекс геолого-геофизических исследований месторождений нефти и газа Соликамской депрессии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.16, кандидат геолого-минералогических наук Воеводкин, Вадим Леонидович

• Воеводкин, Вадим Леонидович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Воеводкин, Вадим Леонидович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАПАСОВ НЕФТИ И ГАЗА СОЛИКАМСКОЙ ДЕПРЕССИИ.

1.1. Основные черты геологического строения.

1.2. Нефтегазоносность.

1.2.1. Нефтегазоносные комплексы.

1.2.2. Структура начальных суммарных ресурсов нефти и газа.

1.2.3. Вероятностно-статистические оценки запасов и ресурсов углеводородов.

1.3. Особенности строения месторождений Соликамской депрессии.

2. СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫЕ И ГРАВИРАЗВЕДОЧНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ СТРОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА.

2.1. Геофизические технологии изучения строения месторождений.

2.1.1. Сейсморазведка и гравиразведка.

2.1.2. Вертикальное сейсмическое профилирование.

2.2. Сейсмическое и гравиметрическое исследование месторождений

2.2.1. Сибирское месторождение.

2.2.2. Шершневское месторождение.

2.2.3. Месторождение им.Архангельского.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ КОМПЛЕКСОВ.

3.1. Возможности акустических методов исследования скважин.

3.1.1. Проблемы стандартного комплекса ГИС при выделении коллекторов в карбонатном разрезе.

3.1.2. Скважинное акустическое телевидение и акустический каротаж.

3.2. Основные факторы, влияющие на результаты интерпретации волнового акустического каротажа.

3.3. Скважинные акустические и полевые сейсмические методы.

3.4. Частотная обработка данных волнового акустического каротажа и априорная информация.

3.5. Общая схема детального геофизического изучения месторождений углеводородов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рациональный комплекс геолого-геофизических исследований месторождений нефти и газа Соликамской депрессии»

Актуальность работы. Современное состояние процесса освоения ресурсов углеводородов (УВ) в Пермском Прикамье, являющимся одним из "старых" нефтедобывающих районов Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, характеризуется определенными сложностями при выборе рационального комплекса геолого-геофизических исследований для изучения строения месторождений нефти и газа. Это связано с малыми запасами новых месторождений, вводимых в разработку, увеличением в общем балансе доли трудноизвлекаемых запасов, в том числе связанных с низкопористыми карбонатными (НПК) коллекторами, приуроченностью ряда месторождений к зонам с особым режимом природопользования (водоохранные зоны, запасы калийных солей), имеющими ограничения на недропользование. Вместе с тем, появились высокоточные и высокоразрешающие геологоразведочные геофизические технологии, позволяющие дать детальное представление об особенностях строения изучаемых продуктивных объектов. В последние годы данные технологии стали активно внедряться на стадии разведки и разработки месторождений нефти и газа, что позволяет получать достоверную информацию для построения детальных моделей строения продуктивных объектов и корректировать направления эффективного их освоения. В связи с этим весьма актуальным является совершенствование как отдельных геолого-геофизических методов обеспечения разведки и освоения запасов нефти и газа, так и их комплекса, в первую очередь за счет наиболее полного использования возможностей «легких» полевых геолого-геофизических методов и геофизических исследований скважин (ГИС).

Цель диссертации. Научное обоснование рационального комплекса геолого-геофизических технологий для изучения строения месторождений нефти и газа Соликамской депрессии.

Основные задачи:

1. Анализ информативности геолого-геофизических методов, разработка рациональных вариантов комплекса детальных работ для изучения месторождений углеводородов Соликамской депрессии.

2. Апробация комплекса скважинных геофизических методов для выделения трещинных коллекторов в низкопористых частях карбонатных разрезов.

3. Анализ возможностей волнового акустического каротажа (ВАК) и методик его частотной обработки при изучении месторождений углеводородов.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Комплекс детальных сейсморазведочных, гравиразведочных и скважинных акустических исследований, предназначенный для изучения геологического строения месторождений нефти и газа в условиях

Соликамской депрессии. Особенностями комплекса является применение высокоточной гравиразведки, сейсморазведки (в том числе ЗБ), совокупности акустических методов, обеспечивающих детализацию геометрии нефтегазоносных объектов, выделение зон трещиноватости и нарушенности осадочной толщи.

2. Закономерность распространения трещинных коллекторов в турнейско-фаменских рифогенных отложениях. Индикатором наличия данных коллекторов является появление в разрезе вертикальных набуренных желобов, выделяемых на основании комплекса ГИС.

3. Комплекс критериев геологической интерпретации материалов волнового акустического каротажа с целью выделения зон тектонической нарушенности геологического разреза месторождений углеводородов, основанный на особенностях спектральных параметров продольных и поперечных волн.

Научная новизна работы

1. Доказано, что картирование продуктивных нефтегазоносных комплексов (НТК), выделение зон трещиноватости и нарушенности осадочной толщи при детальном изучении строения месторождений углеводородов в геологических условиях Соликамской депрессии (СолД) могут быть выполнены на основе комплексирования сейсморазведки, высокоточной гравиразведки и акустических методов исследования скважин.

2. Выявлены особенности распределения зон трещиноватости, с которыми связаны новые проницаемые зоны нефтегазоносных толщ в низкопористых частях карбонатных разрезов севера Пермского Прикамья.

3. Установлены возможности частотной обработки волнового акустического каротажа для выделения зон тектонической нарушенности и других особенностей геологического строения месторождений углеводородов.

Практическая значимость

Для Соликамской депрессии произведена апробация комплекса сейсморазведочных, гравиметрических и акустических исследований особенностей геологического строения нефтяных и газовых месторождений. Полученная геолого-геофизическая информация по Сибирскому, Шершневскому и им.Архангельского месторождениям, расположенным в южной части Соликамской депрессии, использована для обоснования оптимальных направлений дальнейшего освоения их запасов.

Определены методические подходы к выделению возможных зон развития трещинных коллекторов в карбонатных разрезах севера Пермского Прикамья на основе комплекса скважинных акустических методов.

Результаты диссертационной работы использованы при планировании дальнейших направлений геологоразведочных работ ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» на месторождениях Соликамской депрессии.

Личный вклад автора.

Автору принадлежит идея комплексного подхода подготовки месторождений к разработке на основе современных аппаратурно-методических и интерпретационных технологий сейсморазведки, гравиметрии и акустических методов исследований скважин. На основе интерпретации полученной геолого-геофизической информации обоснованы варианты использования этих технологий при изучении геологического строения месторождений на различных этапах их освоения.

Реализация работы. Разработки автора внедрены в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», ОАО «Пермнефтегеофизика», ЗАО ПИТЦ «Геофизика», Горном институте УрО РАН.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на: Международных семинарах «Вопросы теорий и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических» полей им. Д.Г.Успенского (Москва, 2004, Пермь 2005), Международной научно-практической конференции «Перспективы развития геофизических методов в XX веке» (Пермь, 2004), XXXIII научно-практической конференции горно-нефтяного факультета ПГТУ «75лет Пермской нефти» (Пермь, 2004).

Основные положения диссертации опубликованы в 20 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 159 страницах, в том числе 69 рисунков, 9 таблиц и список использованной литературы из 123 наименований.

Заключение диссертации по теме «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр», Воеводкин, Вадим Леонидович

ВЫВОДЫ

Таким образом, в данной главе детально рассмотрены как вопросы, связанные с использованием акустических методов для выяснения особенностей строения осадочных толщ, так и дано обобщение результатов работы и представлена многовариантная схема детального изучения месторождений, основанная на современной аппаратурно-методической и интерпретационной базе, применимая в различных условиях.

1. Детально разобраны проблемы стандартного комплекса ГИС, применяемого в Пермском Прикамье, при выделении карбонатных коллекторов. Показано, что применение модификаций волнового акустического каротажа и скважинного акустического телевидения позволяет успешно выделять низкопористые карбонатные коллекторы. Новые методики выявления НПК-коллекторов и оценки их строения связаны с применением совокупности следующих методов: АК с выделением приточных зон, глубинное АК-зондирова-ние и скважинное акустическое телевидение. Даны примеры успешного их применения в ряде районов Пермской области. Установлена новая закономерность размещения зон трещиноватости в карбонатных коллекторах севера Прикамья, состоящая в том, что если в толще пород при бурении скважины формируется зона интенсивных вертикальных желобов, то между кровлей турнейско-фаменских отложений и вертикальными набуренными желобами (ВНЖ) всегда существуют две зоны субвертикальной и наклонной макротрещиноватости, которые окаймляют продуктивную низкопористую кар толщу, и размещены: первая - под зоной уплотнённых пород кровельной части отложений; вторая - непосредственно над зоной ВНЖ. Данная закономерность позволяет выявить продуктивные интервалы, пропущенные ранее при применении стандартных подходов.

2. Рассмотрены новые методики обработки волнового акустического каротажа, нацеленные на выделение неоднородностей строения осадочной толщи. Основным преимуществом волнового акустического каротажа перед АК с аналоговой регистрацией является цифровая регистрация всего сигнала со всем его многокомпонентным составом. Увеличение объема информации, доступного для обработки предопределяет развитие широкого спектра новых методов цифровой интерпретации. В новых методах интерпретации особое внимание уделяется динамическим параметрам волн (амплитуды и средние частоты, коэффициенты затухания), но они в отличие от кинематических параметров, существенно зависят от условий измерения, хотя применение разностной схемы измерения в значительной степени их компенсирует.

3. Представлены несколько подходов к выделению неоднородных зон и, в частности, зон трещиноватости. Первый связан со специальной переобработкой сейсмических материалов, нацеленной на выделение в сейсмической записи рассчитанных заранее искомых модельных эффектов. Другой связан с выявлением объектов дифракции, которыми могут оказаться интервалы трещиноватости. Третий, наиболее подробно рассмотренный в главе, связан с частотной обработкой данных волнового АК и привлечением дополнительной априорной информации. В основе метода лежит трассирование продольных и поперечных волн по разрезу, их спектральный анализ, построение зависимостей спектральных параметров от глубины, выявление глубин с определенным сочетанием экстремумов на этих кривых. Данный метод был применен и для исследования соляной толщи. Еще один пример использования частотной обработки волнового АК связан с выделением малоамплитудных разрывных нарушений в под-соляных отложениях месторождений Шершневского, Сибирского, им.Архангельского, расположенных в южной части Соликамской депрессии. В одном случае они фиксируются по расслоению соляной толщи, определенной по волновому АК, в другом - по положению реперов между близкорасположенными скважинами - скважинами одного куста. Выделенные ослабленные зоны для месторождения им.Архангельского хорошо коррелируют с результатами интерпретации гравиразведочных данных.

4. Предложена многовариантная схема детального изучения месторождений на основе описанных в работе новых методик полевых и скважинных геофизических исследований. Предполагается использование различного набора методов: сейсморазведка, включая трехмерную, высокоточная трехмерная гра-виразведка и ГИС; непродольное вертикальное сейсмическое профилирование с переинтерпретацией сейсморазведки 2В; проведение высокоточной гравираз-ведки, комплексная переинтепретация полевой и скважинной геофизики, выполнение новых каротажей; переинтерпретация ГИС и выполнение новых каротажей. Предусматривается применение в числе новых методов ГИС модификаций акустического каротажа, нацеленных на выделение продуктивных пластов в низкопористой карбонатной толще.

В целом рассмотренные в главе новые методы позволяют повысить информативность и геологическую содержательность геофизических работ, выполняемых при освоении месторождений углеводородов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены вопросы, связанные с созданием рационального комплекса геолого-геофизических исследований месторождений углеводородов Соликамской депрессии.

1. Показано, что наиболее нефтегазоперспективные районы Пермского Прикамья связаны с территорией Соликамской депрессии. Дан анализ ее геологического строения, в том числе наиболее подробно - палеозойского карбонатного комплекса, представляющего наибольший интерес для нефтегазопоисковых работ. Поскольку в пределах СолД, как и во всем Пермском крае, наибольшее число месторождений нефти и газа связано с верхнедевонско-турнейскими рифогенны-ми массивами и структурами их облекания, рассмотрены основные палеотектони-ческие элементы Соликамской депрессии, включая Березниковское, Гежское, западную часть Симского палеоплато и восточную часть Чердынского палеоатолла. Проанализирован комплекс вопросов, связанных с нефтегазоносностью изучаемой территории. Охарактеризованы палеозойские нефтегазоносные комплексы, рассмотрено распределение запасов и ресурсов нефти и свободного газа по НТК. Отмечено, что месторождения СолД зачастую связаны с карбонатными трещинными и порово-трещинными коллекторами, в то время как используемые методы освоения ресурсов ориентировались преимущественно на поровый тип коллекторов. В этой связи необходимо совершенствования методик полевых геофизических и промыслово-геологических исследований для выделения аномальных по своим физическим свойствам зон, с которыми может быть связаны трещинные и порово-трещинные коллекторы.

2. Реализованы вероятно-статистические оценки запасов и ресурсов углеводородов Соликамской депрессии. Анализ показывает, что в значительной степени корректность перевода ресурсов в запасы определяется точностью метода, с помощью которого эти ресурсы были подготовлены. Обоснована необходимость использования при разработке математических моделей перевода ресурсов в запасы данных по структурам, подготовленным только сейсморазведкой в период с начала 1980-х гг. Определены количественные связи между ресурсами и запасами нефтегазоносных комплексов локальных объектов. В пределах Соликамской депрессии выделяются две основные подзоны: южная и северная, для которых построены модели перевода ресурсов в запасы. С использованием вероятностно-статистических методов разработаны критерии районирования территории по крупности прогнозируемых запасов, выполнены геолого-экономические оценки запасов и ресурсов.

3. Выполнен анализ полевых и скважинных геолого-геофизических методов, применяемых при изучении строения месторождений углеводородов. Показана необходимость комплексирования сейсморазведки с другими методами, в частности, с гравиразведкой, для построения достоверной физико-геологической модели строения месторождения. Рассмотрены методы интерпретации гравиметрических наблюдений (векторное сканирование, корреляционный метод разделения геофизических аномалий, гравитационное редуцирование), обеспечивающие выделение неоднородностей в целевых интервалах глубин. Для геофизических методов исследования скважин продемонстрирована необходимость включения в стандартный комплекс новых модификаций акустического каротажа, а также скважинного акустического телевидения для выделения зон трещиноватости в карбонатных коллекторах.

4. Подробно рассмотрено совместное использование высокоточной грави-разведки и пространственной сейсморазведки для уточнения строения нефтяных месторождений - Сибирского, Шершневского и им. Архангельского, расположенных в южной части Соликамской депрессии. В условиях Соликамской депрессии необходимость применение гравиразведки обусловлена наличием зон разуплотнения и тектонических нарушений различного генезиса, а также неоднородной пермской толщей осадков: мощной соляной толщей, зачастую резко выклинивающейся в районе месторождения, создающей помехи для сейсморазведки, а также пермскими рифами. Использование гравиразведки позволяет выполнять уточнение положения кровли и подошвы соляной толщи, достаточно уверенно выделять пермские рифы и другие неоднородности строения осадочного чехла. Совместное применение гравиразведки и волнового акустического каротажа способно четко выделить зоны разуплотнения и возможные малоамплитудные нарушения в целевых интервалах глубин.

5. Установлена на основании комплексного применения методов ГИС и, в первую очередь, модификаций акустического каротажа, закономерность чередования плотных и трещинных пород в турнейско-фаменских отложениях, индикатором которых служит образование вертикальных набуренных желобов. Наличие вертикальных желобов на севере Пермского Прикамья является отличительным признаком рифогенных типов разреза.

6. Исследованы новые возможности интерпретации волнового акустического каротажа, нацеленные на изучение строения месторождений углеводородов. Особое внимание при этом уделено динамическим параметрам волн (амплитуды и средние частоты, коэффициенты затухания). Рассмотрено несколько подходов к выделению неоднородных зон и, в частности, зон трещиноватости: специальная переобработка сейсморазведочных материалов; выявление объектов дифракции; частотная обработка данных волнового акустического каротажа с привлечением дополнительной априорной информации. При этом интервалы трещиноватых карбонатных пород характеризуются локальными минимумами амплитуд продольной и поперечной волн, локальными минимумами частоты продольной волны, изрезанностью частотной кривой поперечной волны, кривые интервальных времен продольной и поперечной волн при этом слабо изрезаны. Частотная обработка материалов ВАК была применена также для исследования соляной толщи с целью выделения малоамплитудных разрывных нарушений в подсоляных отложениях месторождений Сибирского, Шершневского, им. Архангельского. Для месторождения им. Архангельского выделенные тектонически нарушенные зоны хорошо коррелируют с результатами интерпретации гравиразведочных и сейсморазведочных данных.

7. Создана многовариантная схема детального изучения месторождений, основанная на современной аппаратурно-методической и интерпретационной базе, применимая в различных условиях. Варианты предполагают использование различного набора методов: а) сейсморазведка, включая трехмерную, высокоточная гравиразведка и ГИС; б) непродольное вертикальное сейсмическое профилирование с переинтерпретацией сейсморазведки 2Б; в) проведение высокоточной гравиразведки, комплексная переинтепретация полевой и скважин-ной геофизики, выполнение новых каротажей; г) переинтерпретация ГИС и выполнение новых каротажей. В числе новых методов ГИС предусматривается применение модификаций акустического каротажа, нацеленных на выделение продуктивных пластов в низкопористой карбонатной толще.

В целом выполненное исследование намечает ряд перспективных направлений изучения геолого-геофизическими методами месторождений углеводородов и освоения запасов, связанных с карбонатными продуктивными толщами.