Разработка методики определения газосодержания и продуктивности сложных коллекторов-объектов закачки и отбора газа в подземных газохранилищах: На примере Кущевского ПХГ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат геолого-минералогических наук Писклов, Сергей Сергеевич

• Писклов, Сергей Сергеевич
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Писклов, Сергей Сергеевич

Введение

1 Эффективность технологий определения методами ГИС текущей газонасыщенности сложных коллекторов - объектов закачки и отбора газа в подземных газохранилищах

1 1 Анализ эффективности предлагаемых методик определения текущей газонасыщенности

1 2 Стратиграфия Кущевского ГТХГ

13 Гидрогеология

14 Тектоника

2 Построение петрофизических и интерпретационных моделей сложных 31 коллекторов объектов закачки и отбора газа на Кущевском ПХГ

3 Определение текушей и остаточной газонасыщенности объектов 36 закачки и отбора газа в наблюдательных скважинах Кущевского ПХГ

3 1 Палеточное обеспечение методики определения газонасыщенности по данным нейтронного каротажа в стальной колонне

3 2 Определение текущей газонасыщенности и положения текущего ГВК по данным повторных замеров радиоактивного каротажа в наблюдательных скважинах

4 Оценка продуктивности коллекторов в действующих скважинах 56 подземных I азохранилищ по данным 1азодинамических исследований

4 1 Прогноз продуктивности коллекторов

4 2 Определение газодинамических параметров

5 Эффективность применения разработанной методики оценки текущей 71 газонасыщенности и продуктивности коллекторов в геофизических и действующих скважинах Кущевского ПХГ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики определения газосодержания и продуктивности сложных коллекторов-объектов закачки и отбора газа в подземных газохранилищах: На примере Кущевского ПХГ»

Актуальность проблемы. В последние годы в Российской федерации подземные хранилища газа (ПХГ) приобрели важное стратегическое значение. Значительная часть бюджета страны складывается из прибылей, полученных при экспорте топливно-энергетических ресурсов за границу и продажи на внутреннем рынке. Интенсивное освоение газовых месторождений на Севере и строительство магистральных газопроводов в Европейской части России выдвинули проблемы, связанные с регулированием газоснабжения, на первое место. Строительство в Южном федеральном округе газопровода «Голубой поток», важнейшей частью которого стали Кутцевское и Краснодарское подземные хранилища газа, предопределило необходимость точной оценки количества закачанного и отобранного из ПХГ газа в новых геолого-промысловых условиях. Выбор Кущевского ПХГ в качестве одного из перевалочных газосборных пунктов был сделан, прежде всею, ввиду ею выходного 1ео1рафическою положения и хороню развитой технологической инфраструктуры региона.

Оценка объемов газа в 11X1' традиционно осуществляется определением текущей газопасыщешюсти объектов закачки и отбора газа промыслово-геофизическими методами. Несмотря на длительный период функционирования ПХГ в нашей сгране, Э1а задача 1азопромысловой геофизики является достаточно сложной. Особую актуальность эта проблема приобретает в объектах закачки и отбора, представленных сложными коллекторами - с высокой глинистостью, сложным распределением глинистого материала, низким удельным сопротивлением пласта, наличием примесных компонентов и других факторов, затрубняющих правильную оценку фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) таких объектов. Для Кущевского ПХГ эта проблема усугубляется еще и тем, что количественная оценка газонасыщенности пластов-коллекторов осуществлялась только в бурящихся скважинах, а заключения о газосодсржании пластов в обсаженных скважинах дслалисъ только на качественном уровне.

Изучением степени влияния геолого-промысловьтх условий на эффективность оценки газонасыщенности пород в сложных коллекторах посвящены работы отечественных ученых Алексеева Ф А, Басина А.Н., Бсрмана Л.Б., Баклановской В.Ф., Всндслыптсйна Б.Ю., Головацкой И.В., Гулина Ю.А., Деркача A.C., Еникеевой В.А., Михайлова Н.Н, Резванова P.A., Коноплева Ю.В., Михайлина A.C., Омесь С.П., Потапенко Ю.П., Клюкиной Р.И., Шнурмана И.Г., Юдина В.А., и зарубежных Segesman, Holditch S A, Fertl W, Tittle C.W., Joshi S.D и др

Основными методами геофизических исследований скважин (ГИС), позволяющими оценить изменение газонасыщенности коллекторов в обсаженных неперфорированных скважинах, являются нейтронный гамма-каротаж (НТК), нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (ННКТ), импульсный нейтрон-нейтронный каротаж (ИННК). Оценка степепи влияния геолого-промысловых условий проведения ГИС и структурно-тектонических, петрографических, петрофизических и других особенное 1 ей сложных коллекторов на показания нейгронных меюдов (НК) на циклах закачки и отбора газа является мало решенной до настоящего времени задачей. Применительно же к условиям Кущевского 11X1' обоснование эффективной методики расчета коэффициентов газонасыщенности коллекторов с учетом имеющихся анализов кернового ма!ериала, современною комплекса ГИС, yneia i азодинамических параметров и влияния на показания нейтронных методов процессов, происходящих в прискважинной зоне пласта, практически не проводилось.

Целью pa6oibi являе!ся повышение эффективное!и использования подземных хранилищ газа за счет увеличения точности определения промыслово-геофизическими методами подсчетных и текущих параметров сложных коллекторов-объектов закачки и отбора газа.

Основные задачи исследований

1. Анализ существующего методического обеспечения при определении газонасыщенности сложных коллекторов-объектов закачки и отбора газа, обоснование объекта исследований.

2. Выявление закономерностей в связях газонасыщенности Кг с водородосодержанием V/, пористостью Кп и глинистостью Кгл для терригенных коллекторов альбских отложений нижнего мела.

3. Разработка методики количественного определения текущей газонасыщенности, продуктивности и газодинамических параметров объектов закачки и отбора газа в Кущевском ПХГ.

4. Опробование предложенных технико-методических решений по определению I азосодержания и продуха ивноС1 и сложных коллекторов в геофизических и действующих скважинах Кущевского ПХГ.

Научная новизна

1. Р1сследовано влияние вещественного состава, термобарических условий, распределения глинистого вещества на показания нейтронных методов ГИС в обсаженных неперфорированных скважинах Кущевского ПХГ.

2. Разработана методика количественного определения коэффициента газонасыщенности и продуктивности сложных коллекторов в обсаженных скважинах Кущевского ПХГ.

3. Обоснованы параметры технологического процесса исследований нейтронными методами ГИС обсаженных скважин ПХГ, учитывающие флюидонасыщение и газодинамические процессы в пласте, индивидуальные особенности и метрологию промыслово-геофизической аппаратуры.

Защищаемые положения

1. Методика количественной оценки газонасыщенности сложных коллекторов-объектов закачки и отбора газа на ПХГ в приконтурных наблюдательных скважинах.

2. Методика количественной оценки газосодсржания и продуктивности коллекторов — объектов закачки и отбора газа в действующих скважинах ПХГ.

3. Способ учета газодинамических параметров объектов эксплуатации ПХГ при оценке текущей газонасыщенности сложных коллекторов

4. Оптимальная технология и методика проведения геофизических исследований в действующих и наблюдательных скважинах Кущевского ПХГ.

Практическая ценность и реализация результатов

Результаты выполненных автором исследований нашли применение при решении оперативных задач эффективного использования природных резервуаров Кущевскою ПХГ, в юм числе для оценки ме:одами ГИС текущей и остаточной газонасыщенности объектов закачки и отбора газа, анализа изменений состояния прискважинной зоны пластов-коллекторов, выборе режима использования отдельных действующих скважин и всего ПХГ для обеспечения эффективной и бесперебойной циклической эксилуа1ации. По предложенной авюром методике проведена ишерпречация материалов ГИС в более чем сорока скважинах. Кроме того, усовершенствованы методики проведения исследований и обработки данных газодинамического каротажа, тарировка аппаратуры радиоактивного каротажа (приборы СРК и СРКм), которые внедрены в ПФ «Кубаньгазгеофизика» с 2000г. Результаты внедрения разработок автора в предприятиях ОАО «Газпромгеофизика» подтверждаются соответствующими документами.

Фактический материал

В основу работы положены результаты исследований автора за период с 1999 по 2005г. в ПФ «Кубаньгазгеофизика». Исследован керновый материал (в лаборатории НТЦ «Кубаньгазпром») из семи скважин Кущевского ПХГ (343 образца керна). Проведено опробование рскомсндаций автора в течение четырех полных циклов отбор-закачка в 5 геофизических скважинах Кущевского ПХГ. Проанализировано более 120 тыс. метров (более 40 скважин) фактического диаграммного материала ГИС. В работе использованы полевые материалы из фондов ПФ «Кубаньгазгеофизика», ОАО «Кубаньгазпром», результаты исследований, проводимых автором в качестве соисполнителя и руководителя научно-исследовательских работ, проводимых тематической партией ПФ «Кубаньгазгеофизика» в период с 1999 по 2004 г. и данные из научных и технических источников, указанных в библиографии диссертации.

Апробация работы

Основные положения диссертации прошли первичную апробацию на Трехьей всероссийской конференции молодых ученых, специалиста и студентов по проблемам газовой промышленности России, г. Москва, 1999 г., Международной геофизической конференции, «1 еофизика 2001» Новосибирск, 2001г., Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века», г. Саратов 25-27 март 2002 i., на заседаниях НТС «Кубаны азпром» 2001-2004г.i.

Автор выражает глубокую признательность за научное руководство и помощь на всех этапах постановки и написания работы д.т н. профессору Дембицкому СМ., к.г.-м.н. Шнурману И.Г., сотрудникам ПФ «Кубаньгазгеофизика» Хоперскому В.М., Михайлину A.C. за помощь в реализации работы, Погребняк В.В, ¡Сибигатулиной T.B.j, Синельниковой В.Н, Тарасовой Е В , Браташ И.В , Лещеву Г.Г за помощь в обработке и оформлении материала.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Писклов, Сергей Сергеевич

выводы:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является разработка методики определения коэффициентов текущей и остаточной газонасыщенности в действующих и геофизических скважинах в условиях сложно построенных коллекторов нижнемеловых отложений Кущевского ПХГ. Полученный научно-практический результат стал возможен благодаря решению следующих задач:

1. На основании анализа геологического и геофизического материала по истории разработки Кущевского ПХГ на стадии месторождения, изучения геофизического материала по разведочным и эксплуатационным скважинам начиная с начала разработки (1957), впервые доказана трехзональность строения залежи Кущевского ПХГ, с четко выделяемыми центральной, переходной и крыльевой зонами, различными по ФЕС слагаемых их пластов.

2. Обоснованы петрофизические зависимости, учитывающие влияние минералогического и литологического состава пород на показания геофизических методов для сложных нижнемеловых коллекторов Кущевского ПХГ:

- проведенный детальный анализ кернового материала позволил отказаться от принятой ранее слоистой модели глинистости, и доказал дисперсный характер распределения глинистого материала в сложных коллекторах нижнего мела;

- установлена зависимость между Кгл и объемным содержанием глинистых минералов;

- обоснованы интерпретационные уравнения для нейтронного каротажа с учетом разработанной петрофизической модели;

3. Усовершенствована методика количественного определения текущей газонасыщенности, продуктивности и газодинамических параметров объектов закачки и отбора газа в ПХГ.

-96- выявлены новые закономерности в связях газонасыщенности Кг с водородосодержанием XV, пористостью Кп и глинистостью Кгл для терригенных коллекторов альбских отложений нижнего мела;

- обоснованы интерпретационные уравнения для газодинамических исследований в действующих скважинах Кущевского ПХГ;

- разработана методика количественного определения продуктивности коллекторов в действующих скважинах; проанализированы индивидуальные особенности и метрология промыслово-геофизической аппаратуры и предложены технологические мероприятия по повышению информативности применяемого комплекса ГИС.

4. Обоснованы параметры технологического процесса исследований нейтронными методами ГИС обсаженных неперфорированных и действующих скважин ПХГ, учитывающие флюидонасьпцение и газодинамические процессы в пласте, индивидуальные особенности и метрологию промыслово-геофизической аппаратуры.

Предложенные технико-методические решения по определению газосодержания сложных коллекторов в наблюдательных и действующих скважинах Кущевского ПХГ опробованы в сорока скважинах и показали высокую эффективность при оперативной интерпретации и регулировании технологической работы Кущевского ПХГ в целом.

Предложенная автором методика определения текущей газонасыщенности применяется в ПФ «КУБАНЬГАЗГЕОФИЗИКА» в течении трех лет, и позволяет успешно решать задачи, ранее недоступные геофизикам, применительно к условиям нижнемеловых отложений Кущевского ПХГ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Писклов, Сергей Сергеевич, 2005 год

1. Альбом палеток и номограмм для введения поправок за искажающие факторы при работе с аппаратурой АООТ «Нефтегеофизприбор» и НИИГИ. Краснодар, АООТ «Нефтегеофизприбор», 1993 г.

2. A.C. Деркач. О некоторых задачах, решаемых комплексом ГИС на подзем-ных хранилищах газа. №36.

3. A.C. Михайлин, В.М. Хоперский. Состояние и перспектива развития ГИС на объектах ООО "Кубаньгазпром". №40.

4. В. А. Чесноков, А.Н. Харин. Опыт проведения ГИС в действующих горизон-тальных скважинах с целью выделения интервалов притока пластового флюида. №25.

5. В.И. Митасов. Факторы, обуславливающие неопределенность общей струк-туры интерпретационной модели терригенных пород, и способы ее устране-ния. №23.

6. Азиз X., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем. М., Недра, 1982

7. Алексеев Ф.А., Берман Л.Б., Басин Я.Н. и др., «Ядерно-геофизические методы исследования газовых месторождений», М., изд.ВНИИОЭНГ, 1967г.

8. Абдулаев K.M., Гергедава Ш.К., Резванов P.A. «Применение промысловой геофизики при контроле за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений», М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1972г.

9. Дахнов В.Н. «Геофизические методы изучения нефтегазоносных коллекторов», М., «Недра», 1975г.

10. Резванов P.A. «Определение коэффициента газонасыщения пластов нейтронными методами с использованием палеток пористости», М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1974г.

11. Резванов P.A. «Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин», М., «Недра», 1982г.-9812. Арцыбашев В.А. «Ядерно-геофизическая разведка», М., Атомиздат, 1980г.

12. Tittle C.W. «Predicting the porosyti response of CNL from neutron parameters of the formation», SPWA, 1988.

13. Алексеев Ф.А., Головацкая И.В. и др, «Ядерная геофизика при исследовании нефтяных месторождений нефтяных месторождений», М., «Недра», 1978г.

14. Кожевников Д. А. «Нейтронные характеристики горных пород», М., «Недра», 1982г.

15. Кантор С.А., Кожевников Д.А. ,«Теория нейтронных методов исследования скважин», М., «Недра», 1985г.

16. Головацкая И.В., Гулин Ю.А., Еникеева Ф.Х. и др. «Определение емкостных свойств и литологии пород в разрезах нефтегазовых скважин по данным радиоактивного и акустическго каротажа», Калинин, ВНИИГИК, 1984г.

17. А. И. Гриценко, З.С. Алиев и др. «Руководство по исследованию скважин», Москва, «Наука», 1995г.

18. Advanced interpretation of wireline logs. Shlumberger. 1986.

19. Arps J.J. and Arps J.L. The Subsurface Telemetry Problem. Journal of Petroleum Technology, 1964, October, p. 487-493.

20. Clay, silt, sand, shales. Shlumberger. 1990.

21. Desbrandes R. Encyclopedia of well logging. Paris, 1985, 584 p.

22. Dorsey Dave, Meyer Robert. Preventing fluid invasion damage. Oil and Gas J., N81,1983, p.

23. Effect of mud filtrate invasion on apparent productivity in Drillitten tests in Law Permeability Gas Formation / S.A. Holditch, W.S. Les, D.E. Lancaster, T.V. Davis. - J.P.T., vol. 35, N 2, 1983, p. 249-305.

24. Epov M. I., Suhorukowa С. V., Ulianow V.N., Martakow S.V. High-friquecy EM souding in horizontal well: problem, basic and applications// Proc. Of 5 th SEGJ International Symposium // Imaging Techology. Tokio, Japan. 24-26 Jan, 2001. P.19-23

25. Fertl W. Use caution with movable oil poot Oil and Gas J., vol. 75, N 2, 1979, p. 65-69.

26. Holditch S.A. Factors affecting water bloeking and Gas flow Frach Hy-draulically Fractured Gas wells. J.P.T., N 12,1979, p. 1515-1524.

27. Joshi S.D. Horizontal Well Technology. Pennwell Publisting Co. Tulsa, 1991.

28. Kochina I.N., Mikhailov N.N., Filinov M.V. Groundwater mound damping. International Journal of Engeneering Sciences, vol. 21, N 4, 1983, p. 413421. Printed in Great Britain.

29. Peter A.S. Elkington. The Role of Open Hole Memory Logging and Wireless Conveyance Systems in the Evalnation of Horizontal Wells. SPE. Petroleum Society of CIM International Conference on Horizontal Well Technology. Calgary, 2000.

30. Баренблатт Т.И., Енотов B.M., Рыжик B.M. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М., Недра, 1984.

31. Берман Л.Б., Нейман B.C. Исследование газовых месторождений и подземных хранилищ газа методами промысловой геофизики. М., Недра, 1972.

32. Венделыптейн Б.Ю., Костерина В.А. Усовершенствованный способ выделения продуктивных терригенных коллекторов и их классификация по данным ГИС. Научно-технический вестник «Каротажник», вып.62,1999г.

33. Венделыптейн Б.Ю., Резванов Р.А. Геофизические методы определения параметров нефтегазовых коллекторов. М., Недра, 1978.

34. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. М., Недра, 1982.

35. Дахнов В.Н. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтегазонасыщение горных пород. 2-е изд. М., Недра, 1985.-10144. Добрынин В.М. Деформации и изменения физических свойств коллекторов нефти и газа. М., Недра, 1970.

36. Жужиков В.А. Фильтрование. M., Химия, 1980.

37. Инструкция по обработке БКЗ с комплектом палеток и теоретических кривых электрического каротажа. Мингео СССР, Ленинград, 1985.

38. Итенберг С.С., Шнурман Г.А. Интерпретация результатов каротажа сложных коллекторов. М. «Недра», 1984, 251с

39. Контроль нефтенасыщенности коллекторов в обсаженных стекло-пластиковыми трубами скважинах в Западной Сибири. Дворнин В.И., Ганичев Д.И., М.Я Маврин, K.P. Ахметов. НТВ "Каротажник", Тверь: Изд. АИС, 2000. Вып. 72, с. 50-57.

40. Кочина И.Н., Михайлов H.H. Исследование взаимодействия глинистой корки с пластом. В кн. : Подземное хранение газа. М., Недра, 1978. с. 27-40 (Труды МИНХ и ГП. Вып. 136).

41. Латышева М.Г. Практическое руководство по интерпретации диаграмм геофизических методов исследования скважин. М. Недра. 1987г. с.181.

42. Лукьянов Э.Е., Стрельченко В.В. Геолого-технические исследова-ния в процессе бурения. М.: Нефть и газ, 1997, с. 688.

43. Мартаков С. В., Эпов М.И. Решение прямой трехмерной задачи для уравнений Максвелла конечно-разностным методом // Тезисы докладов международной конференции "Обратные задачи математической физики". Новосибирск. 1998.С. 43-44.

44. Мартанов C.B., Эпов М.И. Прямые двумерные задачи электромагнитного каротажа. Геология и геофизика, 1999, т. 40, №2, с. 249-254.

45. Михайлов H.H. Изучение закономерностей изменения физических свойств прискважинной области нефтегазоносных коллекторов на больших глубинах. В кн.: Коллекторы нефти и газа на больших глубинах. М., Недра, 1980, с. 286-292.

46. Михайлов H.H., Резванов P.A. Теоретическое изучение расформирования зоны проникновения в газоносном пласте. В кн.: Прикладная геофизика, вып. 85. М., Недра, 1977, с. 135-148.

47. Писклов С.С., Шнурман И.Г. петрофизическая модель алеврито-глинистых коллекторов Кущевского подземного хранилища газа.// Геофизика, №1, М. 2000г. С. 67-70.

48. Писклов С.С., Шнурман И.Г., Михайлин A.C. Технология изучения разрезов горизонтальных скважин по данным ГИС на Кущевском ПХГ// Гипотезы, поиск, прогнозы: сб.науч. тр. Краснодар, 2002. Вып. 14, С. 134-142.

49. Определение по данным ГИС пространственного положения горизонтальной скважины (доклад)// Тезисы докладов международной геофизической конференции, Новосибирск, 2001г. С. 162-164.

50. Федорова Е.А., Фельдман А.Я., Фоменко В.Г., Поляков Е.Е. Определение текущей газонасыщенности по данным стационарных методов нейтронного каротажа. //ВНИИГАЗ, Прогноз газоносности России и сопредельных стран, 2000.

51. Поляков Е.Е., Фельдман А.Я., Ищенко В.И., Федорова Е.А. Применение широкополосного волнового акустического каротажа для определения характера насыщения и ФЕС коллекторов через колонну/ЯСаротажник № 33. Тверь, 1997.