Методы локального прогноза нефтеносности Local forecast methods of

Методы локального прогноза нефтеносности Local forecast methods of oilbearing 2016 г.

Стадийность геологоразведочных работ Stages of geological exploration Этапы Стадии Цели и задачи работ Изучение общих черт глубинного строения, оценка перспектив нефтегазоносности. Обоснование наиболее Стадия прогноза перспективных нефтегазоносности направлений исследований, выбор первоочередных Региональный объектов – нефтегазоперспективных районов и зон Изучение и уточнение Стадия оценки зон выявленных нефтегазонакопнефтегазоперспективных ления зон Виды и методы работ Бурение Геологическая съемка. Тематические, опытно -методические, региональные геолого -геофизические работы, Параметридистанционные ческие исследования, АКГИ, скважины седиментационное и бассейновое моделирование, профильная сейсморазведка 2 Д Те же, но по более плотной сети наблюдения, с укрупнением масштабов Параметрические скважины

Стадийность геологоразведочных работ Площадная сейсморазведка 2 Д, Стадия выявления электроразведка, и подготовки Выявление и подготовка Параметргравиразведка и локальных объектов для ические объектов к аэромагнитная сьемка, поисковому ввода в поисковое бурение скважины геохимическая съемка, бурению площадные МЛП нефтеносности Поисковый Стадия поиска и оценки месторождений (залежей) Открытие залежей нефти, Детализационная изучение характеристик сейсморазведка 2 Д или продуктивных пластов и 3 Д, свойств пластовых интерпретация геологофлюидов для проведения геофизических Поисковые ПЗ и составления ППЭ. материалов, проведение скважины Геометризация залежей и пробной эксплуатации установление скважин, площадные коэффициентов и скважинные МЛП продуктивности скважин. нефтеносности

Стадийность геологоразведочных работ Разведочный Уточнение геологического строения залежей, определение Детализационная уровня ВНК, уточнение сейсморазведка 2 Д режимов залежей, дебитов или 3 Д, Разведочные Стадия нефти, газа, конденсата и воды, интерпретация и скважины, разведки установление пластового переинтерпретация опережающие месторождений давления, давления насыщения, геологоэксплуатацион (залежей) коэффициентов продуктивности геофизических ные скважины скважин. Уточнение ФЕС материалов, МЛП пластов и свойств пластовых нефтеносности флюидов для выбора МУН. Детализационная Разведочные Разведка ранее пропущенных сейсморазведка 2 Д скважины, горизонтов, уточнение контуров или 3 Д. опережающие залежей, уточнение дебитов Стадия Переинтерпретация эксплуатацион доразведки нефти, газа, конденсата и воды, геологоные скважины, месторождений установление пластового геофизических углубление (залежей) в давления, давления насыщения, материалов с эксплуатацион коэффициентов продуктивности процессе учетом данных скважин, разработки скважин. Уточнение ФЕС пробуренных зарезка пластов и свойств пластовых скважин, МЛП боковых флюидов для выбора МУН. нефтеносности стволов

Методы, применяемые на различных этапах геологоразведочных работ The methods used at various stages of exploration work 1. Региональный этап - региональные геолого-геофизические методы, дистанционные методы, седиментационное и бассейновое моделирование 2. Поисковый этап - площадная сейсморазведка 2 Д, электроразведка, гравиразведка и аэромагнитная сьемка, геохимическая съемка, площадные методы локального прогноза нефтеносности 3. Разведочный этап - детализационная сейсморазведка 2 Д или 3 Д, интерпретация геолого-геофизических материалов, площадные и скважинные МЛП нефтеносности

Основной областью применения малозатратных технологий является доизучение сейсмоподнятий, закартированных на новых слабоизученных территориях, на площадях характеризующихся сложными сейсмогеологическими условиями, а также оценка нефтеперспективности объектов, доизучение которых сейсморазведкой невозможно по условиям

ФИЗИКО ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ЛОКАЛЬНОГО ПРОГНОЗА НЕФТЕНОСНОСТИ PHYSICAL AND GEOLOGICAL BASICS METHODS OF LOCAL FORECAST OIL BEARING Нефти, углеводороды и другие органические вещества, находясь в осадках, породах и подземных водах, вступают в химическое взаимодействие с окружающей минеральной средой. Изменяясь сами, эти вещества вызывают химические изменения и этой минеральной среды, часто весьма значительные. Возникают различные минеральные новообразования, другие компоненты, напротив, разрушаются. Главное значение при взаимодействии погребенных органических веществ с минеральными компонентами осадочных образований и вод имеют окислительно восстановительные процессы.

Там, где с нефтью контактируют воды, содержащие свободный кислород, и где, следовательно, нефть подвергается аэробному окислению, иногда наблюдается обогащение пород ураном (до 10~3% и выше), который выпадал из водного раствора под влиянием снижения окислительно восстановительного потенциала в нефтеносной зоне. Наряду с образованием одних веществ под влиянием углеводородов происходит разрушение других. К числу разрушающихся веществ относятся минералы, содержащие окись железа. Сульфаты (ангидрит, гипс), если их масса не очень велика, тоже могут исчезать вблизи нефтяных залежей. Вполне естественно, что вышеперечисленные факторы ведут к изменению и физических свойств вмещающих пород.

Большое влияние на физические свойства пород коллекторов как карбонатных, так и терригенных оказывают вторичные (эпигенетические) процессы: уплотнение, вторичная цементация, возникновение минеральных новообразований в поровом пространстве и трещинах. Образующиеся при этом гидроокислы железа, кальцит, пирит, гипс, кварц, аутигенные глинистые минералы ухудшают коллекторские свойства пород, изменяя тем самым их физические свойства. Если нефть поступает в ловушку порциями, то в области залежи может наблюдаться горизонтально слоистое изменение коллекторских свойств (ухудшение сверху вниз), а следовательно и физических свойств вмещающей породы. Нефть и газ, отличаясь по своим физическим свойствам от пластовых вод, обусловливают различие в физических свойствах вмещающих пород в залежи и зоне ВНК и в водоносной части разреза.

Зоны субвертикальных неоднородностей пород Subvertical zones irregularities rocks Рис. Схема распределения физических свойств пород в пределах нефтегазоносных структур платформенного типа I — залежь нефти и газа; II —запечатывающий слой; III — ореол вторжения; IV—зона разуплотнения пород в своде структуры; Vсубвертикальные зоны разнонапряженных состояний пород; VI—опорные границы между породами c различными физическими свойствами; VII— фундамент; знаками «+» и «—» показано повышение или понижение физических параметров пород залежи по отношению к законтурной части

Зоны субвертикальных неоднородностей пород Subvertical zones irregularities rocks В крыльевых частях структур установлено наличие зон аномально высоких и низких напряжений горных пород, выражающееся, прежде всего, в увеличении и уменьшении плотности и пористости пород по сравнению со сводовой частью (Л. М. Зорькин, Е. В. Карус), изменении скорости сейсмических волн, их поглощения, электрического сопротивления. Далее эти зоны характеризуются повышенным тепловым потоком. Если структуры продуктивны, то по зонам разуплотнений возможен повышенный вынос углеводородов, радиоактивных веществ, магнитных минералов и других элементов.

Геохимические критерии Geochemical criteria Причины появления геохимических аномалий над существующими залежами нефти и газа: 1. Фильтрация углеводородов преимущественно в регионах с активным тектоническим режимом 1. Диффузия углеводородов преимущественно в регионах со спокойным тектоническим режимом

Физико химическая модель залежи (по А. В. Петухову) Physico chemical model of the deposit

Физико химическая модель залежи (по А. В. Петухову) Physico chemical model of the deposit Условные обозначения к рисунку

Обобщенная физико химическая модель нефтегазовой залежи Physico chemical model of the deposit А. В. Петуховым предложена обобщенная физико химическая модель нефтегазовой залежи. Рассмотрение элементов модели залежи упорядочено с учетом продуктивности и известной геохимической зональности геологического разреза. В области залежи в качестве таксономических подразделений первого порядка рассматриваются два уровня геологического разреза (снизу вверх): породы продуктивного комплекса (ППК) и породы надпродуктивного комплекса (ПНК). Уровень ППК является объектом исследований дорогостоящих геофизических и буровых работ, нацеленных на открытие и геометризацию залежи, а уровень ПНК — менее дорогих геофизических и геохимических исследований, призванных обеспе чить выявление геологических объектов с аномальными свойствами, обусловленными наличием скоплений УВ в разрезе ППК.

Обобщенная физико химическая модель нефтегазовой залежи Исходя из специфики геохимических процессов в разрезе ПНК выделяются: верхняя геохимическая зона, характеризующаяся активным водогазообменом, интенсивным развитием окислительных процессов и аэробных микроорганизмов, утилизирующих УВ; нижняя геохимическая зона, характеризующаяся затрудненным водогазообменом и, как следствие, восстановительной геохимической обстановкой, в условиях которой окисление УВ не оказывает существенного влияния на характер полей концентраций углеводородных газов представительных (опорных) горизонтов. Однако продукты их диссипации, а также кислые газы, диффундирующие из залежи вместе с углеводородными газами, существенно влияют на физико химические параметры среды, элементный состав, минералогические и литофизические особенности пород.

Обобщенная физико химическая модель нефтегазовой залежи Таким образом, в области залежи отчетливо выделяется ряд последовательно сменяющих друга «геологических объектов» , характеризующихся различными физико химическими условиями, интенсивностью и направленностью окислительно восстановительных процессов, масштабами массообмена и дифференциации минеральных компонентов. В частности, в области залежи по этим признакам может быть выделен ряд объектов для прямых геофизических и геохимических методов исследований /Киричек М. А. и др. , 1985 г. ; Петухов А. В. и др. , 1986 г. /.

Над залежами углеводородов наблюдаются: • аномалий окислительно восстановительного потенциала (Eh) и концентраций водородных ионов (р. Н); • аномальных концентраций ряда рассеянных элементов (I, Вг, В, CI, Hg, U, Ra, К, Ni, V, Mn, Fe, Ti и др. ); • специфических ассоциаций новообразованных минералов (кальцита, сидерита, родохрозита, магнезита, пирита, кремнезема, каолинита, монтмориллонита и др. ); • аномалий физических свойств пород (пористости, плотности, проницаемости, пластичности, сорбционной емкости, магнитной восприимчивости, электропроводности, спектральной яркости и др. ).

Схема миграции углеводородов Driving hydrocarbon migration

Физико-геологическая модель нефтяного месторождения.

По современным представлениям в разрезе нефтегазовых месторождений выделяются: • залежь и вмещающие ее коллекторы; • зона восстановления; • зоны субвертикальных неоднородностей; • зона окисления Наличие геохимических, геофизических и геологических факторов влияния нефтегазовой залежи нефти на вмещающие породы позволило разработать множество методов локального прогноза нефтеносности.

Классификации методов локального прогноза нефтеносности Classification of oil bearing local forecast methods Методы локального прогноза, в зависимости от того, на каких характеристиках залежей и вмещающих пород они основаны, подразделяются на: геофизические, в том числе методы моделирования и инновационные гехимические; дистанционные; которые, в свою очередь, могут быть площадными или скважинными. Инновационные методы основаны на переинтерпретации материалов ранее проведенных геофизических исследований без полевых работ, к таковым так же можно отнести и «НЕЙРОСЕЙСМ» .

Классификации методов локального прогноза нефтеносности Classification of oil bearing local forecast methods

Классификации методов локального прогноза нефтеносности Classification of oil bearing local forecast methods

Геохимические и геофизические методы используют или различные ореолы влияния залежи, или физические свойства самой залежи. Они применяются главным образом до получения нефти и газа и не дают однозначного ответа. Поэтому их следует тоже относить к методам прогноза, но к числу прямых. В зависимости от конкретных поисковых задач, объекта опробования и вида аналитических определений при геохимических поисках нефти и газа используются: атмогеохимический (газогеохимический), битуминологический, литогео химический, гидрогеохимический, биогеохимический и изотопно геохимический методы. Геофизические методы прогноза используют весь спектр разработанных геофизических методик. Для применения этих методов необходимы

Геофизические методы

Теория метода низкочастотного сейсмического зондирования - НСЗ В основе метода НСЗ лежит эффект аномального отражения залежью УВ низкочастотных сейсмических волн Физические свойства нефти и воды значительно различаются: -СЖИМАЕМОСТЬ -ВЯЗКОСТЬ -ПОГЛОЩЕНИЕ Структура спектра микросейсм над залежью УВ отличается от структуры спектра вне залежи 2 7

Этапы исследования методом НСЗ Сбор данных Обработка Численное моделирование t =1, 0 с Интерпретация Прогнозная карта нефтеперспективности 2 8

Построение геологогеофизической модели Отсутствие нефтеносности C 1 D 3 f C 1+D 3 fm Коэффициенты корреляции модельных спектров, со спектром, характеризующим отсутствие нефтеносности C 1 D 3 f C 1+D 3 fm+D 3 f 0, 680 0, 730 0, 817 0, 822 0, 832 C 1+D 3 fm+D 3 f

Выделенные нефтеносные комплексы по данным НСЗ

Принципиальная схема наблюдений по методу сейсмолокации бокового обзора (СЛБО) В результате бокового просвечивания исследуемого объема пород получают значения энергии рассеянных волн от каждого куба, на которые при обработке разбивается весь объем. Распределение энергии рассеянных волн по объему дает распределение степени трещиноватости пород, которая в свою очередь характеризует трещинную пористость (пустотность).

Принципиальная схема наблюдений по методу СЛБО

Принцип действия метода сейсмической локации очагов эмиссии - СЛОЭ® Принципиальная схема наблюдений методом СЛОЭ и выделение очагов СЭ

Принципиальные особенности методики зондирования вертикальными токами Зондирования вертикальными токами с магнитным приемом (ЗВТ М)

3 D – представление результатов зондирования вертикальными токами в виде серии временных разрезов. (по материалам «ТНГКазаньгеофизика» , 2009)

Принципиальные особенности методики наземно-скважинной электроразведки

Выделение границ контура вскрытой залежи (красный цвет) и перспективной зоны на севере участка (коричневый цвет) методом наземно-скважинной электроразведки. Прогноз северной зоны подтвержден бурением.

Вертикальное сейсмическое профилирование

Вертикальное сейсмическое профилирование • • • ВСП в наклонных скважинах Выполняется с применением вертикальных (центровых) лучей. Источник и скважинный снаряд перемещаются синхронно таким образом, чтобы они всегда оставались на вертикальной линии. Применяется: Для изучения околоскважинного пространства путём построения временных разрезов, отличающихся высокой разрешенностью и достоверностью.

Вертикальное сейсмическое профилирование Непродольное ВСП (НВСП, offset VSP). § Это ВСП, когда удалением от устья скважины пренебречь нельзя. Удаление выбирается соизмеримым с глубиной залегания изучаемой границы. Применяется: 1. Для решения структурных задач – построения структурных карт в околоскважинном пространстве 2. Для решения параметрических задач – изучения анизотропии околоскважинного пространства. 3. Для выделения трещиноватых интервалов геологического разреза.

Структурная карта по кровле турнейского яруса по данным непродольного вертикального сейсмопрофилирования

Применение данных НВСП при проектировании скважины 30005 Г Структурная карта по подошве репера "аяксы" по скважинным данным Структурная карта по подошве репера"аяксы"по результатам НВСП

Геохимические методы

Схема миграции углеводородов Driving hydrocarbon migration

Методика геохимических исследований по технологии GORE-SORBER Устройство модуля GORE™ Геохимическое опробование осуществляется модулем GORE™, запатентованным устройством по пассивному сбору грунтовых газов

Полевые работы По истечению 17 суток сорберы извлекают из поверхностного грунтового слоя. Порядок проведения инсталляции модулей sorber

Распределение вероятности наличия нефти по методу GORE-SORBER

Результаты геохимического обследования приповерхностного подводного инсталлирования модулей Gore Sorber на участке Берсутской залежи. (ТГРУ ОАО "Татнефть", А. Б. Близеев, 2004)

Технические характеристики аппаратуры Строение модуля RADIELLO-SORBER (металлическая гильза с адсорбирующим материалом; сорбер в воздухопроницаемой мембране с отверстием вверху для привязки шнура и нижним карманом для инсталлирования; сорбер в транспортировочном пузырьке) Модуль RADIELLO sorber разработан специально для геохимических изысканий и состоит из адсорбирующего материала, находящегося в сетчатой металлической гильзе, помещенной в воздухопроницаемую мембрану. Каждый сорбер имеет идентификационный номер, который регистрируется при полевых работах.

Полевые работы Field work Инсталляция геохимического модуля-сорбера Модули устанавливаются в грунт на глубину примерно 50 60 см (18 20 дюймов). В грунте модули находятся 17 дней оптимальное время, установленное опытно методическими работами для большинства регионов и климатических областей. Привязка точек опробования осуществляется GPSmap 76 S в системе WGS 84.

сухая скважина, эталонная 0% полевая проба № 2 15 полевая проба № % 2 15 %

сухая скважина, эталонная 0% полевая проба № 2 15 полевая проба № % 2 15 %

Геолого-геофизическая модель территории по результатам проведения ГГХМ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ Георадар Схема волнового поля георадиолокации

Волновая теория Схема распространения электромагнитных волн в двухслойной среде

Радарограмма профиля Y 23 -Y 25 с коррекцией амплитуд (сигнала функции времени) и коррекцией средней скорости распространения волн в интервале глубин с учетом стратиграфической разбивки по скважинам

Сопоставление структурной карты по кровле продуктивных отложений на участке залежи сверхвысоковязкой нефти: а - по данным структурного бурения; б -по данным георадарных исследований

Сопоставление карты эффективных нефтенасыщенных толщин продуктивных отложений шешминского горизонта уфимского яруса на участке залежи СВН: а- по данным структурного бурения; б - по данным георадарного исследования

Залежь СВН Сопоставление схематического геологического разреза по профилю проходящему через скв. 129, 126 и 973. а – по материалам ГИС и результатам отбора керна в скважинах б – по данным радиолокационного исследования с коррекцией амплитуд (сигнала функции времени) и коррекцией средней скорости распространения волн в интервале глубин с учетом стратиграфической привязки по скважинам

Биогеохимическое тестирование скважин Рисунок 1. Зависимость концентрации высокомолекулярных соединений органического происхождения по глубине в случае наличия углеводородной залежи

Биогеохимическое тестирование скважин Рисунок 2. Зависимости концентрации высокомолекулярных соединений органического происхождения по глубине в случае отсутствия углеводородной залежи

Методы моделирования основаны на разработанных программных продуктах с использованием накопленных геофизических, геохимических данных, основных черт геологического и тектонического строения территории, литолого стратиграфической характеристики разреза, палео тектонических реконструкций осадочных бассейнов и т. д. Инновационные методы так же используют современные авторские пакеты программ и основаны на переинтерпретации и обработке первичной геофизической информации. Для дистанционных методов характерны полевые работы (дистанционные наблюдения), обработка и переинтерпретация данных.

Методы моделирования

64 Основные принципы моделирования нефтегазоносных систем Моделирование совокупности геологических процессов Седиментогенез, структурообразование, эрозии Литогенез и уплотнение осадков Геотермальную эволюцию Генерацию и эмиграцию УВ флюидов Миграцию и аккумуляцию УВ

65 Основные принципы моделирования нефтегазоносных систем Моделирование геологических процессов определяющих нефтегазоносность : Геология Вводные данные : Геофизика Геохимия Бассейновое моделирование • • • Геологическая информация • • • Литологическая база данных, петрофизические характеристики Структурная основа : Geoquest, Landmark. . . интерпретационные системы Геохимическая база данных : содержание, тип органического вещества, кинетическая схема преобразования. . . Термические данные Палео-данные : палеоглубина, данные палеоморфологического анализа. . Данные для калибровки : • • Данные по скважинам : Т, Р, пористость, проницаемость. . . • Характеристики флюидов Данные анализов для калибровки палеотемператур : отражательная способность витринита, Тmax, трековое датирование апатита. . .

66 Обзор района работ

67 Палеореконструкции осуществляются путем последовательного снятия более молодых стратиграфических толщ и восстановления толщин нижележащих толщ за счёт разуплотнения осадков и вычисление компенсации тектонического погружения бассейна

68 Перспективы нефтегазоносности Прогнозные перспективы нефтеносности связываются с отложениями f. Tahara верхнего девона, f. Awaynat Wanin среднего девона, f. Lower Akakus верхнего силура и f. Mamuniyat верхнего ордовика. f. AWC f. Mamuniyat f. Lower Akakus f. Tahara

Перспективы нефтегазоносности 69 f. Tadrart f. Ouan Kasa Центральная часть бассейна Ghadames является территорией с установленной нефтеносностью в терригенных отложениях нижнего девона в формациях Tadrart и Ouan Kasa

Инновационные методы

Примеры решения геологических задач методом Поглощения и дисперсии скорости - ПДС (по материалам проспекта ЗАО «Градиент» «Мобильные технологии прогнозирования и оценки нефтегазоносности при поисках, разведке и освоении месторождений углеводородов» )

Теоретические основы метода НЕЙРОСЕЙСМ Пакет для обработки сейсмических данных Pro. MAX компании Landmark

5 НЕЙРОСЕЙСМ Технология прогноза нефтегазоносности локальных объектов по материалам сейсмических наблюдений

8 Результаты нейрокомпьютерного анализа для интерпретации данных 2 D-сейсморазведки

Дистанционные методы

Аэрокосмогеологические методы

Тепловизионноя съемка

Исходные данные дистанционного тепловизионного зондирования Земли Тепловизионный снимок min Вт / м 2 ср мкм Снимок видимого диапазона max Оптический диапазон электромагнитных волн Карта рельефа местности и батиметрии min max Технология тепловизионной томографии геологической среды основана на обработке снимков в тепловом инфракрасном диапазоне 8 14 мкм. Комплексный анализ многоспектральных космических и авиационных данных по суше и морю выполняют с использованием ИК и видимого снимков, карт рельефа местности и батиметрии моря. В качестве топографической основы используют векторные и растровые электронные карты высокого разрешения. Окна прозрачности земной атмосферы

Блок-схема обработки тепловизионных снимков космические авиационны снимки е снимки предварительная обработка ·радиометрическая коррекция ·топографическая нормализация ·составление мозаик ·синтезирование ·конвертация в графические форматы ·сшивка кадров ·географическая привязка устранение помех, подавление шумов, отбраковка фрагментов построение объемной модели теплового поля горизонтальны е срезы латеральные срезы построение объемной модели блоково разломных структур вертикальные разрезы комплексный анализ геофизических материалов корреляционные схемы и графики

Моделирование теплового поля Земли Объемная модель теплового поля На основе разработанных алгоритмов и программ по тепловому полю поверхности Земли вычисляется эффективная плотность потока теплового излучения на заданных глубинах. В процессе интерпретации рассчитывается объемная модель среды. Выявляемые в разрезе геотермические аномалии позволяют формализовать их в реальные модели среды, так как температурный режим пород (ниже нейтрального слоя) определяется восходящим эндогенным тепловым потоком, динамикой геологической среды и тепловыми свойствами пород. Технология дешифрирования разрезов и схем теплового поля Земли нацелена на селективное отображение : § геодинамических блоков и разрывов; § внутренних термодинамических неоднородностей; § зон сжатия, растяжения и разуплотнения пород, в состав которых входят зоны флюидоперетоков и флюидонакопления. Разрез блоково-разломных структур Разрез теплового поля

Форма представления моделей теплового поля Земли Схемы отображения блоков и граничных разрывов Принятая форма представления материала позволяет обеспечить систематизацию разрывных нарушений и районирования территории по характеру их пространственного распределения. Объемная модель блоково-разломных структур

Атмогеохимическая съемка

Преимущества применения методов локального прогноза: 1. Невысокая стоимость методов по сравнению с сейсморавзведкой и глубоким бурением; 2. Возможность обнаружения ловушек неструктурного типа (клиноформ и др. ), так как определяется характер нефтенасыщения коллектора; 3. Возможность обнаружения ловушек небольших размеров и амплитуд; 4. Возможность отбраковки сейсмоподнятий в связи с отсутствием (замещением, выклиниванием) коллектора; 5. Возможность комплексирования результатов локального прогноза нефтеносности и сейсморазведки; 6. Повышение эффективности геологоразведочных работ;

Преимущества применения методов локального прогноза: 7. Возможность проведения мониторинга за геологическими процессами (СЛБО, СЛОЭ); 8. Возможность проведения методов в акваториях; 9. Уточнение геологического строения и конфигурации залежей нефти; 10. Уточнение тектонического строения территории (возможность картирования тектонических нарушений, уступов и т. д. ).