авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Оценка гидрогеохимических условий разработки месторождений нефти и газанепско-ботуобинской нефтегазоносной области (лено-тунгусская нефтегазоносная провинция)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ЮРЧИК Ирина Ивановна

ОЦЕНКА ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА
НЕПСКО-БОТУОБИНСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ОБЛАСТИ (ЛЕНО-ТУНГУССКАЯ НЕФТЕГАЗОНОСНАЯ ПРОВИНЦИЯ)

Специальность 25.00.07 Гидрогеология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования
Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Антонов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Якуцени Вера Прокофьевна

кандидат геолого-минералогических наук

Хархордин Иван Леонидович

Ведущая организация ФГУП ВСЕГЕИ

Защита диссертации состоится 30 мая 2007 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, В.О., 21-линия, дом 2, аудитория 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 28 апреля 2007 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.г-м.н., профессор А.Г. МАРЧЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы связана с необходимостью освоения, в самое ближайшее время, месторождений углеводородного сырья Восточной Сибири. Практическое освоение этих месторождений невозможно без специальных, в том числе и гидрогеохимических исследований.

Непско-Ботуобинская нефтегазоносная область (НБ НГО) располагается в так называемом "главном поясе нефтегазоносности" Сибирской платформы, продуктивность которого связана с отложениями венда и кембрия. В них сформировались самые древние месторождений нефти и газа в нашей стране. К настоящему времени здесь открыто около 25 месторождений нефти и газа, промышленные притоки получены также еще на ряде площадей. Однако освоение этих месторождений затруднено сложными гидрогеологические условия, связанными с высокой минерализацией пластовых вод, засолением коллекторов, гидродинамической изолированностью блоков, а также низкими пластовыми температурой и давлением в продуктивных горизонтах. Наиболее актуально это для восточных и северо-восточных районов НБ НГО, территориально расположенных в Республике Саха (Якутии), где месторождения находятся в условиях небывало низких в мировой нефтегазовой практике температур, которые могут существенно повлиять на состав и подвижность нефтей и конденсатов и, следовательно, технологию и рентабельность добычи углеводородного сырья.

Для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов НБ НГО возможно использование систем поддержания пластового давления (СППД) путем закачки природных вод. В этих условиях особую значимость приобретает выполнение специальных гидрогеохимических расчетов с целью оценки последствий подобной закачки.

Цель работы. Оценка гидрогеохимических условий НБ НГО для обоснования выбора оптимального состава вод, используемых в СППД разрабатываемых и планируемых к вводу в эксплуатацию месторождений нефти и газа.

Основные задачи исследований:

1. Анализ и обобщение фактического материала, выявление основных закономерностей изменения зональности состава и минерализации рассолов подсолевой формации.

2. Математическое моделирование геохимических процессов происходящих при закачке различных типов природных вод.

3. Обоснование рекомендаций по гидрогеохимическому мониторингу при разработке месторождений нефти и газа НБ НГО.

Защищаемые положения.

  1. Для подсолевой формации НБ НГО выявлено, что зональность состава и минерализации рассолов обусловлены гидродинамической изолированностью гидрогеологических систем, связанной с мощной толщей нижнекембрийских солей и блоковым строением территории, а также с неравномерным глубоким ее прогреванием при трапповом магматизме и мощным охлаждением в неоген-четвертичное время.
  2. На основе численного физико-химического моделирования обоснован выбор, в качестве наиболее оптимального агента СППД, смеси высокометаморфизированных хлоридных кальциевых и натриево-кальциевых рассолов с пресными и солеными водами надсолевой формации и поверхностных водоемов в расчетной пропорции.
  3. Проектирование, проведение и интерпретация результатов гидрогеохимического мониторинга водоносных систем, режим которых будет нарушен при эксплуатации месторождений нефти и газа, возможно на базе разработанной в работе численной физико-химической модели, которая должна рассматривается как элемент экспертной системы по оптимизации методов разработки месторождений нефти и газа НБ НГО.

Исходные материалы и методика исследований. Настоящая работа подготовлена по результатам исследований автора в ТФ ИГНГ СО РАН (2001-2003 гг.) - в рамках х/д № 207-01 «Составление региональной гидрогеологической модели южной и юго-восточной частей Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции (Иркутская область, Республика Саха-Якутия), № 213-02 «Гидрогеологическая характеристика нефтегазоносных горизонтов Непско-Ботуобинской антеклизы», а также в рамках госбюджетных плановых научно-исследовательских работах Института геологии нефти и газа СО РАН. Использована компьютерная БД ТФ ИНГГ СО РАН, в разработке которой автор принимала непосредственное участие, а также обширная геологическая, гидрогеологическая и геохимическая литература как по Непско-Ботуобинской нефтегазоносной области и смежным регионам Восточной Сибири, так и по другим нефтегазоносным районам России.

В процессе выполнения работы проводились анализ и статистическая обработка имеющейся гидрогеохимической информации по НБ НГО, математическое моделирование химических процессов взаимодействия закачиваемых вод и породы пласта-коллектора.

Для хранения, вероятностно-статистической и картографической обработки информации использовались методы и средства пакетов программ Access, Excel, Statistica, Surfer и ArcView. Моделирование осуществлялись с помощью программного комплекса HydroGeo, учитывающего специфику исследования глубокозалегающих нефтегазоводоносных горизонтов.

Научная новизна:

- существенно уточнен характер вертикальной и площадной зональности состава рассолов подсолевой формации в пределах НБ НГО, проанализированы обусловливающие её причины;

- впервые проведена оценка совместимости природных вод разных химических типов с породами продуктивных горизонтов месторождений нефти и газа НБ НГО;

- установлено, что при обосновании системы мониторинга, в связи со сложными термодинамическими и геохимическими условиями в продуктивных пластах, нужно учитывать необходимость периодического проведения численного физико-химического моделирования геохимических процессов происходящих при закачке в качестве агента СППД природных вод. В связи с чем, необходимо проводить контроль за составом закачиваемых и попутно добываемых вод, с проведением полного химического и микробиологического анализа рассматриваемых вод.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется большим объемом данных, доказательством адекватности созданных гидрогеохимических моделей. Использованы данные испытания и опробования более чем по 200 объектам в глубоких скважинах и около 350 анализов вод и рассолов.

Практическая значимость работы:

- приведенные в работе данные по составу подземных и построенные карты могут использоваться при поисково-разведочных работах на нефть, газ и другие полезные ископаемые;

- отработанная методика оценки совместимости закачиваемых в СППД растворов и пород может использоваться при обосновании применимости для различных типов природных вод

- рекомендации по организации гидрогеохимического мониторинга следует учитывать при проектировании и на стадии эксплуатации нефтегазопромыслов;

Апробация работы. Основные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводы и рекомендации докладывались на ежегодных научных конференциях и симпозиумах: Научно-методической конференции «Тенденции и перспективы развития гидрогеологии и инженерной геологии в условиях рыночной экономики России. XI Толстихинские чтения» (Санкт-Петербург, 2004 г); 15-й Международной научно-технической конференции «Геология и минерагения Центральной Азии» (Иркутск, Иркутский государственный технический университет, 2006 г.); Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного института (Санкт-Петербург, 2007 г), Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, Томский политехнический университет, 2007 г.).

Личный вклад автора. Поставлены задачи исследований, дана методология их решения. В процессе работы: 1) обобщен и проработан обширный материал по геологии, гидрогеологии и гидрогеохимии изучаемой территории, на основании которого выполнен анализ причин формирования зональности состава и минерализации рассолов подсолевой формации и для терригенного, терригенно-сульфатно-карбонатного и карбонатного комплексов построены карты зональности химического состава и минерализации, распространения Br, Sr, Li, Rb; 2) выполнено термодинамическое моделирование процессов, происходящих при закачке в качестве агента ППД различных типов природных вод; 3) на основе результатов моделирования предложено, как наиболее оптимальный вариант с гидрогеохимической точки зрения, использование в качестве агента ППД смеси высокометаморфизированных хлоридных кальциевых и натриево-кальциевых рассолов с пресными и солеными водами надсолевой формации и поверхностных водоемов; 4) предложены рекомендации по гидрогеохимическому мониторингу водоносных систем, режим которых будет нарушен при эксплуатации месторождений нефти и газа.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 в изданиях рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертационной работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, включающего 92 наименований. Материал диссертации изложен на 196 страницах, включает 23 таблиц, 48 рисунков.

Благодарности. Автор выражает глубокую и искреннюю признательность:

  • научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору Антонову В.В. за помощь и постоянную поддержку в работе над диссертацией;
  • доктору геолого-минералогических наук, профессору Томского политехнического университета Букаты М.Б. за предоставленные материалы, плодотворные консультации по теме диссертации и бесценную помощь при выполнении работы;
  • доктору геолого-минералогических наук, профессору Санкт-Петербургского государственного горного института Кирюхину В.А. за неоценимые консультации, замечания и предложения при работе над диссертационной работой;
  • кандидату геолого-минералогических наук, ассистенту Санкт-Петербургского государственного горного института Стуккей Милене Георгиевне за замечания и рекомендации на протяжении выполнения работы;
  • преподавателям кафедры Гидрогеологии и инженерной геологии за внимание и поддержку.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Для подсолевой формации Непско-Ботуобинской НГО выявлено, что зональность состава и минерализации рассолов обусловлены гидродинамической изолированностью гидрогеологических систем, связанной с мощной толщей нижнекембрийских солей и блоковым строением территории, а также с глубоким ее прогреванием при трапповом магматизме и мощным охлаждением в процессе четвертичного оледенения.

В соответствии со стратификационной схемой водоносных горизонтов Сибирской платформы, разработанной А.С. Анциферовым, В.И. Вожовым с дополнениями М.Б. Букаты, в разрезе НБ НГО выделяются три водоносные формации, включающие, в свою очередь, 13 водоносных комплексов, которым присвоены буквенно-численные индексы. Индекс А обозначает приуроченность к межсолевым горизонтам кембрия, Б – к венд-кембрийскому карбонатному комплексу, В – к вендскому терригенно-сульфатно-карбонатному и терригенному комплексам. Внутри комплексов принята цифровая индексация по правилу „сверху вниз". В связи с неповсеместным развитием солей в основании усольской свиты и отсутствием в этих зонах изоляции осинского горизонта от нижележащих карбонатных горизонтов венд-кембрия он включен в группу Б и ему присвоен индекс Б1.

В основу выделения водоносных комплексов положены принципы гидродинамической изоляции комплексов друг от друга и литолого-фациальной приуроченности, определяющие в совокупности, наряду с термобарическими условиями, особенности их гидрогеологии, в том числе и их гидрогеохимические различия. Не всегда подчиняется второму из этих принципов граница между соленосной и надсолевой формациями, которая проводится в разновозрастных отложениях литвинцевской, реже, ангарской, булайской, а иногда, даже, бельской свит на глубинах преимущественно до 600-1000 м, где высокопроницаемые за счет соляного карста породы сменяются на практически непроницаемую соленосную толщу.

Осадочный чехол НБА сложен в основном отложениями венда и кембрия. Более древние отложения (нижний венд?) распространены на небольшом участке Тымпычанского грабена в юго-восточной части Непского свода. Ограничено распространены также ордовикские, силурийские, верхнепалеозойские и юрские отложения. В палеозойских образованиях присутствуют пластовые силы долеритов мощностью до 100-150 м. Общая мощность чехла на вершине антеклизы составляет 1,6-2,0 км, на склонах – 2,7-3,0 км.

Строение осадочного чехла НГ НГО и смежных районов осложняют протяженные зоны разломов. Среди зон крупных разломов, частично или полностью пересекающих изучаемую территорию, отчетливо выделяются три их системы: северо-северо-восточная, восточно-северо-восточная и северо-западная. Кроме того, в западной части антеклизы фиксируется практически меридиональный отрезок крупнейшей на Сибирской платформе Байколо-Патамской зоны разломов. Эти зоны разломов пересекая или проходя рядом с месторождениями нефти и газа в значительной мере влияют на строение, распределение углеводородов, флюидодинамику и коллекторские свойства продуктивных горизонтов. Большая часть разломов залечена телами долеритов и солями, образуя тем самым практически непроницаемые экраны.

В гидродинамическом отношении разрез НБ НГО характеризуется существованием изолированных (замкнутых) пластовых систем, как по горизонтали, так и по вертикали, наличием зон аномально низких (АНПД) и аномально высоки (АВПД) пластовых давлений. Отличительной чертой подсолевая формация в целом являются низкие пластовые давления, причем если в юго-западной части отклонения пластового давления от нормального гидростатического не превышают 5-10 %, то в северо-восточной части НБ НГО разница в давлениях достигает 20 %. Высказываются разные объяснения причин формирования АНПД и АВПД, основными из которых на наш взгляд являются наличие мощной толщи соленосных отложений, выполняющей роль регионального флюидоупора и обладающей пластичными свойствами, а также глубокое промерзание территории в период четвертичного оледенения, которое способствовало повышению плотности флюидов.

Геотемпературный режим подсолевой формации НБ НГО также характеризуется аномально низкими пластовыми температурами основных нефтегазоносных резервуаров, особенно в восточных и северо-восточных районах, где современная температура продуктивных пластов, залегающих на глубине преимущественно 1400-2800 м, зачастую не превышает 4-12 °С. Такие низкие температуры в северо-восточных районах территории во многом обусловлены неоднократными сменами в четвертичном периоде этапов оледенения Сибирской платформы межледниковьем, что приводило к интенсификации процесса конвекционного погружения криопегов на большие глубины. Кроме этого, одним из ведущих факторов низких температур осадочного чехла Сибирской платформы, является отсутствие мощного теплоупора, роль которого в Западной Сибири играют мощные толщи глинистых отложений. Поэтому эндогенное тепло не способно накапливаться в водоносных системах Сибирской платформы (В.А. Кирюхин, 2005).

Большое влияние на формирование зональности химического состава оказал трапповый магматизм в триасовое время. Под влиянием контрастного температурного поля, возникшего при внедрении силлов, происходили конвективные перетоки рассолов между под- и межсолевыми горизонтами. При охлаждении рассолов в зонах пониженных температур в терригенный коллекторах выпадали соли (М.Б. Букаты, В.И. Вожов, Т.А. Горохова, 1981). Еще более интенсивное высаждение солей происходило под влиянием глубокого промерзания в четвертичный период, максимальная мощность которого в Восточной Сибири достигала 2-х и возможно более км (В.А. Кирюхин, 2005). Уход ледника привел к значительному подъему территории и оживлению тектонических разломов.

На основании обработки около 300 проб химических анализов рассолов подсолевой формации НБ НГО для терригенного, терригенно-сульфатно-карбонатного и карбонатного комплексов были построены карты зональности химического состава и минерализации (рис. 1), а также распространения Br, Sr, Li и Rb.

Рассолы подсолевой формации Непско-Ботуобинской НГО по химическому составу, преимущественно натриево-кальциевые, кальциевые, кальциево-натриевые реже натриевые и магниево-кальциевые. Минерализация рассолов колеблется от 221 до 495 г/л. Для подсолевой формации характерна инверсия – наиболее минерализованы рассолы карбонатного комплекса, испытывающие влияние вышележащей усольской свиты соленосной формации в районах отсутствия флюидоупора, отделяющего карбонатный комплекс от соленосных отложений, в то время как в терригенных рифей-вендских коллекторах непской свиты и её аналогов минерализация рассолов немного снижается.

Содержание макрокомпонентов в рассолах варьирует в широких пределах. Так концентрация Са2+ достигает 192,6 г/л, К+ – до 20,7 г/л, Mg2+ – до 26,8 г/л. Рассолы богаты целым рядом микрокомпонентов – Br, Sr, Li, Rb и др (таблица).



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.