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 |

Критерии оценки продуктивности нефтегазовых залежей на основе геолого-математического моделирования связанных с ними зон вторичной сульфидизации

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КУДРЯВЦЕВА Елена Олеговна

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПРОДУКТИВНОСТИ НЕФТЕГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НА ОСНОВЕ ГЕОЛОГО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

СВЯЗАННЫХ С НИМИ ЗОН ВТОРИЧНОЙ СУЛЬФИДИЗАЦИИ

Специальность: 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург

2010

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

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Путиков Олег Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Ермохин Константин Михайлович,

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Арчегов Владимир Борисович

Ведущая организация – Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск.

Защита диссертации состоится 17 ноября 2010 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.

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

Автореферат разослан 15 октября 2010 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук,

доцент И.Г. Кирьякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дифференциально-нормированный метод электроразведки (ДНМЭ) в последние годы стал одним из ведущих методов в нефтегазопоисковом геофизическом комплексе. Поисковым признаком выступают аномалии вызванной поляризации (ВП), возникающие над залежами углеводородов (УВ), в частности, вследствие развития в зоне ореолов рассеяния вторичной эпигенетической пиритизации. Основоположниками метода являются Ю.П. Булашевич, Б.И. Геннадинник, В.А. Комаров, В.В. Кормильцев, В.С. Моисеев, А.В. Постельников и многие другие.

Однако до настоящего времени не существовало возможности теоретической оценки концентрации эпигенетического пирита, образующегося над залежами УВ, в различных геологических условиях. Отсутствие четкого понимания влияния вторичных сульфидов на полученные результаты полевой съемки существенно ограничивало практические возможности геологической интерпретации материалов.

Цель работы. разработка критериев разбраковки аномалий ВП, связанных с зоной вторичной сульфидизации над потенциальными нефтегазовыми залежами, на основе ее геолого-математического моделирования.

Задачи исследования:

- разработать геолого-математическую модель формирования зоны вторичной сульфидизации над нефтегазовой залежью;

- исследовать распределение концентрации вторичного пирита на уровне геохимического барьера для различных типов нефтегазовых залежей, в том числе осложненных разломами;

- исследовать связь аномалий ВП с зонами вторичной сульфидизации в отношении их интенсивности и планового положения;

- провести теоретическое и экспериментальное исследование поведения постоянной времени спада ВП окисленных зерен пирита, образующихся над расформированными залежами.

Фактический материал, методы исследования и личный вклад автора. В основу диссертации положен фактический материал наземных и морских исследований дифференциально-нормированным методом электроразведки (ДНМЭ), выполненных ООО «Сибирская геофизическая научно-производственная компания» (СГНПК) в 2006-2009 гг.; фактический материал, полученный при проведении экспериментов по исследованию постоянной времени спада ВП на базе лаборатории кафедры геофизики Санкт-Петербургского государственного университета в 2008-2009 гг. В качестве основных методов исследования использовались натурные эксперименты, математическое моделирование, компьютерная обработка и интерпретация экспериментальных и теоретических данных. Автор принимала участие в обобщении, анализе и интерпретации геолого-геофизических данных ДНМЭ по площадям Калининградского и Краснодарского регионов, шельфов Каспийского и Баренцева морей, лично проводила эксперименты в Санкт-Петербургском государственном университете, обработку и анализ данных, полученных в их результате, разработала теоретическое обоснование математического моделирования образования зон сульфидизации.

Научная новизна работы:

- впервые созданы математические модели образования зон вторичной сульфидизации для двухслойной модели нефтегазовой залежи, трехслойной ее модели и осложненной наличием разлома;

- выявлены связи распределения концентрации пирита над залежами углеводородов в зависимости от их положения и возраста и проведено сопоставление полученных результатов с аномалиями ВП, полученными по данным ДНМЭ, что позволило повысить степень достоверности прогнозирования залежей углеводородов;

- путем лабораторного физического моделирования установлено, что наличие окисленной корочки высокого удельного электрического сопротивления на поверхности зерен пирита влияет на величину постоянной времени спада ВП, что позволяет выявить расформированные залежи УВ.

Защищаемые положения.

1. Интерпретация аномалий ВП на основе моделирования распределения вторичных сульфидов над нефтегазовой залежью в слоистом геологическом разрезе методом приближенного решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных для концентрации сероводорода и вторичного пирита является основой для оценки ее продуктивности и линейных размеров.

2. При наличии вертикального разлома в геологическом разрезе повышенные значения концентрации вторичных сульфидов и коэффициента поляризуемости в разрезе с относительно высокой проницаемостью перекрывающих пород наблюдается над нефтегазовой залежью и в пространстве между залежью и вертикальным разломом; в разрезе со слабопроницаемыми породами максимальное значение фиксируется в зоне разлома.

3. Аномалии ВП с высокими значениями постоянной времени спада ВП (до 100 мс – 3 с при обычных значениях 20 - 80 мс) характерны для расформированных в геологическом прошлом залежей УВ, над которыми происходило частичное окисление зерен вторичных сульфидов.

Практическая значимость работы. Разработана программа, позволяющая вести расчеты концентрации пирита для всех вышеописанных моделей в зависимости от геологического возраста и глубины залегания залежей УВ при различных свойствах перекрывающих пород.

В благоприятных условиях (Причерноморско-Северокавказская нефтегазоносная провинция) путем ранжирования аномалий ВП возможно выделять из них связанные с промышленными залежами УВ в нижней части разреза, а не с малодебитными газовыми скоплениями в верхней части.

Учет влияния разломов во многих случаях позволяет более точно определить плановое положение залежей УВ при анализе аномалий ВП.

Показана возможность разделения на группы аномалий ВП в зависимости от значений времени релаксации, что позволяет отбраковывать аномалии, наблюдающиеся над расформированными залежами УВ.

Достоверность результатов диссертационного исследования определяется завершенными теоретическими разработками, подтвержденными достаточным большим объемом лабораторных исследований, а также соответствующими им практическими результатами в различных нефтегазовых регионах.

Апробация работы. Представленные в работе научные и практические результаты являются составными частями ряда производственных отчетов.

Основные положения диссертации были представлены и докладывались: на международных научно-практических конференциях EAGE в г. Геленджике в 2006 г., 2007 г., 2008 г., 2009 г. и в г. Монпелье (Франция) в 2009 г., на научно-практической конференции ИрГТУ в 2006 г, на международных геофизических научно-практических семинарах Санкт-Петербургского государственного горного института в 2006 г., 2007 г., 2008 г. и 2009 г., в Институте нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН (г. Новосибирск) в 2007 и 2008 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 1 работа в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России, имеется 1 патент на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, содержит 126 страниц машинописного текста, включая 43 рисунка, 16 таблиц, список литературы из 78 наименований.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю, д.г.-м.н., профессору О.Ф. Путикову. Также автор благодарит д.г.-м.н., генерального директора ООО «Сибирская геофизическая научно-производственная компания» П.Ю. Легейдо за поддержку исследовательской работы и ценные советы и замечания, зав. кафедрой ГФХМР СПГГИ (ТУ) д.г.-м.н., профессора А.С. Егорова за предоставленную возможность всесторонней апробации диссертации, обсуждение структуры работы и ценные замечания, д.г.-м.н. профессора Н.О. Кожевникова и Е. Ю. Антонова, доктора Паула Викена.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЯ

1. Интерпретация аномалий ВП на основе моделирования распределения вторичных сульфидов над нефтегазовой залежью в слоистом геологическом разрезе методом приближенного решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных для концентрации сероводорода и вторичного пирита является основой для оценки ее продуктивности и линейных размеров.

Поиски нефтегазовых залежей основаны в основном на данных сейсморазведки, которые часто позволяют определить местонахождение структур, но не их насыщение углеводородами. В помощь сейсморазведке в этом случае приходит электроразведка. Дифференциально-нормированный метод электроразведки (ДНМЭ) основан на регистрации вторых производных потенциала ВП. Основная задача ДНМЭ заключается в выделении аномалий ВП, прямо или косвенно связанных с залежами углеводородов.

В качестве основной и наиболее часто упоминаемой в литературе причины увеличения ВП над залежами УВ многими исследователями рассматривается наличие сопутствующих им пород с включениями электронопроводящих минералов (чаще сульфидов), обладающих высокой поляризуемостью. Образование повышенной концентрации вкрапленности сульфидов объясняется восстановлением растворенных в пластовых водах сульфатов углеводородами залежи и ее ореола или на путях миграции УВ из ловушки (рис. 1).

Дифференциально-нормированный метод электроразведки при поисках месторождений нефти и газа позволяет фиксировать аномалии ВП, связанные с эпигенетическими преобразованиями минеральной среды и пластовых вод, которые происходят на границах верхнего регионального водоупора над залежами УВ. Из этого вытекает необходимость теоретических расчетов зон сульфидной минерализации в целях прогнозирования залежей и разбраковки аномалий ВП.

Предположим, что нефтегазовая залежь, имеющая форму горизонтального круга радиуса r0, расположена в трехслойном геологическом разрезе (рис. 2).

За счет наличия в подземных водах двухвалентного железа, реагирующего с восходящим потоком сероводорода, у кровли нижнего слоя формируется нижняя зона сульфидизации мощностью Н1 - Н1,0, а у подошвы верхнего слоя формируется верхняя зона сульфидизации мощностью Н2,0 - Н2 (рис. 2). Предположим сначала, что источником сероводорода является периметр нефтегазовой залежи, т.е. горизонтальное кольцо радиуса r0, единица длины которого выделяет за единицу времени количество сероводорода Q. Тогда распределение концентрации сероводорода и сульфида железа в цилиндрических координатах – z, r (рис. 2) с учетом осевой симметрии задачи подчиняется системе нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных:

, (1)

, (2)

, (3)

(4)

(5)

где – время; 1, 3 – константы кинетики реакции образования сульфида железа в нижней и верхней зонах сульфидизации соответственно; q1,max, q3,max – максимально возможная концентрация сульфида железа в нижней и верхней зонах сульфидизации соответственно, (х) – единичная функция, определяемая соотношениями:

(x) – дельта – функция Дирака, определяемая соотношениями:

Система нелинейных дифференциальных уравнений в част-ных производных (1) – (5) при некоторых упрощающих предпо-ложениях решается методом последовательных приближений. Затем методом суперпозиции находятся стационарные концен-трации сероводорода для источника - круга. Дифференциальные уравнения (4) и (5) для первых приближений концентраций серо-водорода и сульфида железа для источника – круга имеют вид:

(6)

(7)

Интегрируя уравнения (6) и (7) для стационарных концентраций сероводорода при нулевом начальном условии для концентраций сульфида железа q1(1) и q3(1), получим:

, (8)

, . (9)

С помощью программы «Пирит», созданной в ООО «СГНПК», было проведено изучение процессов вторичного эпи-генеза и их связи с наблюдаемыми аномальными эффектами на примере Северо-Гуляевского нефтегазового месторождения (шельф Баренцева моря). С учетом данных бурения была принята трехслойная модель разреза (рис. 3). Пласт 1 и 3 – слабо-проницаемые (значимая концентрация пирита); вертикальная ско-рость квазиконвекции и коэффициент диффузии приняты равными 110-10 м/с и 110-10 м2/с соответственно. В более проницаемом плас-те 2 эти характеристики имеют значения 110-9 м/с и 110-9 м2/с соответственно. При расчетах были приняты следующие значения параметров объекта, соответствующие реальной геологической ситуации: вертикальное удаление от залежи 2 км, радиус залежи 5 км, геологическое время ее формирования - 250 млн. лет, Н1,0=100 м; Н1=500 м; Н2=2000 м; Н2,0=2300 м.

Площадь исследований изучена методом ДНМЭ по ряду профилей. В результате установлен контур аномалии ВП

 (рис. 4). Во внутриконтурной области значения поляризуемости 9% и более против 3 – 6% за-21

(рис. 4). Во внутриконтурной области значения поляризуемости 9% и более против 3 – 6% за контуром залежи. На рис. 5 представлены графи-ки расчета концентрации пирита на расстоянии 50, 150, 250, 350, 450, 2050, 2150 и 2250 м по вертикали от залежи. При сопостав-лении закономерности распределения коэффициента поляризуе-мости и расчетной концентрации пирита прослеживается корреляция между этими параметрами: максимальные значения обоих параметров наблюдаются непосредственно над залежью, а снижение происходит за ее пределами.

Кроме того, расчет концентрации пирита использован для исследований методом ДНМЭ одной из площадей Краснодарского края (рис. 6), где сейсморазведкой выявлены два структурных под-нятия по отражающему горизонту «ch2» (кровле чокракских отло-жений нижнего миоцена). В своде северо-западного купола струк-туры в центральной части участка пробурены три скважины, вскрывшие залежь нефти в чокракских отложениях. Небольшое структурное поднятие в юго-западной части площади скважинами исследовано только до отложений понта (верхний миоцен), из которых получены притоки газа. Аномалии ВП по данным ДНМЭ зафиксированы над обеими структурами. Вопрос заключался в том, чтобы определить, вызвано ли появление аномалии ВП присут-ствием только нефтяной залежи, или газовая залежь тоже влияет на возникновение аномалии. При определении параметров расчета принимались во внимание следующие параметры: а) для нефтяной залежи – вертикальное удаление от залежи 2.7 км, радиус залежи 700 м, геологическое время ее формирования - 7 млн. лет; б) для газовой залежи – вертикальное удаление от залежи 0.9 км, радиус залежи 700 м, геологическое время ее формирования 3.4 млн. лет.

При расчете концентрации пирита получены следующие результаты: наибольшая концентрация пирита (60 % от макси-мально возможной) наблюдается на расстоянии 2250-2750 м по вертикали от нефтяной залежи, на уровне геохимического барьера. Следует отметить, что в силу небольшого геологического времени формирования залежи процесс насыщения пиритом еще не закон-чен. Поскольку время формирования газовой залежи еще меньше, чем нефтяной, то пирит образовался в еще меньших количествах (20 % от максимально возможной концентрации) на расстоянии 450-750 м для газовой залежи, т.е. на уровне геохимического барьера.

Таким образом, полученные аномалии ВП связаны, скорее всего, с залежами нефти в отложениях верхнего чокрака, так как концентрация пирита над ними больше; в то время как над зале-жами газа в отложениях понта в гораздо меньшей степени возни-кает пирит, что не дает возможности проявления аномалий ВП. Аномалия ВП над структурой в юго-западной части площади свя-зана с залежью нефти в чокракских отложениях.

2. При наличии вертикального разлома в геологическом разрезе повышенные значения концентрации вторичных сульфидов и коэффициента поляризуемости в разрезе с относительно высокой проницаемостью перекрывающих пород наблюдается над нефтегазовой залежью и в пространстве между залежью и вертикальным разломом; в разрезе с низкой проницаемостью пород максимальное значение фиксируется в зоне разлома.

В случае присутствия в однородной среде близвертикального разлома однородность потока газа нарушается влиянием более проницаемой зоны. Форма наблюдаемого струйного ореола рассе-яния может вследствие этого значительно меняться. В предполо-жении, что распределение концентрации сероводорода (С) стации-онарно, решение дифференциального уравнения типа (5) кинетики образования сульфида железа дает для его концентрации q выражение:

, (10)

где – время; – константа кинетики реакции образования сульфида железа; qmax – максимально возможная концентрация сульфида железа.

Предположим также, что нефтегазовая залежь представляет горизонтальную полосу шириной 2b. Введем декартовы коорди-наты с началом, совпадающим с центром этой полосы, осью z, направленной вертикально вверх и осью х – нормально по отно-шению к границам полосы. Концентрация, входящая в формулу (10), рассчитывается как сумма концентрации сероводорода от линейных источников, лежащих в плоскости полосы –b x b. При этом концентрация сероводорода от одного линейного источника определяется решением дифференциального уравнения:

(11)



Pages:   || 2 |
 





 
© 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.