25. Геофизические методы контроля разработки нефтяных залежей.

Каждое месторождение нефти и газа вводится в разработку в соответствии с применяемой системой разработки – совокупности технологических и технических мероприятий, обеспечивающих рациональное извлечение УВ сырья из пластов-коллекторов и управление этим процессом.

Контроль за разработкой включает многие задачи, к которым относятся определение начального распределения нефти и воды в залежи, изучение особенностей заводнения продуктивных пластов, определение коэффициентов вытеснения нефти, охвата заводнением и нефтеотдачи в пределах обводненной части залежи, исследование технического состояния скважин.

Обоснование оптимальных вариантов системы разработки эксплуатируемых объектов базируется на сформированной к началу проектных работ геологической модели каждой из залежей в отдельности и месторождению в целом.

При контроле разработки месторождений НиГ методами ГИС решают следующие задачи:

• контроль за изменением положения ВНК и ГЖК и за обводнением пластов;

• выделение в перфорированной или необсаженной части скважины интервалов, отдающих или поглощающих воду, нефть и газ и определение дебита отдельных пластов;

• изучение изменения состава и плотности жидкости по стволу скважины с целью выделения интервалов поступления нефти, газов и воды в скважину;

• изучение режимов работы эксплуатационных скважин путем определения положения и изменения во времени разделов нефть-вода и газ-вода в действующих скважинах;

• контроль за процессами интенсификации притока из пласта (ГРП, СКО);

• контроль за техническим состоянием скважины.

Скважины представляют собой основную составляющую системы разработки, т.к. по ним осуществляется подъем из недр НиГ и с их же помощью получают необходимые сведения о залежах УВ сырья. По своему назначению скважины подразделяются на: добывающие, нагнетательные, специальные и вспомогательные.

Нагнетательные скважины предназначены для нагнетания в пласт различных агентов с целью обеспечения эффективной разработки залежей.

Специальные (контрольные и оценочные) скважины предназначены для оценки нефтегазонасыщенности и для контроля за процессами, протекающими в пластах. Пьезометрические скважины необходимы для проведения наблюдений за изменением в скважине пластового давления. Наблюдательные скважины необходимы для наблюдения за характером вытеснения нефти из пластов, за перемещением ВНК и ГЖК и за изменением нефтегазонасыщенности пластов.

К числу вспомогательных скважин относят водозаборные и водопоглощающие скважины.

Поиски

1. Региональный этап, его стадии, цели, задачи, оценка ресурсов.

Цель: изучение закономерностей геологического строения слабоизученных осадочных бассейнов, либо в их пределах отдельных литолого-стратиграфических комплексов; оценка их перспектив нефтегазоносности; обоснование направлений дальнейших поисковых и оценочных работ. Региональные исследования в настоящее время проводятся одновременно с поисково-оценочными и разведочными работами (Пр: большие глубины).

Региональный этап делится на 2 стадии: стадия прогноза нефтегазоносности и стадия оценки зон нефтегазонакопления.

1) Стадия прогноза нефтегазоносности.

Объекты изучения – осадочные бассейны и их части.

Основные задачи:

1. Выявление ЛСК, структурных этажей, ярусов и структурно-фациальных зон, определение характера основных этапов геотектонического развития, тектоническое районирование.

2. Выделение нефтегазоперспективных комплексов (резервуаров) и зон возможного нефтегазонакопления, нефтегазогеологическое районирование.

3. Качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности.

4. Выбор основных направлений и первоочередных объектов дальнейших исследований.

Итоговая оценка ресурсов – прогнозные ресурсы D₂ и частично D₁.

2) Стадия оценки зон нефтегазонакопления.

Объекты изучения – нефтегазоперспективные зоны и зоны нефтегазонакопления.

Основные задачи:

1. Выявление субрегиональных и зональных структурных соотношений между различными нефтегазоперспективными и литолого-стратиграфическими комплексами, основных закономерностей распространения свойств пород-коллекторов и флюидоупоров и изменения их свойств.

2. Уточнение нефтегазогеологического районирования.

3. Количественная оценка перспектив нефтегазоносности.

4. Выбор районов и установление очередности проведения на них поисковых работ.

Итоговая оценка ресурсов – прогнозные ресурсы D₁ и частично D₂.

2. Поисково-оценочный этап, его стадии, цели, задачи, оценка ресурсов.

Цель: обнаружение новых месторождений, либо новых залежей на ранее открытых месторождений; оценка их запасов по категориям С₁ и С₂.

1) Стадия выявления объектов поискового бурения.

Объекты изучения – районы с установленной или возможной нефтеносностью.

Основные задачи:

1. Выявление условий залегания и других геолого-геофизических свойств нефтегазоносных и нефтегазоперспективных комплексов;

2. Выявление перспективных ловушек;

3. Количественная оценка прогнозных локализованных ресурсов;

4. Выбор объектов для детализационных работ.

Итоговая оценка ресурсов – прогнозные локализованные ресурсы D_1л.

2) Стадия подготовки объектов к глубокому поисковому бурению.

Объекты изучения – выявленные ловушки.

Основные задачи:

1. Детализация выявленных перспективных ловушек, позволяющая прогнозировать пространственное положение залежей;

2. Количественная оценка перспективных ресурсов на объектах, подготовленных к поисковому бурению;

3. Выбор объектов и определение очередности их ввода в поисковое бурение.

Итоговая оценка ресурсов – перспективные ресурсы С₃.

3) Стадия поиска и разведки месторождений (залежей).

Объекты изучения – подготовленные ловушки, открытые месторождения (залежи).

Основные задачи:

1. Выявление в разрезе нефтегазоносных и перспективных горизонтов коллекторов и покрышек и определение их геолого-геофизических свойств;

2. Выделение, опробование и испытание нефтегазоперспективных пластов и горизонтов, получение промышленных притоков нефти и газа и установление свойств флюидов и фильтрационно-емкостных характеристик;

3. Открытие месторождение и постановка запасов на государственный баланс;

4. Выбор объектов для проведения оценочных работ;

5. Установление основных характеристик месторождений (залежей);

6. Оценка запасов месторождений (залежей);

7. Выбор объектов разведки.

Итоговая оценка ресурсов – предварительно оцененные запасы С₂ и частично разведенные запасы С₁.

3. Разведочный этап, его стадии, цели, задачи, оценка ресурсов

Цель: изучение характеристик месторождения и залежей с детальностью, позволяющей составить технологическую схему разработки данного объекта (нефтяная залежь) или проект опытно-промышленной эксплуатации (газовая залежь).

Стадия разведки и пробной эксплуатации.

Объекты изучения – промышленные месторождения (залежи).

Основные задачи:

1. Уточнение геологического строения и запасов залежей;

2. Пробная эксплуатация для получения данных и параметров для составления тех. схемы для разработки месторождения;

3. Перевод запасов категории С₂ в категорию С₁.

Итоговая оценка ресурсов – разведанные запасы С₁ и частично предварительно оцененные запасы С₂.

4. Роль, назначение и место в ГРП опорных и параметрических скважин.

ОПОРНЫЕ СКВАЖИНЫ

бурят для изучения геологического строения, гидрогеологических и геохимических условий крупных геоструктурных элементов (регионов), определения общих закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для образования нефтяных и газовых залежей, с целью выбора наиболее перспективных направлений геологоразведочных работ на нефть и газ.

Опорные скважины закладывают:

- в районах, не исследованных бурением, с целью всестороннего изучения разреза осадочного чехла и установления возраста и вещественного состава фундамента (в тех случаях, когда фундамент может быть вскрыт данной скважиной);

- в относительно изученных бурением районах для всестороннего изучения нижней части разреза, ранее не вскрытой бурением;

- для освещения отдельных принципиальных вопросов, с целью уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности района.

Как правило, опорные скважины закладываются в благоприятных структурных условиях. Бурение их осуществляется до фундамента, а в области глубокого его залегания - до технически возможных глубин.

Исследования проводимые при бурении опорных скважин:

- сплошной отбор керна;

- отбор шлама через 1-5м проходки;

- геолого-технологические, геохимические и промыслово-геофизические исследования;

- опробование и испытание пластов в процессе бурения приборами на каротажном кабеле или пластоиспытателем на трубах с отбором проб нефти, газа, воды;

Результаты комплексной обработки материалов опорного, проводимой научно – исследовательскими коллективами, оформляются в виде отчета, который представляется в федеральный орган управления фондом недр или его территориальные органы.

Основные задачи бурения опорных скважин:

- стратиграфическое расчленение разреза (определение геологического возраста пород, литологии, мощности);

- стратиграфическая. корреляция вскрытого скважиной разреза с соседними районами и установление фациальных особенностей отдельных горизонтов.

- определение геолого-геофизических характеристик вскрытого разреза для нтерпретации геофизических данных;

- установление в разрезе нефтегазоперспсктивных толщ;

- получения сведений о других полезных ископаемых (угли, соли, руды).

В последнее время объемы опорного бурения сокращаются, что может быть объяснено завершением определенного этапа изучения нефтегазоперспективных территорий страны опорными скважинами и возросшими возможностями эффективного решения региональных задач параметрическим бурением в комплексе с геофизическими методами исследований.

В будущем, опорное бурение сохранит свое значение как средство решения общегеологических и научных проблем, реализуемых бурением сверхглубоких скважин.

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СКВАЖИНЫ

бурят для изучения геологического строения, геолого-геофизических характеристик разреза и оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов для поисковых работ.

Параметрические скважины закладывают:

- в относительно изученных районах в пределах локальных структур;

- на сейсморазведочных профилях.

Проектная глубина параметрических скважин, как правило, должна обеспечить вскрытие пород кристаллического фундамента или должна быть максимально технически возможной.

В отличие от опорных, параметрические скважины бурятся в относительно изученных районах, по более густой сетке, с сокращенным отбором керна.

От поисково-оценочных параметрические скважины отличаются возможностью их заложения без предварительной детальной подготовки структуры, повышенным отбором керна и объёмом исследований.

Исследования, проводимые при бурении параметрических скважин:

- отбор керна в размерах не менее 20% от глубины скважины для установления и уточнения литологии, петрофизических свойств отложений и границ стратиграфических подразделений;

- геолого-технологические, геохимические и промысловогеофизические исследования;

- ВСП и сейсмокаротаж;

Исследования в интервале возможного вскрытия нефтегазоперспективных горизонтов:

- сплошной отбор керна;

- отбор шлама через 1 -5м проходки;

- опробование и испытание пластов в процессе бурения приборами на

каротажном кабеле или пластоиспытателем на трубах с отбором проб нефти, газа, воды;

- испытание в колонне нефтегазоносных горизонтов, выделенных по данным геолого-геофизических исследований, с отбором проб нефти, газа, воды.

Результаты комплексной обработки материалов параметрического бурения, оформляются в виде отчета, который представляется в федеральный орган управления фондом недр или его территориальные подразделения.

Основные задачи бурения параметрических скважин:

- уточнение стратиграфического разреза и глубинного строения района (определение геологического возраста вскрытых пород, их литологического состава, фаунистической и палинологической характеристики, мощности отдельных стратиграфических комплексов);

- создание районного эталонного геолого-геофизического разреза путём детальной корреляции смежных опорных, параметрических и других скважин;

- получение геолого-геофизических параметров пород вскрытого разреза для интерпретации геофизических данных (отражающих, преломляющих, плотностных границ и др.);

- установление наличия нефтегазоносных свит и горизонтов;

- выделение в комплексе с геофизическими работами зон и структур, благоприятных для скопления нефти и газа;

- выделение пластов-коллекторов и покрышек, изучение коллекторских свойств (пористости, проницаемости);

- оценка перспектив нефтегазоносности района, уточнение прогнозных ресурсов;

- получение сведений о других полезных ископаемых (угли, горючие сланцы, руды, цветные и редкие металлы, и др.).

Роль, назначение и место в ГРП структурных скважин.

СТРУКТУРНЫЕ СКВАЖИНЫ

бурят для выявления и подготовки к поисковому бурению перспективных площадей.

Структурные скважины закладывают:

- для выявления и подготовки площадей (структур) к поисковому бурению, когда решение этих задач геофизическими методами затруднено или экономически нецелесообразно;

- в сложных геологических условиях - в комплексе с геофизическими методами для уточнения деталей строения площади, прослеживания нарушений, перерывов в осадконакоплении и др.;

- в комплексе с полевыми геофизическими методами для установления возраста разреза, а также для получения данных о его физических параметрах, проверки положения опорных горизонтов, выделенных по данным полевых геофизических исследований.

Структурные скважины бурят, как правило, до маркирующих горизонтов, по которым строятся структурные карты. Обычная глубина их - 500-800 м, до 1000-1200 м.

В последние годы технические возможности этого вида буровых работ значительно расширились. Современные станки для структурного бурения позволяют достигать глубины 2000 и более метров.

Использование структурных скважин для подготовки ловушек имеет смысл только при условии совпадения структурных планов нижних и верхних горизонтов. Подобные условия имеют место в некоторых регионах России - в Урало-Поволжье, на Сахалине, где и сосредоточен основной объем структурного бурения.

Главные преимущества структурного бурения - мобильность, относительная дешевизна, что особенно важно для малоосвоенных районов со сложными географическими и сейсмическими условиями.

Структурное бурение осуществляется с помощью передвижных или стационарных буровых установок с облегчёнными станками, долотами малого диаметра.

Структурные скважины (если в них испытываются продуктивные пласты) могут выполнять функции поисковых скважин.

Исследования, проводимые при бурении структурных скважин:

- отбор и исследование керна в объемах, обеспечивающих построение разреза и определение его характеристик;

- геолого-технологические, геохимические и промыслово - геофизические исследования;

- опробование и испытание объектов в открытом стволе и в колонне с отбором флюидов (при наличии в разрезе нефтегазоперспективных горизонтов).

Результаты комплексной обработки материалов структурного бурения оформляются в виде отчета. На каждую подготовленную структуру составляется паспорт.

Основные задачи бурения структурных скважин:

- выявление структур;

- картирование структур, подготавливаемых к поисковому бурению.

С помощью структурного бурения могут решаться и другие геологические вопросы:

- крупномасштабное региональное геологическое картирование в сочетании с геофизическими методами;

- изучение скоростных и волновых характеристик верхней части разреза, характеризующейся крайней неоднородностью;

- оконтуривание залежей, залегающих на относительно небольших глубинах. Роль, назначение и место в ГРП поисково-оценочных скважин.

ПОИСКОВО-ОЦЕНОЧНЫЕ СКВАЖИНЫ

бурят с целью открытия новых месторождений нефти и газа или новых залежей на ранее открытых месторождениях.

Поисково-оценочные скважины закладывают:

- на площадях, подготовленных к глубокому бурению сейсморазведочными работами;

- на площадях, подготовленных к глубокому бурению структурным бурением;

- на площадях, подготовленных к глубокому бурению комплексом методов.

Исследования, проводимые при бурении поисково-оценочных скважин:

- отбор керна (сплошной - в интервалах предполагаемого залегания нефтегазоносных горизонтов, а также на границах стратиграфических подразделений);

- отбор шлама через 1-5м в интервалах нефтегазоперспективных горизонтов;

- геолого-технологические, геохимические, и промыслово-геофизические исследования скважин;

- опробование и испытание в процессе бурения перспективных нефтегазоносных комплексов (пластоиспытателями на бурильных трубах с геофизическим сопровождением и локализацией продуктивных пластов на каротажном кабеле) с отбором проб пластовых флюидов.

- испытание в колонне нефтегазоносных, а также водоносных (в законтурной части залежи) пластов, с отбором проб нефти, газа, воды.

- специальные исследования в скважине;

- работы по интенсификации притоков углеводородов из пластов, представленных сложными коллекторами, с сопровождением их специальными методами ГИС;

- пробная эксплуатация продуктивных скважин (или группы скважин).

Результаты бурения поисковых скважин оформляются в виде отчета, в котором обобщаются результаты проведенных исследований и дается обоснование промышленной значимости выявленных залежей нефти и газа либо дается заключение о бесперспективности опоискованного объекта (при отрицательном результате поискового бурения).

По результатам бурения оценочных скважин проводят подсчет запасов по категориям С1 и С2.

Основные задачи бурения поисково-оценочных скважин:

- вскрытие перспективных нефтегазоносных комплексов по всему разрезу или на технически доступную глубину с учётом экономической и геологической целесообразности;

- выделение во вскрытом разрезе пластов-коллекторов и флюидоупоров и оценка перспектив каждого пласта (или группы пластов) по совокупности геолого-геофизических данных;

- получение промышленных притоков нефти и газа;

- определение гидрогеологических особенностей нефтегазоперспективных комплексов пород и физико-химических свойств флюидов в пластовых и поверхностных условиях;

- получение представлений о типах и размерах выявленных залежей и месторождений по величине запасов нефти и газа;

Роль, назначение и место в ГРП разведочных скважин.

РАЗВЕДОЧНЫЕ СКВАЖИНЫ

бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для уточнения запасов и сбора исходных данных для составления технологической схемы разработки (проекта опытно-промышленной эксплуатации) залежи.

Разведочные скважины закладывают:

- на открытых месторождениях, залежах.

Исследования, проводимые при бурении разведочных скважин:

- отбор керна в интервалах залегания продуктивных пластов в количестве, обеспечивающем достаточное освещение коллекторских свойств;

- геолого-технологические и геохимические в процессе бурения (при необходимости);

- промыслово-геофизические исследования скважин;

- опробование и испытание в процессе бурения продуктивных объектов приборами на каротажном кабеле или пластоиспытателем на бурильных трубах с отбором проб пластовых флюидов.

- испытание в колонне нефтегазоносных, а также водоносных (в законтурной части залежи) объектов, с отбором проб нефти, газа, воды.

- специальные исследования в скважине;

- пробная эксплуатация продуктивных скважин.

По результатам бурения разведочных скважин проводят уточнение ранее подсчитанных запасов и перевод части запасов категории С₁ в С₂.

Основные задачи бурения разведочных скважин:

- уточнение величины и степени изменчивости подсчетных параметров;

- определение условий рациональной разработки месторождений;

Роль, назначение и место в ГРП эксплуатационных скважин.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СКВАЖИНЫ

бурят для разработки и эксплуатации залежей нефти и газа.

В эту категорию входят скважины:

- опережающие эксплуатационные,

- эксплуатационные,

- нагнетательные,

- наблюдательные (контрольные и пьезометрические).

Опережающие эксплуатационные скважины

бурят на разрабатываемую или подготовленную или подготовленную к опытной эксплуатации залежь нефти с целью уточнения параметров и режима работы пласта, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, а также оценки выработки отдельных участков залежи для дополнительного обоснования рациональной разработки и эксплуатации залежи.

Эксплуатационные скважины

бурят для извлечения нефти и газа из залежи.

Нагнетательные скважины

бурят для проведения воздействия на эксплуатируемый пласт с помощью закачки воды, газа и других агентов.

Наблюдательные скважины

бурят для осуществления систематического наблюдения за изменением пластового давления, положения ВНК, ГВК, ГНК и других параметров в процессе эксплуатации пласта.

При бурении эксплуатационных скважин осуществляют необходимый отбор керна по продуктивным пластам и комплекс геолого-технологических и геофизических исследований, устанавливаемый в проектах бурения с учетом конкретных задач той или иной группы скважин и степени геологической изученности месторождения.

По результатам эксплуатационного бурения запасы нефти и газа переводятся из категории C1 в категории В и А.

Роль, назначение и место в ГРП специальных скважин.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ

бурятся для:

- проведения специальных исследований;

- ликвидации открытых фонтанов нефти и газа;

- сброса промысловых вод;

- подготовка подземных газохранилищ углеводородов и закачки в них газа и жидких углеводородов;

- строительство установок для захоронения промышленных стоков (нагнетательные, контрольные, наблюдательные скважины);

- разведка и добыча технических вод.

В специальных скважинах проводят комплекс геолого-технологических, промыслово-геофизических исследований и специальных работ с учетом целевых задач конкретных скважин.

5. Характеристика выявленной структуры. Геофизические методы выявления объектов.

Выявленная структура – объект, представляющий собой любой антиклинальный перегиб слоев, полученный в результате геофизических съемок, геологических, геохимических съемок или в результате структурного бурения. По окончании любого вида работ создается фонд выявленных структур, наиболее перспективные из которых подготавливаются к глубокому бурению.

Главной задачей стадии выявления является создание точной и надежной модели локальной структуры для подготовки ее к бурению. Модель – представление человека о возможных типах ловушек и залежей в недрах площади, о их размере, амплитуде и положении в разрезе. Такие модели формируются на основе изученных месторождений по аналогии с уже открытыми месторождениями.

Методы выявления объектов, их краткая характеристика.

1. Дистанционные методы основаны на наблюдении и фотографировании поверхности Земли с самолета или космоса (аэро- и космометоды). Суть методов – геологическое дешифрирование снимков, объективно отражающих геологическое и тектоническое строение участка.

2. Структурно-геологические и геоморфологические съемки – выявление структур сопровождается построением карт масштаба 1:100 000 или 1:50 000. Применение этих методов основано на том факте, что структурные элементы и локальные структуры развиваются унаследовано от фундамента до новейшего времени, поэтому их можно зафиксировать в современном рельефе.

3. Геофизические методы выявления объектов масштаба 1:100 000 или 1:50 000. Применяется гравиразведка, магниторазведка, электроразведка, сейсморазведка.

4. Геохимические методы. Близость нефтяной ловушки довольно легко определить по следам УВ в почве и воде.

5. Геотермические методы. Скорость возрастания температуры зависит от проводимости пород и плотности теплового потока. Теплопроводность пород увеличивается с увеличением плотности пород и степени их нефтегазонасыщения.

6. Структурное бурение. Выявление структур проводят бурением коротких структурных скважин на верхний реперный горизонт. Применяется в районах, где предполагается наличие сквозных структур.

5.Геофизические методы выявления объектов масштаба 1:100 000 или 1:50 000.

Выявленная структура – это локальное поднятие, наличие которого и замкнутый характер установлены геолого-геофизческими работами, обеспечивающем оптимальный выбор объектов для подготовки их к поисковому бурению.

Гравиразведка – выделение структурных зон по данным гравиметрии связано с плотностной неоднородностью пород в разрезе. Аномальное гравитационное поле фиксируется под влиянием раздела пород различной плотности, если эти породы слагают крупные тела. Интенсивность аномалий тем выше, чем контрастнее рельеф поверхности раздела и величина перепада плотностей.

Магниторазведка – метод основан на изучении аномалий геомагнитного поля, которые вызваны различием магнитных свойств пород. Магнитными свойствами обладают, как правило, породы фундамента, осадочные толщи часто не содержать намагниченных пород, поэтому магниторазведкой изучаются внутренние структуры фундамента и ее отражение в осадочном чехле.

Гравиразведка в отличие от магниторазведки отображает и внутреннее строение осадочного чехла. Отличие от гривиразведки в более высокой расчлененности и контрастности, так как по намагниченности породы более дифференцированы, чем по плотности, поэтому геомагнитное поле на платформах содержит более полную и яркую информацию, чем гравитационная. В складчатых областях и краевых прогибах геомагнитные аномалии очень сглажены и более разнообразны.

Электроразведка – метод позволяет судить о распределении в земной пород с разной электропроводностью, он используется для оценки глубин залегания фундамента и общей мощности осадочной толщи. Метод служат для выявления и картирования локальных поднятий с низкопроводящими горизонтами фундамента или соляных толщь, выявление структуры тем эффективнее, чем выше электропроводность и однородность толщь, перекрывающих фундамент или соль, а также чем контрастнее структура.

Сейсморазведка – занимает первое место и применяется повсеместно.

Метод основан на использовании звуковой энергии, проникающей в недра. Звуковой импульс проходит сквозь слои горных пород, отражается от них и возвращается на поверхность, где и фиксируется. Скорость прохождения звука различна для разных типов пород и зависит от их плотностной неоднородности. Результаты сейсморазведки выражаются временными разрезами и картами изохрон, которые перестраиваются в структурные карты по ОГ. Точность построений карт зависит от точности изучения скоростной характеристики разреза.