Освоение запасов и ресурсов нефти в тюменской свите

1. ОБОСНОВАНИЕ ПОСТАНОВКИ РАБОТ

Анализ структуры текущих извлекаемых запасов нефти, стоящих на Государственном балансе Западной Сибири, показывает, что меловые отложения содержат около 70% запасов, доля юрских залежей составляет более 28%, из них около половины приходится на залежи в среднеюрских отложениях тюменской свиты.

Тюменская свита контролирует огромные запасы углеводородов - около 14% текущих извлекаемых запасов провинции, однако освоение ее ресурсного потенциала находится, по сути, в начальной стадии. Степень выработанности запасов за все время разработки, а это несколько десятков лет, составляет не более 10%, т.е. среднеюрские залежи до сих пор слабо вовлечены в активную разработку. Связано это с тем, что данные запасы относятся к категории трудноизвлекаемых и добыча нефти из них традиционными методами, как правило, имеет низкую эффективность.  

Основными причинами слабого освоения запасов тюменской свиты является сложное распределение пластов коллекторов по площади и разрезу, а так же низкие фильтрационно-емкостные свойства коллекторов. Названные особенности тюменских отложений обусловлены фациальными условиями их формирования. Результаты изучения керна многих поисково-разведочных скважин, а так же характерные особенности волновой картины среднеюрского сейсмокомплекса показывают, что эти отложения образовались в прибрежно-морских условиях пологих аллювиальных равнин с частой сменой обстановок осадконакопления. Для них характерны меандрирующие и анастомозирующие речные системы. В этих условиях песчаный материал откладывался, в основном, в виде фаций речных кос, прирусловых валов, конусов прорыва. Эти образования чередуются фациями отмерших русел, заполненных глинистым материалом, стариц и болот. Пример прибрежно-морской равнины показан на Рисунке 1.

Рис. 1. Прибрежно-морская аллювиальная равнина

Указанные фации резко ограничены по площади, пласты-коллекторы, в основном, представлены в виде линз и узких, протяженных русловых образований. Значительная невыдержанность эффективных толщин, пористости и проницаемости резервуаров на расстояниях, сопоставимых с расстояниями между эксплуатационными скважинами, обусловила частое не подтверждение первоначальных геологических моделей залежей и, соответственно, бурение многочисленных «пустых» скважин.

Из всего сказанного следует однозначный вывод о том, что важным условием успешного освоения запасов тюменской свиты является возможность надежного прогноза ее геологического строения, и изменения емкостно-фильтрационных свойств коллекторов по площади. Такой прогноз позволит: во-первых свести к минимуму геологические риски бурения «пустых» скважин и во-вторых размещать эксплуатационный фонд скважин в зонах максимальных нефтенасыщенных толщин с благоприятными коллекторскими свойствами и возможностью получения высоких рентабельных дебитов нефти.

Очевидно, что при описанной резкой литологической изменчивости отложений тюменской свиты изучить ее внутреннее строение поисково-оценочным бурением практически невозможно. Ведь даже при плотном размещении скважин мы имеем в них лишь дискретные значения характеристик пласта, и при интерполяции характеристик пласта значительно загрубим геологическую модель, не уменьшив тем самым геологические риски. Очевидно, что для изучения строения продуктивной толщи в межскважинном пространстве приоритетное значение приобретает объемная сейсморазведка МОГТ-3D.

Наши специалисты имеют большой опыт использования результатов сейсмических исследований МОГТ-3D для сейсмофациального моделирования с целью прогноза эффективных толщин коллекторов тюменской свиты и их емкостно-фильтрационных свойств. Наибольшую эффективность показал атрибутный анализ.

В качестве исходных данных для расчёта сейсмических атрибутов нами использовались как стандартные временные кубы после миграции, так и кубы AVO параметров, акустической и упругой инверсий. Расчёт кубов атрибутов сейсмической записи проводился в модуле Rock Solid Attributes интерпретационного пакета Kingdom, в котором были получены кубы мгновенных атрибутов, кубы атрибутов по форме сейсмического импульса и кубы геометрических атрибутов.

Из всего массива карт сейсмических атрибутов выбираются те, которые наилучшим образом отражают изменение по площади фациальных особенностей продуктивных пластов на визуальном качественном уровне. Затем, путём расчёта корреляционных зависимостей, выбираются наилучшие сходимости сейсмических параметров с данными бурения, на основе которых строятся прогнозные карты эффективных толщин и коэффициентов пористости.

Для выделения предполагаемых линий глинизации, поиска литологических барьеров, зон распространения коллекторов, используются палеоседиментационные срезы (Рис.2), а так же карты амплитудных значений параметра Acceleration of Phase (Рис.3), рассчитанные во временных интервалах, соизмеримых с мощностью продуктивных пластов.

Критерием корректности построения прогнозных карт эффективных толщин пласта Ю₂ можно считать высокий коэффициент корреляции между прогнозными значениями Нэф. и эффективными толщинами по данным ГИС.

При построении прогнозных карт коэффициентов пористости наилучшая корреляционная зависимость получена со значениями акустического импеданса, имеющих наилучшую сходимость с данными ГИС. Пример карты прогнозных значений коэффициентов пористости пласта Ю₃ тюменской свиты показан на Рисунке 4. График сопоставления значений К_п по скважинным данным и прогнозных значений, взятых с карты, отражает высокую надежность прогноза (коэффициент корреляции составил 0,8) (Рис.5).

Рис. 2. Пример прогноза границ зон глинизации на основе седиментационного среза по кубу параметра Shale Indicator (а) и карта прогнозных значений эффективных толщин (б) по тюменскому продуктивному пласту Ю₂

Рис. 3. Пример прогноза границ зон глинизации на основе карты амплитудных значений параметра Acceleration of Phase (а) и карты прогнозных значений эффективных толщин (б) по тюменскому продуктивному пласту Ю₂

Рис. 4. Карта прогнозных значений коэффициентов пористости пласта Ю₃

Рис. 5. График зависимости пористости пласта Ю₃ по скважинным данным от прогнозных значений К_п по данным атрибутного анализа

Приведенные примеры комплексного анализа сейсмических данных, выполненного нашими специалистами, показывают, что при наличии большого опыта и высокой квалификации сейсмиков-интерпретаторов, геологов и промысловых геофизиков, можно достигать высокой надежности прогноза характеристик продуктивных пластов тюменской свиты, определяющих получение промышленных дебитов нефти. Прогнозные карты нефтенасыщенных толщин и емкостно-фильтрационных свойств, полученные с применением современных интерпретационных комплексов, на основе анализа сейсмических данных, позволяют выявлять зоны с промышленной продуктивностью, адаптировать сеть эксплуатационных скважин под геологическую изменчивость пластов, уменьшать, тем самым, геологические риски и повышать эффективность разработки.

Для оптимального освоения ресурсной базы тюменской свиты предлагаем выполнение работ по переобработке и комплексной переинтерпретации сейсмических и геолого-геофических материалов работ прошлых лет, с учетом геологической информации по прилегающим к району работ территориям. На этой основе будет:

• изучено геологическое строение среднеюрской толщи пород, построены фациальные карты и прогнозные карты эффективных толщин и пористости по тюменским продуктивным пластам, изучена разломная тектоника, локализованы зоны глинизации коллекторов;
• обновлены геологические модели известных залежей, обоснованы подсчетные параметры и выполнен подсчет запасов;
• выделены новые перспективные ловушки и высокопродуктивные зоны по тюменским продуктивным пластам, выполнена вероятностная оценка ресурсов нефти, проведено их ранжирование по степени перспективности и объему ресурсов нефти;
• обоснованы рекомендации по лицензированию (для территорий нераспределенного фонда недр);
• оценены геологические риски и обоснована программа ГРР;
• выполнена  оценка вариантов оптимального освоения выявленных залежей.

Основные цели работ и методы их достижения:

1.  Поиск и локализация высокопродуктивных зон и перспективных ловушек, оценка ресурсов УВ:

• целевая переобработка и переинтерпретация сейсморазведки;
• применение прямых методов прогноза (гравика, СЛБО и др.).

2. Обоснование новых геологических моделей и подсчетных параметров, подсчет запасов известных залежей:

• построение двумерных и трехмерных геологических моделей;
• интерпретация материалов  ГИС;
• анализ результатов отбора и исследования керна;
• создание петрофизических моделей;
• обоснование свойств пластовых флюидов.

3. Обоснование рекомендаций по лицензированию и ГРР.

4. Выбор участков для проведения пробной эксплуатации имеющихся скважин   (забурка боковых стволов, испытание различных методов воздействия на пласт и т.д.).

5. Выбор пилотных участков бурения и проведения пробной эксплуатации новых скважин (стволов), бурение скважин различной конструкции, апробация методик МУН.

6. Оценка вариантов оптимального освоения новых залежей.

3. ОБЪЁМ РАБОТ

Работы предполагается проводить в два этапа.

Этап 1. Проводится сбор и анализ фондовых научно-исследовательских и тематических работ, данных Государственного баланса запасов и ресурсов полезных ископаемых РФ, на основании которых составляются таблицы, характеризующие изученность отчетного полигона и сопредельных территорий, структуру ресурсной базы углеводородного сырья, схемы распределения выявленных залежей и перспективных объектов по площади и разрезу. Далее, формируются актуальные схемы и таблицы геолого-геофизической изученности сейсморазведкой и глубоким бурением.

Для реализации поставленных геологических задач формируется каркас сейсмических профилей МОГТ, состоящий из сети региональных профилей, площадной съемки 2D.  Формируется база данных, включающая:

• Раздел «Сейсморазведочные работы», содержащий географические координаты выполненных съемок, отчеты сейсмических партий, суммарные временные разрезы в формате sgy, навигацию к разрезам, данные сейсмокаротажа и ВСП.
• Раздел «Скважинные данные» формируется в виде таблиц:

- координаты скважин, инклинометрия, альтитуды, геолого-техническая информация;

- данные ГИС – Las файлы;

- интервалы отбора керна, его описание и результаты лабораторных исследований, в том числе седиментологических, стратиграфических, геохимических (по скважинам отчетного полигона и выборочным скважинам сопредельных территорий, при их наличии);

- интервалы  перфорации, акты опробования и испытания скважин;

- результаты лабораторных исследований пластовых флюидов - данные  по композиционному и фазовому составу УВ, плотности, газовому фактору, коэффициенту усадки нефти, нефтенасыщенности и т. д.

Далее работы проводятся в следующей последовательности:

• Стратификация и корреляция разрезов скважин, вскрывших средне-нижнеюрские отложения.
• Увязка скважинных данных с результатами геофизических исследований. Построение структурной основы изучаемой территории по основным отражающим горизонтам.
• Анализ перспектив нефтегазоносности региона и обоснование выделения перспективных горизонтов в юрских отложениях осадочного чехла.
• Прогноз распространения высокоперспективных на нефть участков в тюменских пластах в пределах изучаемой территории.
• Построение прогнозных схем распространения и толщин коллекторов для каждой перспективной зоны.
• Описание истории геологического развития региона, в том числе  изучаемого участка.
• Алгоритм создания структурно-геологической модели, предполагает стандартную последовательность процедур:

- создание структурной модели - увязка данных бурения и сейсморазведки, определение скоростной модели среды, трассирование стратиграфических границ, выявление и трассирование разломов, построение структурных карт;

- создание литофациальной модели - построение палеосейсмических разрезов, расчленение целевых горизонтов на литофации по данным бурения с учетом особенностей рисунка сейсмической записи, палеорельефа, картирование литофаций, зон выклинивания коллекторов;

- комплексирование структурной и литофациальной модели с целью картирования наиболее перспективных зон локализации скоплений углеводородного сырья с учетом особенностей нефтегазовых генерационно-аккумуляционных систем.

Работа выполняется на основе исходных сейсмических данных, представленных суммарными временными разрезами, полученными разными организациями по неидентичным графам обработки с применением различающихся подходов к учету длиннопериодной составляющей влияния ВЧР.  Приоритетной задачей исполнителя является приведение всей совокупности данных к увязанной по частотным, динамическим и кинематическим параметрам сейсмической модели. На начальном этапе реализуется увязка сейсмических профилей в объеме сформированного каркаса для приведения их к единому стандарту - амплитудная нормировка, единый шаг между трассами, выравнивание амплитудно-частотных характеристик. С целью подготовки надежной основы для сейсмогеологического моделирования проводится детальная лито- и хроностратиграфическая корреляция разрезов скважин, стратификация отражающих сейсмических горизонтов, сопоставление индексации одновозрастных отложений. Уточняются пространственные границы и положение в разрезе свит, проницаемых пластов и глинистых пачек, осуществляется их идентификация в объеме генерационно-аккумуляционных нефтегазовых систем.  Далее, по каротажным и керновым данным определяются фациальные обстановки осадконакопления по каждому из целевых горизонтов.

Данные работы учитывают результаты интерпретации данных ГИС, опробования, испытания, термометрии параметрических, поисково-оценочных и разведочных скважин, определения возраста пород, материалы лабораторных исследований керна (петрофизических, литологических и геохимических) и пластовых флюидов. В результате формируется следующий комплект материалов:

• схемы корреляции, литолого-стратиграфические профили, характеризующие основные тектонические элементы полигона исследований;
• каталоги стратиграфических разбивок скважин;
• результаты литофациального анализа каротажного и кернового материала;
• описание элементов нефтегазовых систем (материнских пород, резервуаров, покрышек), включая их геохронологические, геофизические, геохимические, фильтрационно-ёмкостные характеристики.

При необходимости проводится обработка и интерпретация каротажных кривых по выборочным скважинам, корректировка материалов ГИС и синтез недостающих кривых для выполнения процедуры сейсмостратиграфической привязки, которая реализуется в модуле SynPAK интерпретационного пакета Kingdom. По увязанному каркасу сейсмических профилей выполняется корреляция опорных и целевых отражающих горизонтов. Выявление дизъюнктивных нарушений, их трассирование по площади осуществляется путем визуального анализа временных разрезов. Критерием наличия разлома является резкая, локальная динамическая и кинематическая неоднородность ОВ по вертикали с характерными признаками: изменение характера волновой картины (ослабление или усиление амплитуды ряда отражающих горизонтов, резкое изменение формы записи); наличие зон с ослабленной амплитудой (динамический критерий); смещение осей синфазности (кинематический критерий); смена рисунка записи в районе предполагаемого разлома; наличие флексурного перегиба. Картопостроение, в том числе и построение карт изохрон, осуществляется с использованием геологической информационной системы Isoline (8.0), корреляция отраженных волн – в интерпретационном программном комплексе IHS™Kingdom®(2015). На основе выполненной сейсмостратиграфической привязки, значений t0, снятых с окончательных временных разрезов, исправленных за влияние ВЧР, строятся обобщенные карты изохрон опорных и целевых отражающих горизонтов, временных толщин сейсмостратиграфических комплексов, формируется глубинно-скоростная модель разреза изучаемой территории. Результаты построения скоростной модели представляются в виде зависимостей средней скорости от глубины и/или времени t0, в виде карт средних скоростей до границ, карт пластовых (интервальных) скоростей между границами, а также в виде одно, двух и трехмерных скоростных моделей изучаемой среды. Комплексная интерпретация сейсмических, промыслово-геофизических и керновых данных, сопоставление априорной скважинной информации с образами и динамическими характеристиками волнового поля позволяют решить задачи прогноза структурных, литолого-петрофизических, генетических и иных характеристик геологического строения разреза. В рамках этапа реализуется следующий комплекс исследований:

• палеотектонические реконструкции на основе анализа карт толщин, палеосейсмических разрезов (разрезов выравнивания) с целью определения локальных условий осадконакопления, источников сноса осадочного материала и площадного распределения объемов его аккумуляции;
• сейсмофациальный анализ по целевым продуктивным и перспективным пластам, региональным глинистым толщам;
• прогноз площадного распространения и толщин коллекторов и покрышек, нефтематеринских толщ;
• картирование границ элементов генерационно-аккумуляционных нефтегазовых систем – материнских толщ, вероятных каналов миграции, наиболее перспективных зон нефтенакопления. 

Полученные данные закладываются в основу моделирования возможных объемов и механизмов генерации, эмиграции, миграции углеводородных флюидов, которые впоследствии сопоставляются с объемом ловушек зоны аккумуляции.

Этап 2. Оценка ресурсного потенциала района работ и разработка предложений по лицензированию и проведению ГРР.  Предусматривает проведение следующих работ:

• обоснование выделения перспективных на нефть зон в среднеюрских отложениях;
• детерминистическая и вероятностная оценка ресурсного потенциала по выявленным перспективным объектам;
• оценка геологических рисков и неопределенностей для перспективных объектов;
• обоснование выбора первоочередных объектов для дальнейшего геологического изучения полевыми геофизическими методами;
• разработка предложений по проведению ГРР;
• расчет прогнозных показателей эффективности ГРР.

4. РЕЗЮМЕ ПРОЕКТА

Актуальность работы обусловлена большим объемом уже выявленных запасов нефти и высокими перспективами нефтегазоносности тюменской свиты, возможностью ввода в разработку уже известных залежей и открытия новых залежей и месторождений в районах с активно развивающейся производственной и транспортной инфраструктурой.

Методика решения поставленной задачи предусматривает совместную обработку и комплексную интерпретацию материалов региональных и площадных морских и наземных сейсморазведочных работ, увязку  разнородных сейсмических материалов 2D и 3D, с минимизацией расхождения амплитудных, фазовых и частотных характеристик сейсмической записи, обусловленных использованием различной регистрирующей аппаратуры и источников возбуждения сейсмических волн, параметров регистрации и схемы наблюдений, предоставление единого решения статических поправок, поля скоростей и амплитудно-фазовой коррекции. Корректный учет имеющихся на площади статических аномалий, связанных с особенностями строения ВЧР; интерпретацию данных ГИС по  параметрическим, поисково-оценочным, разведочным скважинам; прогноз наиболее перспективных ловушек и высокопродуктивных зон в тюменской свите, локализация поисковых объектов, оценка перспективных  ресурсов УВ нефти, прогноз площадного распространения толщин коллекторов и их емкостно-фильтрационных свойств.

Результат работ - геологическая модель тюменской свиты в пределах Территории работ, обоснование подсчетных параметров, подсчет запасов нефти известных залежей, вероятностная оценка локализованных ресурсов нефти, паспорта перспективных объектов, оценка геологических рисков, предложения по геологическому изучению и лицензированию нераспределенного фонда недр. Предложения по рациональному освоению новых залежей нефти.