К оглавлению журнала

УДК 533.98:552.578.2.061.4(571.1+574.1)

©Л.О. Сулейманова, Ф.М. Куанышев, М.Э. Мерсон

Прогноз концентрации УВ в поровом пространстве коллекторов в Западно-Сибирской и Прикаспийской НГП

Л.О. СУЛЕЙМАНОВА (ЗапСибНИГНИ), Ф.М. КУАНЫШЕВ, М.Э. МЕРСОН (КазНИГРИ)

Одной из основных задач количественного прогноза нефтегазоносности является конструирование моделей нефтегазонакопления, описывающих с помощью конкретных количественных характеристик отдельные этапы этого процесса (генерацию, миграцию, перераспределение УВ и др.) в виде аналитических зависимостей. Последние строятся на основании теоретических исследований, а рассчитываются на базе эталонных объектов – наиболее изученных участков разреза, на которых имеется полный набор геолого-геохимических, тектонических, литолого-фациальных и других количественных параметров.

К критериям, которые оказывают решающее влияние на распределение плотности потенциальных ресурсов, относятся такие характеристики как температура недр, мощность оцениваемого нефтегазоносного комплекса (НГК), его песчанистость (глинистость), структура разреза, плотность ловушек, тип ОВ, тектоническая история региона и др. Все эти параметры в комплексе влияют на изменение прогнозируемой величины, характеризующей нефтегазоносность. Обычно в качестве таковой используется плотность запасов на единицу площади. Наши исследования показали, что в тех случаях, когда необходимо анализировать совместно различные по генезису толщи, получать зависимости, единые для НГК и провинций, когда существенно меняются мощности и объемы проницаемых пород в НГК, целесообразнее использовать при выводе регрессионных уравнений величину концентрации УВ на единицу порового пространства вместо плотности на единицу площади. Это позволяет изучать и сопоставлять в основном генетические свойства объектов – генерацию, эмиграцию и др. Такие концентрации были рассчитаны для хорошо изученных участков двух крупнейших НГП – Прикаспийской и Западно-Сибирской.

В пределах Прикаспийской НГП для расчета величины концентрации УВ на единицу порового пространства объема пород (wув) выбраны участки, охватывающие различные структурные и фациальные зоны как с высокими, так и низкими плотностями запасов.

На восточном борту Прикаспийской впадины выделены три эталонных участка, расположенных в пределах структурной седловины, разделяющей Енбекский (Темирский) свод на севере и Жаркомысский на юге. Эталонные участки ЭУ-1 и ЭУ-2 приурочены к полосе развития карбонатов (месторождения Жанажол, Урихтау, Синельниковское, Кожасай, Жанатан), ЭУ-3 – к полосе развития нижнепермских терригенных отложений (месторождения Кенкияк и Бозоба).

В пределах северного борта рассматривается Карачаганакский ЭУ-4, тяготеющий к внутренней части Прикаспийской впадины и содержащий крупную ловушку, связанную с одиночными карбонатными телами.

На юге и юго-востоке Прикаспийской впадины выделены два эталонных участка: ЭУ-5 – в пределах Картон-Тенгизского седиментационного поднятия, включающий месторождения Тенгиз, Королевское и ЭУ-6 на северном склоне Южно-Эмбинского инверсионного поднятия, характеризующий терригенный НГК в стратиграфическом объеме C1v22С2, в его пределах находятся месторождения Тортай и Равнинное с небольшими запасами УВ (табл. 1).

Как видно из табл. 1, удельная концентрация УВ на единицу объема порового пространства пород – более устойчивый параметр по сравнению с плотностью запасов на единицу площади, и поэтому именно он позволяет вести прогноз более надежно.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что на современном уровне изученности подсолевых отложений Прикаспийской впадины для обобщенных региональных оценок можно количественно учесть два основных фактора, предопределяющих изменение концентрации ресурсов в поровом пространстве НГК – коэффициент аномальности пластового давления (Ка) и коэффициент карбонатности разреза (KK). Получены следующие уравнения:

wУВ=0,4KК–7, (1)

w'ув=20Kа-7. (2)

Количественные зависимости процесса нефтегазонакопления в условиях Западно-Сибирской НГП выводились на материалах эталонных объектов, которых в настоящее время насчитывается 93; они сконцентрированы на 40 эталонных участках.

Эталонными объектами охарактеризованы все НГО и НГК региона; диапазон изменения плотностей жидких и газообразных УВ на них довольно широк: от низких значений (10–15 тыс. т/км2) до очень высоких (свыше 900 тыс. т/км2). Такое разнообразие плотностей отражает при нынешнем состоянии изученности территории бурением весь спектр геолого-геохимических условий провинций.

На всех эталонных объектах определены концентрации ресурсов на единицу площади и единицу объема порового пространства коллекторов, а также наборы литологических, тектонических, температурных и геохимических параметров, позволяющих установить количественные закономерности изменения плотностей.

Данные по эталонным объектам Западной Сибири, которые дают возможность сравнить удельные плотности ресурсов УВ на единицу площади и единицу объема порового пространства приведены в табл. 2. В качестве примера выбраны эталоны, характеризующиеся различными фациальными, тектоническими, структурными и другими условиями нефтегазонакопления.

Приведем некоторые их характеристики.

ЭУ-3 расположен в пределах Южно-Ямальского мегавала, включает в себя Малоямальское и Ново-портовское месторождения; на участке выделены три эталонных объекта: в аптском (отложения танопчинской свиты), неокомском и нижне-среднеюрском НГК; в табл. 2 приведен аптский нефтегазо-носный объект.

ЭУ-8 находится в пределах Уренгойского мегавала, на его площади отмечены Уренгойское, Восточно-Уренгойское, Ево-Яхинское и Самбургское месторождения. На участке выделены три эталонных объекта: в сеноманском, в неокомском (в объеме пород валанжина – готерива – бар-рема) и ачимовском НГК (в отложениях берриаса).

ЭУ-12 в тектоническом отношении приурочен к Вэнгапурскому мегавалу; здесь выделены три эталонных объекта: в неокомском, ачимовском и верхнеюрском (в отложениях васюганской свиты) НГК. В пределах эталона расположены Новогоднее, Вэнгапурское и Южно-Вэнгапурское месторождения.

На ЭУ-14 (Березовском) и ЭУ-15 (Шаимском) выделено два юрских эталонных объекта, включающих продуктивные отложения вогулкинской толщи, тюменской свиты и коры выветривания фундамента, объединенных в единый юрский надкомплекс.

ЭУ-16 занимает почти всю площадь Красноленинского свода и включает в себя одноименное месторождение. На участке имеются два эталонных объекта: в аптском (в отложениях викуловской свиты) и нижне-среднеюрском НГК (в отложениях тюменской свиты). Оба объекта продуктивны на нефть.

ЭУ-27 расположен на вершине Вартовского свода, в его состав входят месторождения Самотлорское, Мегионское, Сороминское, Ермаковское, Вартовско-Советское и др. На участке выделено четыре эталонных объекта в сеноманском, неокомском, ачимовском, верхнеюрском НГК (в табл. 2 приведено три). Сеноманский объект включен в массив эталонов как наиболее бедный в генерационном отношении.

Площадь ЭУ-37 охватывает южную оконечность Юганской впадины и граничащую с ней северную часть Демьянского свода. На этом участке расположены Тайлаковское, Урненское и Усановское месторождения. Рассмотрен один эталонный объект в нижне-среднеюрском НГК.

Данные табл. 2 позволяют отметить: 1) меньший разброс в значениях удельных запасов УВ на единицу объема порового пространства пород по сравнению с плотностью на единицу площади; 2) преимущественный рост значений концентраций УВ в объеме порового пространства с увеличением глубины залегания НГК, что связано в большинстве случаев с уплотнением пород и уменьшающейся с глубиной пористостью; 3) зависимость концентрации УВ в пoровом объеме пород от Ka пластового давления, установленная в Прикаспийской НГП, характерна и для ачимовского НГК Западно-Сибирской НГП.

Сопоставляя данные табл. 1 и табл.2, отметим также следующее. Наиболее богатые участки Прикаспийской НГП (ЭУ-1, ЭУ-5) и Западно-Сибирской НГП (ЭУ-8, неоком; ЭУ-27, неоком) имеют близкие значения концентраций УВ на единицу объема порового пространства (сравним: 20–30 в Прикаспии и 15–20 в Западной Сибири), хотя и отличаются по типу пород-коллекторов (карбонаты и терригенные породы). Однако, как видно из табл. 2, участки с высокими плотностями на единицу площади (дув) не всегда обладают высокими концентрациями на единицу объема (например, сеноманский НГК на ЭУ-8), на которые влияют общая мощность коллекторов и их пористость. Объемная концентрация УВ (wув) определяет природные зависимости, обусловленные генетическими свойствами объектов; плотность УВ на единицу площади – потребительская характеристика прогнозных оценок, определяющая критерии использования ресурсов.

Приведем примеры нескольких зависимостей, полученных из расчетов по совокупности эталонных объектов Западной Сибири:

где wув, wж, wг концентрация в единице объема порового пространства пород соответственно SУВ, жидких и газообразных УВ; h и hпес – общая мощность и мощность песчаников в НГТ, м; D – фациальный коэффициент; Тп – температура в подошве НГК, °С; G – тектоническая напряженность, Hп – глубина подошвы НГК; D – геотермический градиент, °С/100 м; Сорг – содержание РОВ в породе, %; l1, L2 – расстояние от ЭУ до центра тяжести и до обрамления бассейна, тыс. км; tп, tKвозраст подошвы и кровли НГК, млн. лет; kc – структурный коэффициент распределения; Ф – отношение концентрации пристан/фитан в нефтях и битумоидах; Z – подъем территории в конце формирования осадочно-породного бассейна, м; m – пористость, доли.

Основные параметры сгруппированы в блоки, отражающие ту или иную сторону процесса нефтегазонакопления. Подробное их описание дано И.И. Нестеровым и В.И. Шпильманом (1987 г.).

Параметры, характеризующие эталонные объекты, были рассчитаны и обобщены в результате работы многочисленных исследовательских групп в ЗапСибНИГНИ и Томском филиале СНИИГГиМСа.

Комплекс работ по установлению количественных закономерностей изменения концентрации ресурсов выполнялся под руководством В.И. Шпильмана.

Таким образом, полученная новая количественная характеристика ресурсов – концентрация УВ на единицу объема порового пространства – позволяет сравнивать генетические свойства нефтегазопроизводящих толщ в разных частях НГП и оценивать распределение потенциальных ресурсов по коллекторам с различными добывными возможностями. Любопытно отметить, что в двух совершенно различных по строению и степени изученности провинциях именно этот новый показатель нефтегазоносности оказался наиболее удобен для расчета количественных закономерностей. Это и позволяет рекомендовать его при исследовании других регионов.

Abstract

The creation of models of oil and gas accumulation and presenting them in the form of analytical relationships is one of the main tasks of the quantitative prediction of petroleum potential. The analytical relationships can be calculated on the basis of the reference objects of the most studied portions of the section. Hydrocarbon resource density per unit area is generally used as a predictable value characterizing petroleum potential. The investigations carried out by ZapSibNIGNI have shown that in some cases, when deducing regressive equations it is reasonable to use the amount of the concentration of hydrocarbons in the unit of the pore space of rocks which allows a comparison of genetic properties of oil-and gas-prone strata. The dependences using these characteristics have been calculated based on the data for reference areas in the Precaspian and Western Siberian provinces.

Таблица 1

Сопоставление плотностей УВ на единицу площади и единицу объема перового пространства пород по эталонным объектам Прикаспийской НГП

Эталонный участок

НГК

Общая мощность НГК, м

Глубина кровли НГК, м

Плотность структур, км /км

Пористость, %

Kа

Kк

Удельные запасы УВ

по площади, тыс. т/км2

по объему порового пространства, кг/м3

1

C1v12-C2

600–800

3300–3360

0,20

10

1,3

0,7

1400

20

2

С2– С3

400–600

2600–2780

0,14

11

1,3

0,7

315

19

3

P1a – аr

400–600

3700–3800

0,10

10–20

––

0

55

9

4

С12

800

3700–4300

0,15

10

1,5

1,0

835

33

5

С1С2

1500

4000–4400

0,20

10

2,0

1,0

1850

33

6

C1v22-C2

400–500

2800–3300

0,07

10–12

1,0

0

24

13

Таблица 2

Сопоставление плотностей УВ на единицу площади и единицу объема порового пространства по эталонным объектам Западно-Сибирской НГП

Эталонный участок

НГК

Глубина залегания кровли, м

Общая мощность, м

Песчанистость, %

Пористость, %

Удельные запасы на единицу площади

Удельные запасы на единицу порового пространства

жидких УВ, тыс.т/км2

газообразных УВ, млн.м3/км2

SУВ, тыс. т/ км2

жидких УВ, кг/м3

газообразных УВ, тыс м33

SУВ, кг/м3

3

Аптский

1300

720

42

20

21

6

27

0,35

0,1

0,45

8

Сеноманский

1040

1500

53

30

0,5

970

970

4

4

8

Неокомский

2570

800

44

20

430

560

990

6

8

14

8

Ачимовский

3750

40

62

18

80

100

180

18

22

40

12

Неокомский

2490

220

18

20

94

13

107

12

2

14

12

Ачимовский

2860

70

28

17

24

4

28

7

1

8

12

Верхнеюрский

2980

35

28

16

42

6

48

26

4

30

14

Юрский

1400

20

40

21

0,02

3,8

3,8

0,01

2,3

2,3

15

1820

30

50

18

33,8

3,4

38,2

12,5

1,2

13,7

16

Аптский

1500

220

66

27

84

2

86

2

_

2

16

Нижне-среднеюрский

2500

1200

21

14

154

27

181

44

8

52

27

Сеноманский

1000

700

53

30

0,2

0,2

_

_

_

27

Неокомский

1730

600

43

24

1120

90

1210

18

1,4

19,4

27

Ачимовский

2400

70

43

16

7

1

8

1,5

0,2

1,7

37

Нижне-среднеюрский

2950

60

42

17

250

6

256

60

1,4

61,4