logo1-color

Опыт оценки геофильтрационной неоднородности разреза апт-альб-сеноманского водоносного комплекса Западно-Сибирского артезианского бассейна

Автор: Палкин С.В., Палкин К.С.


 

В статье рассматривается обоснование геофильтрационной схематизации для использования при подсчете запасов с целью обеспечения заводнения нефтепродуктивных пластов в системах поддержания пластового давления (ППД) Южно-Удмуртского нефтяного промысла. Раскрывается геологическое строение и гидрогеологические условия этого участка. Дается технология обработки каротажных диаграмм по методу самопроизвольной поляризации (метод СП), для определения коллекторских свойств пластов, с использованием программы «SP-XP», разработаной в ЗАО «ГИДЭК». Проведен анализ полученных результатов и геофильтрационная схематизация апт-альб-сеноманского водоносного комплекса (ААС ВК). Ключевые слова: Западно-Сибирский артезианский бассейн, апт-альб-сеноманский водоносный комплекс, покурская свита, геофизические исследования в скважинах, геофильтрационная схематизация.

Разработка нефтяных месторождений Западной Сибири сейчас практически везде ведется с применением систем поддержания пластового давления, рабочим агентом в которых часто используются минерализованные воды апт-альб-сеноманских (нижний-верхний мел) терригенных отложений. Эти же отложения широко используются и для закачки (захоронения) в них излишков нефтяных подтоварных вод, промышленных и хозяйственно-бытовых стоков на нефтяных и газовых промыслах, а также в населенных пунктах региона.

Для решения задач по оценке запасов подземных вод из апт-альб-сеноманской толщи и по захоронению в этот стратон различных стоков определяющее значение имеет исследование его геофильтрационного строения.

Апт-альб-сеноманские отложения, относятся к верхнемезозойско-нижнекайнозойскому структурно-формационному комплексу Западно-Сибирской платформы. При суммарной мощности 800-1200 метров характерной их чертой является чередование терригенных континентальных и регрессивных мелководно-морских осадков с существенно глинистыми трансгрессивными осадками открытого морского бассейна. В гидрогеологическом отношении они образуют одноименный водоносный комплекс (ААС ВК), залегающий в нижней гидродинамической зоне Западно-Сибирского артезианского бассейна (рис. 1). В Пуровском районе ЯНАО этот водоносный комплекс залегает в интервале глубин от 900-1000 до 2000-2100 метров. Его кровля контролируется подошвой мощного регионального водоупора (P2-K1), представленного в нижней своей части плотными глинами кузнецовской свиты, который надежно отделяет его от зоны пресных вод в залегающих выше палеогеновых и четвертичных отложениях. Подошва комплекса устанавливается по однородным глинистым отложениям, датируемых баррем-нижним аптом, которые отделяют ААС ВК от нижезалегающего неоком-юрского нефтеводоносного комплекса. В соответствии с условиями залегания ААС ВК является регионально развитым напорным коллектором, содержащим минерализованные хлоридно-натриевые воды. В соответствии со схемой районирования апт-альб-сеноманских отложений Западной Сибири («Легенда Тюменско-Салехардской подсерии Западно-Сибирской серии листов Госгеолкарты масштаба 1 : 200 000», 1998 г) Пуровский район ЯНАО входит в Омско-Ларьякскую литолого-фациальную зону с преимущественным развитием в них глинисто-песчаных отложений покурской свиты.

statia-19-ris-1

В рассматриваемом районе геологический разрез покурской свиты является здесь в литологическом отношении сложно-слоистым: существенно песчаные интервалы перемежаются с менее песчаными и глинистыми; причем, даже значительные по мощности (10-20 и более метров) слои не всегда прослеживаются по площади участка, выклиниваясь и замещаясь на менее песчанистые в разрезах даже соседних скважин (при расстояниях между ними около 1 км). Такое строение свиты, будучи обусловленным условиями осадконакопления в нижне-верхнемеловое время, определяет и сложную коррелируемость данных ГИС ПС по различным скважинным пересечениям (рис. 2). Вместе с тем по ним достаточно уверенно устанавливается наличие в разрезе значительного количества существенно песчаных интервалов (горизонтов).

statia-19-ris-2

Ранее разработанные и широко применяемые на территории ХМАО и ЯНАО специальные методы обработки каротажных диаграмм по методу ПС (ВНИИнефть, НИИГиГ, ГИДЭК) позволяют не только литологически расчленить разрез K1-2pk на качественном уровне, но и количественно охарактеризовать его коллекторские свойства, включая их изменчивость по разрезу [1].

Используемый метод обработки цифровых данных по методу самопроизвольной поляризации основан на установлении эмпирической зависимости aсп от пористости и коэффициента проницаемости пород, определяемых лабораторным путём. Для территории развития покурской свиты в ХМАО такие зависимости были получены по данным многочисленных сопоставлений результатов ГИС и лабораторных исследований керна, а также данных гидродинамических исследований в скважинах. На основании изучения этих данных была выведена эмпирическая зависимость для расчёта пористости в виде:

Кп = 27,8αсп + 6.76                                                   (1)

а для расчёта коэффициента проницаемости в виде:

ln(Кпр) = 13,662αсп – 6,21                                        (2)

При этом получаемая расчётная величина коэффициента проницаемости измеряется в размерности мД (миллидарси) или 10-15 м2.

В 2003-2004 г.г. ЗАО «ГИДЭК» (Ершов Г.Е.) было предложено проводить интерпретацию цифрового каротажа по методу СП с помощью программы “PS-XP”. Программа реализована в формате СУБД MS Access XP для обеспечения передачи результатов ГИС в общую базу данных. Алгоритм программы предусматривает экспорт цифровых данных каротажа СП из файлов формата MS Excel, просмотр кривых ГИС, возможность учета искривления ствола скважин (пересчет глубин на вертикальную ось), обеспечивает поиск и выбор максимальных и минимальных значений Eсп в выбранных интервалах для определения «линии глин» и значений Есп опорного слоя, назначение расчетных интервалов для выбора Еоп, а также автоматическое введение температурной поправки и др. Для объектов Пуровского района ЯНАО она была использована при оценке запасов минерализации вод в ААС ВК на Спорышевском месторождении; определение Кпр в этом случае выполнялось по зависимости (1) при αсп>0.7 и данные значимого интервала L>1м.

По рассматриваемому нами объекту специализированная обработка каротажных диаграмм, с использованием отмеченного выше метода, была выполнена по шести водозаборным (№№ 1 Вз, 2 Вз, 3 Вз, 4 Вз, 5 Вз и 6 Вз) скважинам, из которых уже производится и будет производится в дальнейшем добыча минерализованных вод. Представленные недропользователем фактические данные ГИС (цифровой формат «Las») хорошего качества. По каждой из водозаборных скважин эффективная мощность (Мэф) и коэффициент проницаемости (Кпр) были определены только для слоев (интервалов), где соблюдалось условие αсп≥0,7, а толщина была не менее 1м.

Полученные «первичные» данные по каждой скважине были затем сгруппированы в 50-метровые интервалы, по которым вычислены осредененные значение эффективной мощности (Мэф), произведение Мэф * Кпр и Кпр (по Мэф). По рассматриваемому участку полученная «матрица» для шести скважин представлена в таблице 1, в которой, как конечный итог, для каждого 50-метрового интервала получено среднеарифметическое из обработанной выборки значение эффективной мощности (м и %%), произведение эффективной мощности на коэффициент проницаемости (м*Д), а также значение последнего по эффективной мощности в целом по водозаборному участку.

Указанное иллюстрируется на рисунке 3. В левой его половине представлены эпюры   распределения   по разрезу покурской свиты значений Мэф («песчанистости»), произведение Мэф * Кпр(м*Д), а также Кпр, вычисленного по эффективной мощности (Кэпр, дарси). Именно по этой «эпюре» можно достаточно обоснованно расчленить разрез ААС ВК на «макро-слои» (горизонты). Дальнейшая обработка (правая часть рис. 3) проводилась для определения значений коэффициента фильтрации выделенных укрупненных геофильтрационных элементов разреза, что необходимо для обоснования и проведения последующих гидродинамических расчетов.

statia-19-ris-3

Известно, что коэффициент проницаемости (Кпр) и коэффициент фильтрации (Кф) связаны между собой следующей зависимостью:

statia-19-form-1, где

statia-19-form-2, в которой statia-19-form-4- плотность воды, при определенной минерализации, г/дм3, а statia-19-form-5- ее вязкость при определенной температуре, с-пуаз.

Пересчет коэффициента проницаемости в коэффициент фильтрации по выше приведенной формуле показывает изменение последнего по разрезу водозаборного участка в пределах от 0,15 до 0,67 м/сутки (по укрупненным горизонтам) – рис. 3.

На основе такого геофильтрационного расчленения, покурский коллектор в интервале глубин от 1100 до 2100 метров («геологическая» мощность) был схематизирован в виде четырёх различных по геофильтрационным параметрам водоносных горизонтов: два из них (первый и третий сверху) с относительно низкими (0,11 и 0,12 Д), а два других (второй и четвёртый сверху) – с лучшими (0,25 и 0,29 Д) по проницаемости свойствами. В соответствии с результатами проведенных вычислений суммарная водопроводимость разреза покурского коллектора на водозаборном участке оценивается равной: km=(0.15х15.7)+(0.42х93.63)+(0.22+84.54)+(0.67х70.2)=107 м2/сутки при средневзвешанном эффективном коэффициенте фильтрации пород разреза Кф=107/264=0.41 м/сутки.

В соответствии с изложенным выше разрез апт-альб-сеноманского ВК на данном объекте можно схематизировать (для последующих расчётов производительности водозабора) в двух вариантах:

Первый. В виде однопластового коллектора с водопроводимостью km=107 м2/сутки, который соответствует условиям его вскрытия совершенными скважинами (то есть на всю мощность в интервале глубин 1100-2100 метров), что примерно отвечает паспортным характеристикам большинства из фактически созданных водозаборных скважин.

Второй. В виде n-пластовой системы, где выделяется так называемый рабочий горизонт (пласт), обычно обладающий наилучшими (наивысшими) значениями песчанистости (Мэф, %) и проницаемости (фильтрации). Для этого варианта, согласно рисунку 3, очевидным является выбор в качестве рабочего пласта интервала ВК от 1250 до 1550 м. Он, обладая достаточно высоким Кф (0.42 м/сутки), находится на меньшей глубине и, следовательно, каптаж его ресурсов возможен менее глубокими скважинами (рис. 3).

Расчет водозабора на основе представленной геофильтрационной модели показал результат, совпадающий с данными 3-годичной опытно-промышленной эксплуатации водозабора. Это позволило выполнить прогноз его работы со значительно большей (в 1.5-2.0 раза) производительностью на последующий длительный срок эксплуатации водозабора.

Использованный прием геофильтрационного расчленения разреза мощного покурского коллектора позволяет не только обосновать расчетную модель на подобных объектах изучения ААС ВК, но и выделить в его разрезе оптимальные интервалы, например, для закачки промстоков. Кроме того, на основе этого можно существенно оптимизировать конструкции водозаборных (и поглощающих) скважин, создавая их рабочие части в интервалах максимальной проницаемости (фильтрации). Расчеты показывают, что для их успешной работы достаточно создать фильтровую часть скважины длиной всего около 100 метров, что значительно меньше применяемой сейчас на практике, когда перфорируются интервалы длинной несколько сотен метров. существенно может быть сокращена, в ряде случаев, и глубина водозаборных скважин.

 

Литература

  1. Ершов Г.Е., Палкин С.С., Фортыгин А.В. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод на отдельных участках нефтяных месторождений с использованием постоянно-действующих моделей. Разведка и Охрана Недр. М., Недра, 2005.