Регистрация / Вход
Прислать материал

Комплексное исследование Баженовской свиты: оценка характеристик залежей углеводородов и перспективных технологий их разработки

Номер контракта: 14.581.21.0008

Руководитель: Ерофеев Артем Александрович

Должность руководителя:

Докладчик: Ерофеев Артем Александрович, Руководитель исследовательской группы

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Организация докладчика: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:

Цель проекта:
Целью проекта является комплексное изучение залежей углеводородов Баженовской свиты (геология, литология, геохимия, пластовые условия, содержание и свойства углеводородов, петрофизические свойства пород) и создание на данной основе моделей, баз данных и методических рекомендаций для обеспечения технологий разведки, оценки запасов и разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов Баженовской свиты (БС).

Основные планируемые результаты проекта:
В результате реализации проекта должны быть разработаны геологические, гидродинамические и геомеханические компьютерные трехмерные (3D) модели залежей, базы данных ключевых параметров этих моделей, проекты методических рекомендаций в обеспечение технологий разведки, оценки запасов и разработки месторождений углеводородов БС, разработаны физико-математические гидродинамические и геомеханические модели, описывающие технологии разработки БС, а также выполнена программная реализация соответствующих им вычислительных алгоритмов.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Краткая характеристика создаваемой научно-технической продукции:
1. Программы исследований и проекты методик литолого-петрофизических исследований разрабатываются исходя из специфических характеристик БС, включая высокую неоднородность, высокое содержание органического вещества (керогена), ультра низкую проницаемость отдельных пропластков, высокие значения пластовых температур.
2. Проекты методики литофациального анализа отложений БС включают следующие методические приемы: седиментологический анализ керна, определение минерального состава, выделение типовых разрезов, циклостратиграфический анализ, картирование литофациальных зон.
3. Проекты методик стандартных и специальных исследований керна учитывают особенности состава и строения пород БС, включают методики для каждого из видов анализа керна, включая анализ фильтрационно-емкостных свойств, химического и минерального состава, структуры порового пространства, электромагнитных, и тепловых свойств. Особое внимание уделяется методикам изучения фильтрационно-емкостных свойств, в том числе анализу пустотного пространства пород с использованием методов, позволяющих учесть вклад пор минеральной матрицы и керогена с характерным размером от 10 нанометров до 1 микрона.
4. Проекты методик, рекомендации, программы исследований, физические и математические модели залежей создаются с учетом терминологии и подходов, используемых в нормативных документах, регламентирующих разведку, разработку, построение моделей газонефтяных месторождений.
5. Рекомендации по геофизическим исследованиям в скважинах и методам выделения нефтеотдающих интервалов по комплексу литолого-петрофизических и геофизических данных на базе интерпретационных петрофизических моделей для стандартного и расширенного комплекса ГИС для отложений БС создаются в развитие подходов, заложенных в существующей нормативной документации.
6. Проект методики подсчета запасов углеводородов отложений БС должен учитывать нетрадиционный состав пород БС: принципиально отличные от традиционных коллекторов типы порового пространства; наличие изолированных пор как между отдельными составляющими твердой фазы, так и внутри некоторых компонент, нефтегенерационные свойства. Проект методики должен быть разработан с учетом и в развитие существующей нормативной документации.
7. Разрабатываемые математические модели и специализированное программное обеспечение для моделирования геомеханических и гидродинамических пластовых процессов с целью выбора оптимальных параметров разработки месторождений углеводородов БС учитывает геомеханические процессы, особенности фильтрации в низкопроницаемых коллекторах, петрофизические свойства и структру порового пространства пород БС, сильную вертикальную неоднородность пласта.
8. Экспериментальное и математическое моделирование добычи углеводородов БС при альтернативных методах воздействия на пласт проводится для оценки потенциальной эффективности применяемых методов и включать рассмотрение закачку CO2, закачку воздуха высокого давления (термогазовый метод) и другие возможные сценарии.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты проекта применимы в области проектирования разработки сланцевых нефтяных месторождений в отложениях Баженовской свиты. Планируется получение в ходе выполнения проекта математических и компьютерных моделей пластовых процессов в залежах Баженовской свиты, включая бассейновое моделирование, гидродинамическое моделирование, геомеханическое моделирование, создание моделей разработки месторождений Баженовской свиты с применением многостадийного гидроразрыва пласта, физико-химических, тепловых и других методов воздействия на пласт. Математические и компьютерные модели могут быть использованы при подсчете запасов, оценке эффективности различных технологий добычи и соответствующих им коэффициентов извлечения нефти, оценке рентабельности технологий добычи, разработке критериев ранжирования территорий залегания Баженовской свиты по степени рентабельности добычи углеводородов.
Проведение предварительных испытаний, мероприятий по освоению и внедрению разработанных технологических решений (проекты методик литолого-петрофизических исследований, методика подсчета запасов, оптимизированный комплекс методов геофизического исследования скважин, включающий методы интерпретации данных с целью выделения продуктивных интервалов, специализированное программное обеспечение для моделирования и оптимизации разработки) в режиме сравнения с подходами, используемыми в профильных компаниях, позволит повысить качество и достоверность оценки запасов, определения свойств пород и флюидов залежей Баженовской свиты.
Реализованные вычислительные алгоритмы, описывающие гидродинамические и геомеханические процессы, позволят провести оптимизацию параметров технологии ГРП на горизонтальных скважинах.


Текущие результаты проекта:
1) Предложены и опробованы методики:
• определения минерально-компонентного состава пород;
• оценки фильтрационно-емкостных свойств;
• исследования нефтей и битумоидов;
• выявления связи углеводородов и гетероатомных соединений с поверхностью твердой фазы;
• измерения элементного состава пород;
• интерпретации распределений концентраций элементов и содержания минералов;
• построения интерпретационной петрофизической модели;
• использования петрофизической модели для интерпретации стандартного и расширенных комплексов геофизических исследований.
2) Для оценки латеральной изменчивости пород начато формирование базы данных по площади распространения отложений Баженовской свиты.
3) В результате выполнения литологических исследований керна скважин Южно-Приобского месторождения охарактеризована неоднородность строения породы Баженовской свиты:
• Определены текстурные, структурные и минералогические особенности для понимания степени неоднородности пород;
• Зафиксированы интервалы наиболее подверженные к образованию техногенной трещиноватости, свидетельствующей о хрупкости пород и потенциальной перспективности ГРП в этих интервалах;
• Выделены субвертикальные потенциально тектонические трещины, создающие предпосылки для существования трещинной проницаемости пласта;
• Проведена литотипизация пород Баженовской свиты с целью выделения потенциально перспективных интервалов. В разрезе Баженовской свиты выделены 2 группы потенциально-перспективных типов породы: проводники (Кпр ~ 1 мД, Кп ~1-2 %), контейнеры (Кпр ~0.01 мД, Кп ~10 %);
• Выполнено макрокомпонентное моделирование, характеризующее текстурно-структурные особенности пород. Определено процентное содержание минеральных составляющих пород, соответствующих различным литотипам для дифференциации разреза методом ГИС;
• Охарактеризованы микропустоты пород (ячеистые пустоты в кремнисто-керогеновой массе от 1 до 5 микрон, щелевидные пустоты 40х10 микрон, изометричные поры 20х25 микрон, пустоты в фосфатовых прослоях примерно 5 микрон).
4) При выполнения петрофизических и геохимических исследований керна скважин Южно-Приобского месторождения получены следующие результаты:
• Исследованы физико-химические свойства образцов Баженовской свиты для выбора способа эксплуатации месторождений;
• Выявлена связь нефтегазонасыщенности и окислительно-восстановительного потенциала неэкстрагированного керна, что определяет критерии поиска перспективных зон по восстановлению фациально-генетических характеристик обстановки осадконакопления;
• Выявлена зависимость коэффициента гидрофобности пород (0.05-0.8 д.ед) от содержания органического вещества (2-27 %) для моделирования закачки флюидов (например, жидкости ГРП);
• Проведен количественный анализ структуры пустотного пространства методами рентгеновской и ионной микроскопии с целью определения емкостных свойств. Установлено наличие пустотного пространства между кристаллами пирита, потенциально содержащее мобильные углеводороды. На стадии катагенеза МК3-МК4 структура керогена пористая, размер пор 0.02-2 мкм, пористость керогена 23%, связанность пор более 75%. На стадии катагенеза МК1-МК2 кероген не пористый или содержит несвязные поры размером менее 200 нм;
• Созданы трехмерные цифровые модели пустотного пространства;
• Исследован геохимический состав, тепловые свойства, анизотропия и неоднородность для выбора способа эксплуатации месторождений;
• Определен химический состав керогена для изучения потенциала тепловых методов воздействия;
• Зарегистрированы значительные вариации тепловой анизотропии пород Баженовской свиты и высокая тепловая неоднородность, которые в дальнейшем позволят характеризовать разрез по ряду петрофизических параметров (проницаемость, механические свойства);
5) В результате выполнения работ по подбору и тестированию химических реагентов для технологий интенсификации добычи нефти изучены возможности стандартных химических реагентов:
• Исследованы и предложены типы жидкостей разрыва, применимые для условий Баженовской свиты: маловязкие жидкости на водной основе (линейный полисахаридный гель), средне- и высоковязкие сшитые полисахаридные гели на водной основе, маловязкие жидкости на углеводородной основе;
• Исследованы технологические и эксплуатационные свойства жидкости ГРП для определения оптимальных рецептур составов. Определен перечень ключевых свойств разрабатываемых жидкостей: стандартные свойства (термическая стабильность, вязкость, потери давления на трение, способность транспортировать проппант), особые свойства (инертность к глинистым материалам, совместимость с породой и флюидом, деструкция и очистка трещины);
• Исследованы основные характеристики жидкостей разрыва для создания модели трещины. Определены зависимости изменения реологических параметров жидкостей ГРП от времени и температуры (коэффициент неньютоновского поведения, коэффициент консистентности). Определены коэффициенты утечек с кольматацией СL и мгновенных утечек Sp.
6) В результате работ по комплексному геомеханическому, гидродинамическому моделированию предложены:
• Подходы для моделирования развития трещин: определен критерий инициирования трещины в условиях напряженно-деформированного состояния породы – трещинностойкость, траектория трещин определяется по критерию максимальных растягивающих напряжений у конца трещины, учитывается одновременный и последовательный рост системы криволинейных трещин в трехмерном пространстве;
• Модели для описания течения жидкости ГРП в трещине: простая модель – приближение смазочного слоя (ньютоновская жидкость), модель с неньютоновской реологией жидкости, модель Хаммонда (учет перемещения проппанта в трещине);
• Модели фильтрации для различных свойств вмещающей среды: закон Дарси, учет геомеханики (влияние внешнего давления на проницаемость), неньютоновская реология флюида, двухфазная модель фильтрации.
7) В результате работ по моделированию альтернативных методов разработки Баженовской свиты разработаны предпосылки для физико-математических моделей закачки СО2, воздуха и теплового воздействия, запланированы эксперименты:
• Выполнено структурирование конечной физико-математической модели с целью выявления ключевых параметров (линейная трехфазная фильтрация в трещиновато-пористом скелете с учетом геомеханических, абсорбционных эффектов и других отклонений от закона Дарси (в т.ч. Кнудсеновской диффузии), учет химичеких реакций);
• Разработан подход к описанию трещиноватых сред. На основе анализа существующих подходов для описания трещиноватости выбрана модель мультипористости на микро- и наномасштабах с явным определением необходимых передаточных функций. Калибровка передаточных функций осуществляется на решениях многофазной многокомпонентной модели деформации породы с учетом фильтрации, хим. реакций и процессов трещинообразования. Определение эмпирических констант будет проводиться в ходе экспериментов;
• Выполнено планирование экспериментов, моделирующих закачку СО2 и тепловое воздействие на пласт. Разработаны технические требования к экспериментальному оборудованию для геохимических и теплофизических исследований. Разработаны схемы проведения экспериментов, проектная документация программно-измерительного комплекса;
• При постановке задач математического моделирования теплового воздействия на пласт рассмотрена модель многофазной многокомпонентной фильтрации углеводородов в пласте с учетом композиционных и термических эффектов, которая может быть использована при моделировании процессов разработки нефтегазовых месторождений с учетом основных особенностей и специфики залежей в отложениях Баженовской свиты.