Промысловая классификация трещиноватых коллекторов кристаллического фундамента
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Георесурсы / Georesursy 2021. Т. 23. № 3. С. 90–98
Оригинальная статья
DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2021.3.12 УДК 552.578.2:622.276
Промысловая классификация трещиноватых коллекторов
кристаллического фундамента
А.И. Щекин, В.А. Васильев, А.С. Николайченко, А.В. Коломийцев*
Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия
Разработка нефтяных и газовых залежей в трещиноватых коллекторах сопряжена с определенными рисками,
обусловленными особенностями геологического строения. Классификация и идентификация трещин в коллек-
торах является первостепенной задачей и позволяет оценить влияние как трещинных систем, так и матричных
блоков на показатели разработки месторождений.
В статье представлены результаты статистического и качественного анализа влияния систем трещин и
трещинной неоднородности с целью классификации коллекторов в гранитоидах кристаллического фундамента
на примере месторождений Белый Тигр (Bach Ho) и Дракон (Rong), расположенных на южном шельфе Южно-
Китайского моря (Вьетнам). Промысловая классификация трещиноватых коллекторов основана на резком раз-
личии показателей по скважинам в пределах месторождения, вследствие проявления трещинной неоднородности.
Для решения поставленных задач в статье проведено построение и анализ формы графиков распределения
параметров работы скважин (продуктивность, дебиты, накопленные показатели и др.), а также кривых Лоренца.
По результатам исследований все рассматриваемые объекты характеризуются асимметричной формой кривых
распределения, что указывает на значительное влияние трещиноватости.
По рассчитанным значениям коэффициента влияния трещин установлено, что трещиноватые коллектора
фундамента, в первом приближении, относятся ко 2 типу, что не согласуется с ранними работами по фунда-
менту, в которых породы классифицированы по 1 типу коллектора. Такое противоречие объясняется тем, что
системы микротрещин и блоковая низкопроницаемая часть проявляют свойства матрицы, но не являются ею в
полной мере. В статье предложено эту часть коллектора назвать «псевдоматрицей». При доминировании в раз-
резе макротрещин горные породы фундамента идентифицируются трещиноватым коллектором 1 типа, но при
преобладании в пустотном пространстве систем микротрещин («псевдоматрица») в отдельных его частях могут
проявлять свойства коллекторов по 2 типу, формируя смешанный тип трещиноватых коллекторов.
Ключевые слова: кристаллический фундамент, гранитоиды, трещиноватые коллектора, классификация
трещиноватых коллекторов, коэффициент влияния трещин, кривая Лоренца
Для цитирования: Щекин А.И., Васильев В.А., Николайченко А.С., Коломийцев А.В. (2021). Промысловая
классификация трещиноватых коллекторов кристаллического фундамента. Георесурсы, 23(3), c. 90–98. DOI:
https://doi.org/10.18599/grs.2021.3.12
Введение первостепенной задачей еще на этапе разведки и под-
Разработка нефтяных и газовых залежей в трещинова- счета запасов.
тых коллекторах сопряжена с определенными рисками, об- Некоторые коллекторы с естественной трещиновато-
условленными особенностями геологического строения. стью проявляют себя при появлении аварийных ситуаций
Так, наличие трещин является критическим фактором, с в начале разбуривания месторождения. В других случаях
которым связаны такие основные проблемы разработки последствия влияния трещин могут быть очевидными,
трещиноватых коллекторов, как высокие темпы падения когда отклонение проектных показателей извлечения угле-
добычи, высокие риски обводнения скважин по системам водородов значительно превысит допустимые пределы. На
трещин, сложность определения распределения запасов, практике полученные данные по наличию естественной
контролируемые распределением систем трещин и др. трещиноватости горных пород могут быть неоднозначны-
При этом вероятность возникновения рисков при разра- ми, что приводит к дополнительному риску разработки
ботке таких месторождений может наблюдаться на любых таких месторождений.
стадиях их освоения, включая бурение, заканчивание Трещиноватые коллекторы с естественной трещи-
и эксплуатацию скважин, а также планы по внедрению новатостью характеризуются системой параметров,
методов увеличения нефтеотдачи. По мнению многих ис- которые сложно спроектировать и предсказать. Геолого-
следователей, при разработке трещиноватых коллекторов геофизические и сейсмические методы исследования
определение типа коллектора и влияние систем трещин трещиноватых коллекторов позволяют частично смоде-
на продуктивность и показатели разработки является лировать геологическое строение и распределение систем
трещин в объеме залежей. Лабораторные исследования на
керне в трещинных коллекторах, напротив, по причине
*
Ответственный автор: Андрей Викторович Коломийцев неполного выноса коллекторов, именно с трещинным
e-mail: kolomiecev94@mail.ru пустотным пространством, оценивают только блоко-
© 2021 Коллектив авторов вую низкопроницаемую часть коллекторов. Трещины
90 GEORESURSY www.geors.ruПромысловая классификация трещиноватых коллекторов… А.И. Щекин, В.А. Васильев, А.С. Николайченко, А.В. Коломийцев
практически всегда будут отличаться недостаточным
уровнем изученности. ВЬЕТНАМ
В этой связи, актуальным становится применение .
Хошимин
таких методов, которые наравне с геолого-геофизически- Рубин
О-в Фукуи
ми методами, дают возможность определить не только Черный лев
Топаз
влияние как трещинных систем, так и матричных блоков Вунгтау
Изумруд
на фильтрационно-емкостные свойства коллектора, но Заря
и степень взаимодействия между этими системами. Для
решения таких задач разработаны различные промысло- Кыулонгская впадина
Белый Тигр
вые и статистические методы идентификации и класси-
фикации трещин в коллекторах. Данные методы изучения Дракон
трещиноватых коллекторов основаны на резком различии
показателей по скважинам на месторождении, вследствие
неоднородности фильтрационно-емкостных свойств, об- Южно-Коншонская
условленных распределением трещинных систем. впадина
Исследование влияния трещинных систем на дина-
О-в Коншон
мику добычи и коэффициент извлечения углеводородов
целесообразно проводить на примере месторождений с Рис. 1. Схема расположения основных месторождений в Кыу-
длительной историей разработки. Изучение опыта осво- лонгской впадине
ения месторождений углеводородов в трещиноватых кол- трещин, и проектные решения по разработке месторожде-
лекторах позволит сформировать базу «лучших практик» ния постоянно обновлялись и подвергались пересмотру.
для последующего использования их в качестве аналогов Коллекторы углеводородов на месторождении БТ от-
на более сложных по геологическому строению объектах. носятся к кристаллическим магматическим породам, в
Одним из таких месторождений-аналогов, находящимся первую очередь, к гранитоидам и их корам выветривания.
на заключительной стадии разработки, где пустотное про- На формирование пустотного пространства горных пород
странство сформировано различными системами трещин фундамента оказали влияние тектонические и метамор-
тектонического происхождения, является крупное место- фические процессы с образованием и локализацией раз-
рождение Белый Тигр в гранитоидах докайнозойского личных систем трещин и их геометрических параметров.
кристаллического фундамента. Данные факторы и объясняют, в конечном итоге, значи-
С целью классификации трещиноватых коллекторов в тельную трещинную неоднородность пород с неравно-
гранитоидах кристаллического фундамента в данной ста- мерным распределением запасов в их объеме и резкие
тье приводятся результаты статистических и качественных различия параметров скважин по производительности.
методов анализа влияния систем трещин и трещинной Анализ различных источников (Шустер и др., 2003;
неоднородности применительно к месторождениям Белый Поспелов, 2005; Чан, 2008; Тиаб, Доналдсон, 2009; Нгуен,
Тигр (Bach Ho) и Дракон (Rong). Для решения поставлен- 2013) показал, что, несмотря на завершающую стадию
ных задач в статье выполнено построение и анализ формы разработки месторождения, на данный момент отсутству-
графиков распределения параметров работы скважин ет единая точка зрения о характере пустотного простран-
(продуктивность, дебиты, накопленные показатели и др.), ства фундамента, а также об изучении и выделении зон
а также кривых Лоренца. трещиноватости в массиве горных пород. Тем не менее,
большинство авторов сходится во мнении о превалирую-
Трещиноватые коллектора фундамента на щем влиянии систем трещин, по сравнению с остальной
месторождении Белый Тигр блоковой низкопроницаемой частью (матрицей). Часто
Месторождение Белый Тигр (БТ) приурочено к коллектор фундамента БТ относят к трещинно-каверно-
Кыулонгскому бассейну (рис. 1), протянувшемуся вому (редко к трещинно-порово-каверновому) или просто
вдоль южного побережья Вьетнама на шельфе Южно- к трещиноватому (трещинному) типу.
Китайского моря. Здесь открыта и введена в разработку В результате воздействия вторичных процессов в
группа аналогичных месторождений (Дракон, Заря (Rang гранитоидах фундамента развиты три типа пустотности
Dong), Черный Лев (Su Tu Den) и др.), но гораздо меньших (Поспелов, 2005; Чан, 2008; Нгуен, 2013), определяющие
по запасам, чем месторождение БТ. их фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС):
При отсутствии прямых аналогов подобных залежей в 1. Трещинная – коллектора имеют хорошо развитые
мировой практике за основу для исследования структуры системы микро- и макротрещин, как правило, этим зонам
пустотного пространства и проектирования показателей соответствуют высокие ФЕС;
разработки фундамента на месторождении БТ были взяты 2. Трещинно-каверновая – пустотное пространство
трещиноватые коллектора в карбонатных породах. В связи коллекторов представлено различного размера кавернами,
с этим, проектирование такого уникального месторожде- микротрещинами, в той или иной степени связанными
ния, как БТ, проводилось в несколько этапов, поскольку между собой и имеющими пониженные ФЕС;
обосновать максимально эффективную систему его раз- 3. Блоковая – характеризуется первичными межкри-
работки на начальной стадии практически невозможно сталлическими и отдельными микротрещинами и пусто-
(Горшенев и др., 2008). тами, проницаемость в блоках практически отсутствует.
По результатам бурения скважин геологическая мо- По результатам лабораторных исследований керна
дель залежи в фундаменте, учитывающая распределение (Чан, 2008) газопроницаемость отдельных образцов
www.geors.ru 91Георесурсы / Georesursy 2021. Т. 23. № 3. С. 90–98
трещиноватых гранитов может достигать единиц Дарси, • терригенный материал вторичного происхождения
уменьшаясь по блоковой части до 1 мД. Среднее значение (алевритовые и пелитовые фракции).
коэффициента проницаемости для фундамента варьиру- Активное проявление процессов цеолитизации пород
ется в пределах от 0,2 до 226 мД. Исследование апертуры с образованием «залеченных трещин» привело к форми-
трещин показало, что около 80 % из них характеризуются рованию в фундаменте гидродинамически несвязанных
низкими значениями (≤ 0,1 см) и относятся к системам зон. Чаще всего, такие системы трещин встречаются на
микротрещин, остальные трещины имеют апертуру до Северном блоке месторождения БТ, что и является резуль-
1 см и более. По данным петрографических исследова- татом низких значений продуктивности и накопленной до-
ний основной объем горных пород фундамента место- бычи по скважинам, по сравнению с Центральным блоком.
рождения БТ представлен трещиноватыми гранитами, Самой простой моделью, характеризующей строение
гранодиориты выделены на Северном блоке. С глубиной пустотного пространства горных пород фундамента, яв-
на фундаменте наблюдается тенденция снижения ФЕС. ляется модель двойной пустотности, разработанная для
Следует отметить, что керновые исследования характе- карбонатных трещиноватых коллекторов. В усложненном
ризуют, в основном, плотную и низкопроницаемую часть виде петрофизическую модель коллектора в фундаменте
пород фундамента, макротрещины на керновых образцах (Поспелов, 2005; Тиаб, Доналдсон, 2009) можно предста-
практически отсутствуют. вить, как плотную, практически непроницаемую матрицу,
Системы макро- и микротрещин образуют единую разделенную на блоки макротрещинами и кавернами.
гидродинамическую систему по основной части залежи Периферийные зоны блоков, окаймляющие макротрещи-
фундамента (Центральный блок), несмотря на то, что ны, сложены участками пород с микротрещинами. ФЕС
массив горных пород разбит разрывными нарушениями в такой модели гранитоидов фундамента определяются
на блоки. В некоторых частях фундамента встречаются геометрическими параметрами и характером заполнения
изолированные блоки меньшего порядка. микро- и макротрещин.
В работе (Тимурзиев, 2010) автором систематизи- С начала открытия залежи в фундаменте в разные
рованы и обобщены геолого-геофизические данные по периоды времени авторами предлагались различные мо-
фундаменту месторождения БТ. Для анализа структуры дели строения кристаллических массивов фундамента и
пустотного пространства в этой работе вводится понятие неоднородности ФЕС, обзор которых рассмотрен в работе
трещинных систем, под которыми понимается вся сово- (Шустер и др., 2003). Так, были рекомендованы модели
купность разноранговых нарушений сплошности пород пластово-жильного, прерывисто-слоистого и дискретно-
(от микротрещин до разломов). Все многообразие трещин- пластового строения кристаллического массива грани-
ных систем в горных породах фундамента разделяется на: тов. В свою очередь, Шустер и др. (Шустер и др., 2003)
• непроницаемые системы трещин, оказавшихся предложили неравномерно-ячеистую модель, в которой
изолированными и залеченными на определенных подчеркивается дробное строение массива горных пород
этапах вторичных преобразований; с неравномерным распределением зон трещиноватости
• проницаемые системы трещин, играющие основ- и слабопроницаемых пород, по сравнению, с ранними
ную роль в процессах фильтрации. представлениями. На рисунке 2 показана рассматриваемая
На основе исследований условий генерации тре- модель строения залежи фундамента с выделением по
щинных системы выделено три группы (Тимурзиев, геолого-геофизическим данным (результаты промысло-
2010): охлажденные или первичные трещины; трещины, во-геофизических и гидродинамических исследований
связанные с тектоническими деформациями; трещины скважин) в каждой скважине зон (ячеек) с тремя типами
расслоения и выветривания. Промысловый интерес для пород: хорошие и средние коллекторы и неколлекторы.
изучения локализации трещин и их ФЕС представляют Использование такой модели позволило авторам под-
трещины, связанные с тектоническими деформациями твердить, что распределение зон (с размерами до сотен
или приразломными зонами разрушений. Как считает метров) разуплотненных и уплотненных пород в фунда-
автор работы (Тимурзиев, 2010), трещины всех систем, менте имеет неравномерно-ячеистый характер. Размеры
сформированные до миграции нефти в фундамент, за- зон определяются составом пород, строением массива
лечены вторичными минеральными новообразованиями горных пород (зоны разломов, блоки), неравномерным
и непроницаемы, молодые генерации трещин, напротив, распределением трещиноватости и, как следствие, рас-
сохранили хорошие ФЕС. Вероятно, разломы и системы пределением ФЕС.
макротрещин, обеспечивая миграцию нефти, одновре- С повышением разрешающей способности сейсмиче-
менно являлись основными каналами гидротермальной ских исследований и накоплением фактического материа-
деятельности, чем можно объяснить высокую минерали- ла неравномерно-ячеистую модель можно рассматривать
зация таких зон. Таким образом, в результате проявления в новом качестве. Смысл подхода (Тимурзиев, 2011)
магматических и метаморфических процессов не все заключается в локализации и геометризации трещинных
системы трещин являются проницаемыми. систем в фундаменте через поиск критериальных раз-
По результатам изучения минерального состава мате- личий физических свойств плотных блоков и объемных
риала заполнения трещин проведена их типизация (Чан, зон деструкции в атрибутах сейсмического волнового
2008): поля. В таком случае геологическая модель фундамента
• материалы магматического происхождения; будет представлять собой чередование разуплотненных
• минералы гидротермального происхождения, пред- и уплотненных зон в массиве горных пород. При этом
ставленные цеолитами, кальцитами, каолинитами разуплотненные зоны, включающие системы микро- и
и др.; макротрещин, дифференцируются в зависимости от их
92 GEORESURSY www.geors.ruПромысловая классификация трещиноватых коллекторов… А.И. Щекин, В.А. Васильев, А.С. Николайченко, А.В. Коломийцев
Рис. 2. Схема неравномерно-ячеистой модели строения гранитоидов фундамента месторождения БТ
геометрических параметров, определяющих, в конечном трещины определяют пустотность и проницаемость
итоге, ФЕС и дебиты скважин. Таким образом, зоны некол- коллекторов;
лекторов соответствуют уплотненным зонам, а хорошие • тип С – влияние матрицы сводится к нулю, а вся
и средние коллектора в разуплотненных зонах – зонам емкость и проницаемость обусловлена трещинами.
макро- и микротрещиноватости. Похожая классификация, получившая в последнее вре-
Подводя итог вышесказанному, исследование таких мя широкое распространение, представлена Нельсоном
сложных трещиноватых объектов, как фундамент БТ, со- (Nelson, 2001), на основе которой в зависимости от
пряжено с неопределенностью в понимании структуры качественных признаков степени влияния трещинной и
пустотного пространства, описании и идентификации матричной составляющей выделяется четыре типа тре-
типа коллектора и всегда будет оставаться актуальным. щиноватых коллекторов:
• тип 1 – трещины обеспечивают основную пори-
Промысловая классификация и стость и проницаемость коллектора;
признаки трещиноватых коллекторов • тип 2 – трещины обеспечивают основную про-
На месторождениях с трещиноватыми коллекторами ницаемость коллектора, а матрица – основную
оптимальная система разработки, ожидаемые дебиты по пористость;
скважинам, проблемы их эксплуатации и величина коэф- • тип 3 – трещины дополняют проницаемость
фициента извлечения нефти (КИН) будут определяться в коллектора;
зависимости от соотношения трещин и матрицы в пустот- • тип 4 – трещины не обеспечивают дополнительной
ном пространстве. В связи с чем, изучение и классифика- пористости и проницаемости, но формируют зна-
ция трещиноватых коллекторов представляет интерес не чительную анизотропию коллектора.
только с точки зрения генетического происхождения пород На базе этой классификации выделяются дополнитель-
и их ранжирования по ФЕС, но и степени взаимодействия ные (промежуточные) типы, например, в работе (Bratton et
трещинной и матричной составляющих. al., 2006) вводится тип G для описания нетрадиционных
Большинство промысловых классификаций выделяет газовых коллекторов. Большинство коллекторов типа G
несколько типов трещиноватых коллекторов, например, в похожи по свойствам на коллектор типа 2.
работе (Aguilera, 1995) трещиноватые коллекторы клас- В таблице 1 представлены качественные (диагностиче-
сифицированы по трем типам: ские) признаки и проблемы разработки по четырем типам
• тип A – емкость коллекторов представлена матри- трещиноватых коллекторов, обобщенные по результатам
цей, трещины обеспечивают только небольшую исследований различных авторов (Тиаб, Доналдсон, 2009;
емкость; Aguilera, 1995; Nelson, 2001; Bratton et al., 2006; Kuchuk
• тип B – породы с близкой степенью влияния трещин et al., 2015; Wayne, 2011; Baker, Kuppe, 2000).
и матрицы на емкость и проницаемость коллектора.
При этом коллектора типа B подразделяются на B-I Исследование трещинных систем
и B-II в зависимости от параметров матрицы: фундамента по историческим данным
• подтип B-I – характеризуется практически одина- эксплуатации скважин
ковым соотношением и взаимодействием матрицы В работе (Nelson, 2001) для идентификации того или
и трещин; иного коллектора к определенному типу рекомендуется
• подтип B-II – матрица имеет ухудшенные свойства, использовать статистические методы анализа формы
www.geors.ru 93Георесурсы / Georesursy 2021. Т. 23. № 3. С. 90–98
Тип Тип 1 Тип 2 Тип 3 Тип 4
трещиноватого
коллектора
Характеристика Пористость и проницаемость Трещинные системы Матрица определяет, в Трещины отсутствуют
определяются системами обеспечивают основном, пористость или непроницаемые,
трещин основную и частичную пористость и
проницаемость проницаемость проницаемость
коллектора, матрица – коллектора, трещины – определяются
основную пористость дополнительную матрицей
проницаемость
Признаки - большие зоны - часто высокие - коллекторские - коллектора, состоят
дренирования скважин; значения дебитов свойства достаточно из несвязанных между
- хорошая корреляция между скважин, трещины однородны; собой изолированных
дебитами скважин и ФЕС увеличивают - хорошие и зон;
коллекторов; продуктивность; устойчивые дебиты - низкая
- высокие значения - производительность скважин, в том числе производительность
начальных дебитов скважин, скважин, темпы за счет скважин;
но часто высокие темпы их падения дебитов и трещиноватости; - низкий КИН по
падения; КИН зависит от - коллектора причине высокой
степени выдержанны по неоднородности
- риски преждевременного
взаимодействия площади; пластов и отсутствия
обводнения скважин
трещин и матрицы влияния трещин;
- плохая корреляция
между дебитами - КИН может сильно
скважин и ФЕС отличаться по
коллекторов месторождению
Проблемы - определение трещинной - оценка - выявление систем - оценка и локализация
неоднородности и сложности взаимодействия трещин; неоднородности
с подсчетом запасов; трещин и матрицы и - возможна высокая пласта;
- определение размеров зоны распределения трещин; анизотропия по - низкая
дренирования скважин; - оценка КИН при проницаемости; рентабельность
- риски преждевременного заводнении; - оценка КИН при разработки таких
обводнения скважин; - смыкание трещин заводнении; коллекторов
- для рентабельной при снижении - системы трещин
разработки трещинные давления; могут быть не
системы должны - риски взаимосвязаны
характеризоваться высокой преждевременного
емкостью коллектора обводнения скважин
Табл. 1. Качественные признаки и проблемы разработки по четырем типам трещиноватых коллекторов
распределения параметров работы скважин (продуктив- Центральном блоке месторождения БТ доминируют по
ность, дебиты, накопленные показатели и др.). Как пра- накопленной добыче и имеют более высокие показатели,
вило, выделение трещиноватых коллекторов основано на по сравнению с основным количеством и другими анали-
резком различии показателей по скважинам на месторож- зируемыми объектами. Так, более 15 скважин характери-
дении, вследствие неоднородности ФЕС, обусловленных зуются добычей более 5 млн м3, 2 из них – более 10 млн м3.
распределением трещинных систем. Предполагается, Если для юго-восточного участка месторождения Дракон
что в однородном коллекторе распределение параметров и Северного блока фундамента БТ основное количество
на частотном графике будет близким к симметричному скважин имеет добычу 250–500 тыс. м3 на скважину, то
(колоколообразному) виду, тогда как для трещиноватых на фундаменте БТ этот диапазон составляет в 1–3 млн м3.
коллекторов характерны асимметричные кривые распре- Аналогичную картину можно наблюдать и на гистограм-
деления со смещением в сторону оси ординат. мах распределения скважин по максимальным дебитам,
Для исследования степени влияния трещиноватости где по скважинам Центрального блока фундамента ме-
в кристаллических породах фундамента рассмотрим вы- сторождения БТ наблюдаются высокие значения дебитов,
борку скважин, приуроченных к месторождениям БТ и достигающие 2000 м3/сут и более.
Дракон (юго-восточный участок). Следует отметить, что Совпадение графиков распределения скважин по на-
фундамент на месторождении БТ анализируется по двум копленной добыче на Центральном блоке фундамента и
блокам (Центральный и Северный) отдельно, поскольку, по всей выборке анализируемых скважин, можно объ-
как было сказано ранее, для Северного блока характерно яснить тем, что основная часть анализируемых скважин,
большое количество залеченных трещин. На рисунках в том числе высокопродуктивных, расположена на этом
3 и 4 показаны графики и гистограммы распределения блоке.
накопленной добычи нефти и максимальных дебитов по Все рассматриваемые объекты характеризуются
скважинам фундамента на месторождениях БТ и Дракон. асимметричными кривыми распределения накоплен-
Анализ графиков показывает, что несколько скважин на ной добычи и максимальных дебитов по скважинам.
94 GEORESURSY www.geors.ruПромысловая классификация трещиноватых коллекторов… А.И. Щекин, В.А. Васильев, А.С. Николайченко, А.В. Коломийцев
70 16
по скважинам, может не отражать объективно
Количество скважин, ед
Количество скважин, ед
14
60
12
распределение трещинной неоднородности по
50
10 объектам, в том числе для месторождения БТ.
40
30
8 Учитывая, что фундамент на месторождениях
20
6
4
БТ и Дракон разрабатывается с использованием
10 2 заводнения (Горшенев и др., 2008), а Дракон
0 0 также с проявлением аквифера (Каримов и др.,
0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3
Накопленная добыча нефти, млн м
3
Накопленная добыча нефти, млн м
3
2014), то на величину накопленной добычи
а - Центральный блок месторождения БТ б - Северный блок месторождения БТ
могут оказывать результаты преждевременного
обводнения и выбытия скважин. На рисунке 5
120
14
представлен график зависимости накопленной
Количество скважин, ед
Количество скважин, ед
12 100
10
добычи нефти и жидкости по исследуемым объ-
8
80
ектам, на котором по отклонению от средней
6
60
линии к оси абсцисс можно оценить влияние
4
40
обводнения скважин на величину накопленной
2 20
добычи нефти. Основная часть представленных
0
0 0,5 1 1,5 2
0
0 2 4 6 8 10 12 14
скважин имеет заниженные показатели по нако-
Накопленная добыча нефти, млн м
3
Накопленная добыча нефти, млн м
3 пленной добычи нефти, вследствие обводнения
в - месторождение Дракон г - выборка из всех анализируемых cкважин скважин. Применение максимального дебита
Рис. 3. Графики распределения скважин по накопленной добыче в кристалли- скважин для анализа также неоднозначно, по-
ческом фундаменте месторождений Белый Тигр и Дракон. а – Центральный скольку на его величину оказывает значительное
блок месторождения БТ; б – Северный блок месторождения БТ; в – место- влияние ряд технико-технологических факто-
рождение Дракон; г – выборка из всех анализируемых скважин ров, особенно в условиях шельфа. Различные
30 10
условия эксплуатации подъемника, транспорта
продукции, наличие ограничений искажают
Количество скважин, ед
Количество скважин, ед
20
потенциал скважин, и, соответственно, дебит
скважин не может объективно характеризовать
5
пласт. Например, большинство добывающих
10
скважин на БТ на начальных стадиях эксплуа-
тировались фонтанным способом и ограничи-
0
200 600 1000 1400 1800 2200 2600
0
100 300 500 700 900 1100 вались штуцерами.
Максимальный дебит, м /сут
3
Максимальный дебит, м /сут
3
На основе вышесказанного, для корректного
а - Центральный блок месторождения БТ б - Северный блок месторождения БТ анализа и объективной оценки влияния трещин-
10 50 ной неоднородности предлагается пользоваться
распределением скважин по коэффициенту
Количество скважин, ед
Количество скважин, ед
40
продуктивности. На рисунке 6 представлены
5
30
гистограммы распределения скважин по коэф-
20 фициенту продуктивности.
10
Гистограммы распределения скважин по
коэффициенту продуктивности имеют также
0 0
100 300 500 700 900 200 600 1000 1400 1800 2200 2600 ассиметричное распределение со смещением в
Максимальный дебит, м /сут
3
Максимальный дебит, м /сут
3
сторону оси ординат. Для Центрального блока
в - месторождение Дракон г - выборка из всех анализируемых cкважин фундамента на месторождении БТ график силь-
Рис. 4. Гистограммы распределения скважин по максимальным дебитам в но асимметричен и показывает значительный
кристаллическом фундаменте месторождений Белый Тигр и Дракон. а – Цен- диапазон изменения коэффициента продуктив-
тральный блок месторождения БТ; б – Северный блок месторождения БТ; ности, увеличивающийся примерно в 20 раз
в – месторождение Дракон; г – выборка из всех анализируемых скважин от минимальных значений. К данному блоку
приурочены высокопродуктивные скважины,
Распределение скважин по фундаменту месторождения максимальные значения коэффициента продуктивности
Белый Тигр, как по Центральному, так и Северному по отдельным скважинам достигают 190 м3/сут/МПа,
блоку, указывает на свойственное влияние трещинной основному количеству скважин соответствуют минималь-
неоднородности. Северный блок месторождения БТ и ные значения – до 10 м3/сут/МПа. Слабовыраженное вли-
юго-восточный участок месторождения Дракон имеют яние трещинной неоднородности отмечается на Северном
сопоставимое количество скважин, но последний из них блоке, где находятся низкопродуктивные скважины, так
имеет на графиках изменения накопленных показателей большинство скважин имеет коэффициент продуктивно-
и максимальных дебитов по скважинам несколько «пик», сти до 1 м3/сут/МПа, одна скважина – до 6 м3/сут/МПа.
что можно объяснить блоковым строением (Каримов и На юго-восточном участке месторождения Дракон, по
др., 2014) и выделением в пределах залежи несвязанных сравнению с Северным блоком месторождения БТ, коэф-
между собой блоков. фициенты продуктивности по скважинам превышают в
Следует отметить, что использование таких показа- 10 раз, достигая по одной скважине 50 м3/сут/МПа. Также
телей, как накопленная добыча и максимальные дебиты как и на графиках распределения накопленной добычи и
www.geors.ru 95Георесурсы / Georesursy 2021. Т. 23. № 3. С. 90–98
10 80 25
Центральный блок БТ
Количество скважин, ед
Количество скважин, ед
70
20
60
Северный блок БТ 50
Накопленная добыча нефти, млн м3
15
8
Дракон 40
30 10
20
5
10
6
0 0
10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5
Коэффициент продуктивности, м /сут/МПа 3
Коэффициент продуктивности, м3/сут/МПа
4 а - Центральный блок месторождения БТ б - Северный блок месторождения БТ
18 120
16
100
Количество скважин, ед
Количество скважин, ед
14
2
12 80
10
60
8
6 40
0
4
0 2 4 6 8 10 20
2
Накопленная добыча жидкости, млн м3 0 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190
Рис. 5. Зависимость накопленной добычи нефти от Коэффициент продуктивности, м /сут/МПа 3
Коэффициент продуктивности, м3/сут/МПа
накопленной добычи жидкости в - месторождение Дракон г - выборка из всех анализируемых cкважин
Рис. 6. Гистограммы распределения скважин по коэффициенту продуктив-
ности в кристаллическом фундаменте месторождений Белый Тигр и Дракон
максимального дебита гистограмма по коэффициентам Согласно работе (Nelson, 2001), трещиноватые кол-
продуктивности на месторождении Дракон имеет не- лектора можно классифицировать по типам, используя
сколько «пик». следующие примерные диапазоны изменения коэффици-
Учитывая недостатки сопоставления частотных ента влияния трещин:
графиков распределения, в работе (Nelson, 2001) для • 1 тип – более 0,7;
оценки влияния трещиноватости на показатели разработ- • 2 тип – 0,5–0,7;
ки предлагается использовать распределение Лоренца. • 3 тип – 0,2–0,5;
Применительно к разработке месторождений кривая • 4 тип – менее 0,2.
Лоренца отражает неоднородность распределения на- Рассчитанные значения коэффициентов влияния тре-
копленной добычи нефти по скважинам. На рисунке 7 щиноватости по анализируемым объектам приводятся на
показаны кривые Лоренца по анализируемым объектам. рисунке 7 в скобках. Максимальные значения характерны
По оси абсцисс откладывается накопленный процент для Центрального и Северного блоков месторождения
анализируемых скважин, по оси ординат – процент от БТ, составляя 0,63 и 0,59, соответственно. Для юго-вос-
общей накопленной добычи нефти, т.е. их вклад в общую точного участка месторождения Дракон получено наи-
добычу. Линия, проведенная под углом 45 градусов и меньшее значение коэффициента влияния трещин – 0,56.
соединяющая левую нижнюю и правую верхнюю точку
на графике, называется линией однородного коллектора. 100
Эта линия отражает такое строение коллекторов, при линия однородного коллектора
котором все скважины добывали бы одинаковое количе- 90 Центральный блок месторождения БТ (0,63)
ство нефти. При увеличении неоднородности коллектора Северный блок месторождения БТ (0,59)
80
неравномерность в распределении накопленной добычи
месторождение Дракон (0,56)
по скважинам возрастает, и кривая Лоренца отклоняется
% накопленной добычи нефти
70
от линии однородного коллектора в сторону абсцисс.
Трещиноватые коллектора будут характеризоваться наи- 60
большим отклонением кривой, матричные – наименьшим, 50
приближаясь к прямой линии.
Для количественной оценки степени влияния трещин- 40
ной неоднородности по кривой Лоренца можно опре-
делить коэффициент Джини или коэффициент влияния 30
трещин. Данный коэффициент равен отношению площади 20
фигуры, ограниченной линией однородного коллекто-
ра и кривой Лоренца, к площади всего треугольника. 10
Коэффициент влияния трещин может принимать значения
0
от 0 (однородный коллектор) до 1. Чем выше значение 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
данного коэффициента, тем в большей степени отража- % анализируемых скважин
ется влияние трещинной составляющей на накопленную Рис. 7. Кривые Лоренца по анализируемым объектам, харак-
добычу нефти, т.е. основной объем добываемой нефти теризующие степень неравномерности распределения нако-
приходится на отдельную группу скважин, вскрывающих пленной добычи нефти по скважинам (в скобках указаны зна-
трещины. чения коэффициентов влияния трещин)
96 GEORESURSY www.geors.ruПромысловая классификация трещиноватых коллекторов… А.И. Щекин, В.А. Васильев, А.С. Николайченко, А.В. Коломийцев
По рассчитанным значениям коэффициента влияния Поспелов В.В. (2005). Кристаллический фундамент: геолого-геофи-
трещин трещиноватые коллектора анализируемых объ- зические методы изучения коллекторского потенциала и нефтегазонос-
ности. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований; НИЦ
ектов, в первом приближении, можно отнести ко 2 типу, «Регулярная и хаотическая динамика», 260 с.
что противоречит выводам авторов ряда работ (Li et al., Тиаб Дж., Доналдсон Ч. Эрл (2009). Петрофизика: теория и практика
2004; Lefranc et al., 2011), согласно которым породы изучения коллекторских свойств горных пород и движения пластовых
фундамента соответствуют 1 типу коллектора. Такая не- флюидо. Пер. с английского. М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 868 с.
Тимурзиев А.И. (2010). Анализ трещинных систем осадочного чехла
однозначность в вопросах идентификации и типизации и фундамента месторождения Белый Тигр (Вьетнам). Экспозиция нефть
сложного пустотного пространства горных пород фун- газ, №5/Н (11), c. 11–20.
дамента, не позволяющая уверенно их отнести к 1 или Тимурзиев А.И. (2011). Практические результаты изучения филь-
2 типу, подразумевает существование смешанного типа трационной неоднородности трещинных коллекторов фундамента
месторождения Белый Тигр. Экспозиция нефть газ, №2/Н (14), с. 33–40.
трещиноватых коллекторов. Чан Ле Д. (2008). Научные основы технологии разработки грани-
тоидных коллекторов нефти и газа. Автореф. дисс. Уфа: ИПТЭР, 47 с.
Заключение Шустер В.Л., Левянт В.Б., Элланский М.М. (2003). Нефтегазоносность
По результатам исследований установлено значи- фундамента (проблемы поиска и разведки месторождений углеводоро-
дов). М.: Техника, 176 с.
тельное влияние распределения трещинных систем на Aguilera R. (1995). Naturally fractured reservoirs. 2nd ed. Tulsa,
показатели разработки фундамента месторождений Белый Oklahoma: PennWell Publishing Company, 521 p.
Тигр и Дракон. В зависимости от преобладания в объеме Baker Richard O. and Frank Kuppe (2000). Reservoir Characterization
массива горных пород фундамента систем микро- или for Naturally Fractured Reservoirs. SPE Annual Technical Conference and
Exhibition (SPE 63286), p. 12. https://doi.org/10.2118/63286-MS
макротрещин, вскрываемых скважиной, определяется Bratton T., Canh D.V., Que N. Van, Duc N.V., Gillespie P., Hunt D., Li
ее производительность. Соответственно, статистически B., Marcinew R., Ray S., Montaron B., Nelson R., Schoderbek D., Sonneland
группа скважин, вскрывшая уплотненные зоны и зоны L. (2006). The nature of naturally fractured reservoirs. Oilfield Review,
с системами микротрещинами, будет характеризоваться 18(2), pp. 4–23.
Kuchuk F., Denis Biryukov, Tony Fitzpatrick (2015). Fractured-Reservoir
худшей производительностью и смещать при анализе Modeling and Interpretation. SPE Journal (SPE 176030), 10, pp. 983–1004.
коллектор в сторону матричного. Система микротрещин https://doi.org/10.2118/176030-PA
и блоковая низкопроницаемая часть, проявляя свойства Lefranc M., Farag Sherif, Li Bingjian. (2011). Reservoir Characterization
матрицы, не является ею в полной мере, поэтому эту часть for Fracture Distribution Prediction and New Well Target Identification. SPE
Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition (SPE 145873), p. 13.
коллектора можно назвать «псевдоматрицей». Т.е. при до- https://doi.org/10.2118/145873-MS
минировании в разрезе макротрещин горные породы фун- Li B., Guttormsen Joel, Hoi Tran V., Duc Nguyen V. (2004). Reservoir
дамента классифицируются трещиноватым коллектором Characterizing Permeability for the Fractured Basement Reservoirs. SPE Asia
1 типа, но при преобладании в пустотном пространстве Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition (SPE 88478), p. 11. https://
doi.org/10.2118/88478-MS
систем микротрещин («псевдоматрица») в отдельных его Nelson Ronald A. (2001). Geologic analysis of naturally fractured
частях, могут проявлять свойства коллекторов по 2 типу. reservoirs. 2nd ed. Gulf Prof. Publ., 352 p. https://doi.org/10.1016/
Дополнительным фактором, увеличивающим степень B978-088415317-7/50004-X
неоднородности трещиноватых коллекторов, является Wayne M. (2011). Ahr Geology of carbonate reservoirs: the identification,
description, and characterization of hydrocarbon reservoirs in carbonate rocks.
влияние процессов гидротермальной минерализации John Wiley & Sons, Inc., p. 296.
трещин кальцитом и нарушение взаимодействия систем
трещин, в частности, на Северном блоке фундамента
Сведения об авторах
месторождения Белый Тигр.
Александр Иванович Щекин – кандидат тех. наук;
В целом, на основе полученных выводов, по класси-
доцент кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и
фикации Нельсона (Nelson, 2001) гранитоиды кристалли-
газовых месторождений, Северо-Кавказский федеральный
ческого фундамента на месторождении БТ, в зависимости
университет
от преобладания тех или иных трещинных систем, могут
Россия, 355035, Ставрополь, пр. Кулакова, д. 16/1
классифицированы по 1 и 2 типам, формируя смешанный
тип трещиноватых коллекторов. Владимир Андреевич Васильев – кандидат тех. наук;
профессор кафедры разработки и эксплуатации нефтяных
Финансирование и газовых месторождений, Северо-Кавказский федераль-
Работа выполнена с использованием Центра коллек- ный университет
тивного пользования Северо-Кавказского федерального Россия, 355035, Ставрополь, пр. Кулакова, д. 16/1
университета при финансовой поддержке Минобр- Александр Сергеевич Николайченко – старший препо-
науки России, уникальный идентификатор проекта даватель кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и
RF‑‑‑‑2296.61321X0029 (соглашение № 075-15-2021-687). газовых месторождений, Северо-Кавказский федеральный
университет
Литература Россия, 355035, Ставрополь, пр. Кулакова, д. 16/1
Горшенев В.С., Соболев М.А., Вершовский В.Г., Иванов А.Н.,
Щекин А.И. (2008). Особенности разработки залежи нефти в фундаменте Андрей Викторович Коломийцев – ассистент кафедры
месторождения Белый Тигр. Нефтяное хозяйство, 6, c. 32–33. разработки и эксплуатации нефтяных и газовых место-
Каримов С.С., Иванов А.Н., Велиев М.М. (2014). Особенности рождений, Северо-Кавказский федеральный университет
проектирования и разработки нефтяной залежи фундамента юго-вос-
точного участка месторождения Дракон. Проблемы сбора, подготовки
Россия, 355035, Ставрополь, пр. Кулакова, д. 16/1
и транспорта нефти и нефтепродуктов, 2(96), c. 41–50. e-mail: Kolomiecev94@mail.ru
Нгуен Хыу Б. (2013). Геофизические исследования скважин при
изучении магматических коллекторов месторождения Белый Тигр. Статья поступила в редакцию 08.10.2020;
Известия Томского политехнического университета, 323(1), c. 27–33. Принята к публикации 19.04.2021; Опубликована 30.09.2021
www.geors.ru 97Георесурсы / Georesursy 2021. Т. 23. № 3. С. 90–98
In English
Original article
Field classification of fractured reservoirs of crystalline basement
A.I. Shchekin, V.A. Vasiliev, A.S. Nikolaychenko, A.V. Kolomiytsev*
North-Caucasus Federal University, Stavropol, Russian Federation
*
Corresponding author: Andrey V. Kolomiytsev, e-mail: kolomiecev94@mail.ru
Abstract. Development of oil and gas deposits in fractured A.I. (2008). Peculiarities of oil reservoir development in the basement of the
reservoirs entails certain risks due to peculiarities of geological White Tiger field. Neftyanoe khozyaystvo = Oil Industry, 6, pp. 32–33. (In Russ.)
structure. Classification and identification of fractures in reservoirs is Karimov S.S., Ivanov A.N., Veliev M.M. (2014). Peculiarities of design
and development of the basement oil deposit in the south-eastern section of the
of high-priority importance and makes it possible to assess the impact
Dragon field. Problemy sbora, podgotovki i transporta nefti i nefteproduktov,
of both fractured systems and matrix blocks on field development 2(96), pp. 41–50. (In Russ.)
parameters. Kuchuk F., Denis Biryukov, Tony Fitzpatrick (2015). Fractured-Reservoir
This article presents the results of statistical and qualitative Modeling and Interpretation. SPE Journal (SPE 176030), 10, pp. 983–1004.
analysis of the influence of fracture systems and fracture heterogeneity https://doi.org/10.2118/176030-PA
to classify reservoirs in crystalline basement granitoids using the Lefranc M., Farag Sherif, Li Bingjian. (2011). Reservoir Characterization
example of the White Tiger (Bach Ho) and Dragon (Rong) fields for Fracture Distribution Prediction and New Well Target Identification. SPE
located on the southern shelf of the South China Sea (Viet Nam). Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition (SPE 145873), p. 13.
https://doi.org/10.2118/145873-MS
Field classification of fractured reservoirs is based on a well-marked
Li B., Guttormsen Joel, Hoi Tran V., Duc Nguyen V. (2004). Reservoir
difference in parameters between wells within a field, due to fracture Characterizing Permeability for the Fractured Basement Reservoirs. SPE Asia
heterogeneity. In order to solve the tasks set, construction and analysis Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition (SPE 88478), p. 11. https://
of graphs of well performance parameters distribution (productivity, doi.org/10.2118/88478-MS
flow rates, accumulated indicators, etc.) as well as Lorenz curves were Nelson Ronald A. (2001). Geologic analysis of naturally fractured
carried out. According to the results, all the objects under study are reservoirs. 2nd ed. Gulf Prof. Publ., p. 352. https://doi.org/10.1016/
characterized by asymmetrical shape of distribution curves, which B978-088415317-7/50004-X
indicates a significant influence of fracturing. Nguyen H.B. (2013). Geophysical well surveys during the study
of magmatic reservoirs of the White Tiger field. Izvestiya Tomskogo
Based on the calculated values of the fracture influence
politekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University.
coefficient, it is found that fractured reservoirs in crystalline Geo Assets Engineering, 323(1), pp. 27–33. (In Russ.)
basement, as a first approximation, belong to type 2. This fact is Pospelov V.V. (2005). Crystalline basement: geological and geophysical
inconsistent with the earlier works on crystalline basement, in which methods for study of reservoir potential and oil and gas bearing capacity.
rocks are classified as reservoirs of type 1. Such contradiction is Moscow-Izhevsk: Institut komp’yuternykh issledovaniy; NITs «Regulyarnaya
explained by the fact that the microfracture systems and the blocky i khaoticheskaya dinamika», 260 p. (In Russ.)
low-permeability part exhibit matrix properties, but are not fully Shuster V.L., Levyant V.B., Ellanskiy M.M. (2003). Oil and gas bearing
matrix. This part of the reservoir is proposed to be called a “pseudo- capacity of the crystalline basement (problems of search and exploration of
hydrocarbon deposits). Moscow: Tekhnika, 176 p. (In Russ.)
matrix”. If macrocracks dominate in the section, the basement rocks
Tiab Dj., Donaldson E.C. (2016). Petrophysics: Theory and Practice
are identified as type 1 fractured reservoirs, but if microfracture of Measuring Reservoir Rock and Fluid Transport Properties. https://doi.
systems (“pseudo-matrix”) dominate in some parts of the void space, org/10.1016/C2014-0-03707-0
they may show the properties of type 2 reservoirs forming a mixed Timurziev A.I. (2010). Analysis of fracture systems of sedimentary cover
type of fractured reservoirs. and basement of White Tiger field (Viet Nam). Ekspozitsiya neft’ gaz, 5/N
Keywords: crystalline basement, granitoids, fractured reservoirs, (11), pp. 11–20. (In Russ.)
classification of fractured reservoirs, fracture influence coefficient, Timurziev A.I. (2011). ractical results of studying filtration heterogeneity
Lorenz curve of fractured basement reservoirs of the White Tiger field. Ekspozitsiya neft’
gaz, 2/N (14), pp. 33–40. (In Russ.)
Acknowledgements Wayne M. (2011). Ahr Geology of carbonate reservoirs: the identification,
This work was carried out using the North Caucasus Federal description, and characterization of hydrocarbon reservoirs in carbonate rocks.
John Wiley & Sons, Inc., p. 296.
University Collaborative Use Centre with the financial support of the
Russian Ministry of Education and Science, unique project identifier About the Authors
RF----2296.61321X0029 (Agreement No. 075-15-2021-687). Alexander I. Shchekin – PhD (Engineering), Associate Professor,
Recommended citation: Shchekin A.I., Vasiliev V.A., Department of Oil and Gas Field Development and Operation, North-
Nikolaychenko A.S., Kolomiytsev A.V. (2021). Field classification Caucasus Federal University
of fractured reservoirs of crystalline basement. Georesursy = 16/1 Kulakov Av., Stavropol, 355035, Russian Federation
Georesources, 23(3), pp. 90–98. DOI: https://doi.org/10.18599/ Vladimir A. Vasiliev – PhD (Engineering), Professor, Department
grs.2021.3.12 of Oil and Gas Field Development and Operation, North-Caucasus
Federal University
References 16/1 Kulakov Av., Stavropol, 355035, Russian Federation
Aguilera R. (1995). Naturally fractured reservoirs. 2nd ed. Tulsa,
Oklahoma: PennWell Publ., 521 p. Alexander S. Nikolaychenko – Senior Lecturer, Department of
Baker Richard O. and Frank Kuppe (2000). Reservoir Characterization Oil and Gas Field Development and Operation, North-Caucasus
for Naturally Fractured Reservoirs. SPE Annual Technical Conference and Federal University
Exhibition (SPE 63286), p. 12. https://doi.org/10.2118/63286-MS 16/1 Kulakov Av., Stavropol, 355035, Russian Federation
Bratton T., Canh D.V., Que N. Van, Duc N.V., Gillespie P., Hunt D., Li
B., Marcinew R., Ray S., Montaron B., Nelson R., Schoderbek D., Sonneland Andrey V. Kolomiytsev – Research Assistant, Department of
L. (2006). The nature of naturally fractured reservoirs. Oilfield Review, Oil and Gas Field Development and Operation, North-Caucasus
18(2), pp. 4–23. Federal University
Chang Le D. (2008). Scientific foundations of technology for the 16/1 Kulakov Av., Stavropol, 355035, Russian Federation
development of granitoid oil and gas reservoirs. Avtoref. Sci. Diss. Ufa:
IPTER, 47 p. (In Russ.) Manuscript received 8 October 2020;
Gorshenev V.S., Sobolev M.A., Vershovskiy V.G., Ivanov A.N., Shchekin Accepted 20 April 2021; Published 30 September 2021
98 GEORESURSY www.geors.ruВы также можете почитать
