К оглавлению

УДК 552.578.2.061.4(470.56)

Распространенность и оценка фильтрационно-емкостных свойств суперколлекторов Оренбургского газоконденсатного месторождения

Ю.А. ЖУРОВ (МИНХиГП)

В последние годы в разрезе карбонатных коллекторов ряда крупных месторождений природных газов обнаружены пласты с улучшенными фильтрационными свойствами. Ими обладают, например, суперколлекторы карбонатных отложений Оренбургского и Карачаганакского месторождений [1, 2]. Подобные фильтрационные характеристики установлены и у баженитов [3].

Суперколлекторы представляют собой отложения плитчатой структуры с пористой матрицей и субгоризонтальными открытыми трещинами, обеспечивающими сверхвысокую проницаемость. Для выделения таких коллекторов на Оренбургском газоконденсатном месторождении успешно применен комплекс промыслово-геофизических исследований, что позволило детализировать в разрезе скважин интервалы с повышенными фильтрационными характеристиками, а на некоторых участках провести их корреляцию [4].

Указанным интервалам свойственна высокая плотность наиболее проницаемых разностей: трещин, слоистоплитчатых пропластков и т.п. Количественная же интерпретация фильтрационных свойств собственно высокопроводящих каналов в интервалах повышенной проводимости, выделяемых геофизическими методами, зависит от соотношения дисперсии этих каналов в разрезе исследуемого интервала и разрешающей способности применяемых методов.

Известные методы определения коллекторских свойств карбонатных отложений описывают их на разных уровнях. Так, лабораторные исследования кернового материала позволяют установить распределение пористости и проницаемости по разрезу скважин, но ввиду малых линейных размеров образцов эти данные имеют низкую (порядка 10-8) представительность по площади месторождения и, описывая коллекторские свойства матрицы, не учитывают фильтрационных свойств высокопроводящих каналов (например, трещин).

Газодинамические исследования скважин позволяют определить усредненные по разрезу вскрытого интервала и в зоне дренирования скважинами залежи значения коэффициента проницаемости коллектора, учитывающие проницаемость как матричных блоков, так и трещин.

С помощью различных промыслово-геофизических методов возможно выделение интервалов, включающих продуктивные пласты и пропластки, определение их емкостных и фильтрационных свойств. При этом полученные значения коэффициента пористости характеризуют пустотное пространство как пор, так и трещин в призабойной зоне скважины.

В процессе эксплуатации месторождений природных газов характер полей коллекторских свойств пласта и создаваемого системой разработки поля пластового давления определяет направления и масштабы массопереноса газа в залежи, влияние которого на изменение состава добываемой по скважинам и участкам продукции является доминирующим [5]. Поэтому для прогнозирования изменения состава газа в процессе разработки месторождения необходим расчет массопереноса газа в залежи, исходными данными для которого среди прочих являются поля коллекторских свойств пласта.

В работе [6] предложена методика расчета фильтрационно-емкостного параметра по данным динамики полей пластового давления и концентрации компонентов газа и проведен расчет этого параметра для участка УКПГ-8 Оренбургского месторождения, который показал значения параметра, близкие к значениям, полученным из карт  и mh. Это предполагает отсутствие в разрезе пласта пропластков с заметно повышенной, по сравнению со средней, проницаемостью, т.е. относительную изотропию фильтрационных свойств коллектора по вертикали. Поэтому для оценки соотношения данных о коллекторских свойствах пласта основной залежи Оренбургского месторождения и фактических результатов исследования динамики состава ее газа автор провел расчет смещения изоконцентрат сероводорода на указанном участке исходя из карт параметров  и mh.

При этом были использованы значения коэффициента проницаемости, определенные по керну и по результатам исследования скважин, а значения коэффициента пористости - по геофизическим данным [7]. Поскольку фильтрационный и емкостный параметры приведены как средневзвешенные по разрезу стратиграфических комплексов, а их величины по глубине пермско-среднекаменноугольных отложений изменяются незначительно [7], и учитывая, что значение параметра не зависит от толщины пласта, для расчета использованы данные по отложениям перми и II пачки (табл. 1). В качестве расчетного был выбран период разработки месторождения с III квартала 1976 г. по III квартал 1977г. При расчете использованы построенные автором текущие карты концентраций сероводорода и составленные ВНИИГазом карты изобар, которые были приведены к соответствующим датам (рис. 1).

Результаты показали, что при рассчитанных по этим данным средневзвешенным по вертикали значениям параметра  смещение изоконцентрат сероводорода по площади участка за год разработки должно было бы составить 0,4-27 м (в среднем 7,8 м) при определении проницаемости по керну и 2,1 - 149 м (в среднем 21,1 м) при определении проницаемости по данным исследования скважин. Фактическое же смещение изоконцентрат по площади Оренбургского месторождения и, в частности, рассматриваемого участка [5] на 1-2 порядка превышает расчетные данные.

Исходя из фактических величин смещения изокондентрат H2S автором рассчитано поле параметра  для указанного участка, аппроксимированного равномерной сеточной областью размером 12Х10 элементов с шагом 0,5 км. Дополнительно были введены граничные условия проницаемости по всему периметру участка и предположение о линейном изменении пластового давления и концентрации сероводорода между приграничными элементами, а также между изобарами и изоконцентратами. Полученные предельные и средние значения параметра приведены в табл. 2.

Столь высокие по сравнению с рассчитанными по картам  и mh значения фильтрационно-емкостного параметра  отражают коллекторские свойства присутствующих в разрезе месторождения коллекторов со сверхвысокой проницаемостью (суперколлекторов). Степень фронтальной неоднородности коллектора по площади как в субширотном (±38,7 %), так и в субмеридиональном (±39 %) направлении практически одинакова. Это, по-видимому, связано с едиными условиями осадконакопления при формировании коллекторов с улучшенными фильтрационными свойствами и их приуроченности к ограниченным по толщине пропласткам.

Поскольку увеличение проницаемости карбонатных коллекторов корреляционно связано с увеличением их пористости, резкое возрастание параметранаиболее вероятно при значениях коэффициента пористости, близких к верхнему для залежи пределу.

Это хорошо видно (рис. 2) по зависимости между предельными значениями коэффициентов проницаемости и открытой пористости, подмеченной К.И. Багринцевой [8]. По результатам статистической обработки данных исследования 1750 образцов кернов разведочных скважин Оренбургского месторождения Н.И. Черновым [9] выявлена зависимость между эффективной пористостью и проницаемостью, имеющая логистический характер и выражающаяся зависимостью

На основе этого соотношения полученных значений параметра, а также зависимости изменения вязкости газа от текущего пластового давления (пределы изменения вязкости газа 23-25 мкПа*с) автором рассчитано распределение коэффициента проницаемости суперколлекторов по площади расчетного участка (рис. 3).

Значительное различие фильтрационных свойств карбонатных коллекторов, рассчитанных по динамике состава газа и пластового давления и определенных по результатам изучения кернов и газодинамических исследований скважин (см. табл. 2), доказывает, что именно суперколлекторы являются путями дальних внутрипластовых перетоков газа при разработке залежей, приуроченных к карбонатным отложениям. Обладая большой поверхностью контакта с матричными блоками, высокопроницаемые каналы суперколлекторов в значительной мере способствуют массопереносу газа из низкопоровых блоков к скважинам, что согласуется с выводами работы [4]. Расстояния массопереноса газа внутри блоков, как видно из приведенных выше расчетов, невелики. Таким образом, приток газа к скважине - это приток его как из матрицы призабойной зоны, так и из высокопроницаемых каналов суперколлекторов.

Используя различные промысловогеофизические методы исследования скважин и их поинтервальное опробование, можно выделить интервалы, из которых происходит основной приток газа к скважине. Корреляция таких интервалов в объеме ловушки дает возможность оценить распространенность суперколлекторов по напластованию, а для трассировки путей массопереноса газа по ним могут быть использованы карты изоконцентрат различных компонентов газа, построенные на различные периоды разработки месторождения.

На основе комплексного использования данных промыслово-геофизических, газодинамических методов и результатов решения обратной задачи теории фильтрации автором проведен расчет распространенности суперколлекторов в разрезе участка Оренбургского месторождения. Средняя доля разреза, приходящаяся на суперколлекторы и усредненная по площади участка, составила 0,25 % при диапазоне изменения от 18,2 до 0,05 %.

Поскольку корреляционная взаимосвязь емкостных и фильтрационных характеристик у карбонатных коллекторов значительно слабее, чем у гранулярных, автором проведена оценка погрешности расчета коэффициента проницаемости для суперколлекторов Оренбургского месторождения по формуле (1) с использованием экстремальных значений коэффициентов проницаемости и пористости по данным работы [8]. Отклонение от средних значений составило 20-70 отн. %. Погрешность в определении распространенности суперколлекторов, как видно из расчетов, имеет примерно такой же порядок.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что использование динамики пластового давления и состава газа при разработке месторождений в трещиновато-пористых пластах в комплексе с результатами газодинамических исследований скважин и лабораторного исследования кернов позволяет количественно интерпретировать суммарные значения фильтрационно-емкостных свойств суперколлекторов и оценивать их долю в разрезе. Совместное использование данного метода с различными промыслово-геофизическими исследованиями даст возможность на основе локации интервалов наибольшего сосредоточения суперколлекторов уточнить изменение их распространенности и свойств в объеме залежей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Жабрев И.П., Политыкина М.А., Участкин Ю.В. Суперколлекторы Оренбургского газоконденсатного месторождения. – Геология нефти и газа, 1979, № 3. с. 20-28.

2.     Камалов С.М., Политыкина М.А., Гладков А.Е. Вертикальная неоднородность Карачаганакского газоконденсатного месторождения.- РНТС ВНИИЭГазпрома. Сер. геол. и разв. газ. и газоконден. м-ний, 1980, № 5, с. 15-20.

3.     Нестеров И.И. Новый тип коллекторов нефти и газа.-Геология нефти и газа, 1979, № 10, с. 26-29.

4.     Выделение коллекторов с УФС в разрезе ОГКМ/Н.И. Вареничева, И.А. Леонтьева, Г.Н. Пантелеев и др. - Газ. пром-сть, 1981, № 12, с. 34-37.

5.     Басниев К.С., Журов Ю.А. Использование карт изоконцентрат для контроля разработки месторождения.-Газ. пром-сть, 1978, № 7, с. 18-22.

6.     Басниев К.С., Цыбульский П.Г. Обратная задача теории фильтрации многокомпонентных систем. - Изв. вузов. Сер. нефть и газ, 1980, № 4, с. 55-60.

7.     Куликова Н.Г., Мохова С.Н., Петрова Л. Н. Характеристика емкостных и фильтрационных свойств артинско-среднекаменноугольных отложений Оренбургского газоконденсатного месторождения по геолого-промысловым данным. - В кн.: Проблемы добычи газа (на примере Оренбургского газоконденсатного месторождения). М., 1979, с. 29-40.

8.     Багринцева К.И. Карбонатные породы - коллекторы нефти и газа. - М., Недра, 1977.

9.     Севастьянов О.М., Чернов Н.И. Особенности разработки крупных залежей сероводородсодержащих газов (на примере Оренбургского месторождения).-Газ. пром-сть, Обзор. М., ВНИИЭГазпром, 1979, вып. 2.

Поступила 10/IХ 1982 г.

 

Таблица 1 Фильтрационные и емкостные свойства коллекторов Оренбургского месторождения (по данным работы [7])

Скважина

kh/m, мм3/(Па-с)

mh, м

k- по исследованию скважин (пермь)

k-по керну (II пачка)

k- по геофизическим данным (пермь)

242

22,4

3,1

6,1

245

28,6

9,2

7,1

501

15,3

4,1

5,1

241

20,4

6,1

6,1

234

20,4

6,1

6,1

506

22,4

4,1

7,1

520

23,5

6,1

7,1

222

16,3

4,5

5,1

500

14,3

3,1

5,1

502

19,4

4,1

5,1

508

15,3

3,1

4,1

 

Таблица 2 Расчетные значения параметров пласта на участке

Способ определения

(k/mm*103), мм2/Па-с

k* 103, мкм2

минимальное

максимальное

среднее

минимальное

максимальное

среднее

По картам изоконцентрат и изобар

14

6630

1220

65

44 000

5680

По картам kh/m и mh

k- по керну

0,59

1,17

0,81

1,4

3,7

2,65

k - по исследованию скважин

3,03

5,9

3,9

11,5

24,0

16,5

 

Рис. 1. Карты изобар, МПа, (а) и изоконцентрат сероводорода, об. %, (б) по площади участка на начало (1) и конец (2) расчетного периода

 

Рис. 2. Соотношение между открытой пористостью и проницаемостью коллекторов Оренбургского месторождения (1), по данным работы [8], и их корреляционная зависимость (2), по данным работы [9]

 

Рис. 3. Распределение проницаемости суперколлекторов на расчетном участке.

Зоны проницаемости (мкм2): 1 - до 1; 2 - до 2; 3 - до 5; 4 - до 10; 5 - До 20; 6 - свыше 20