К оглавлению

УДК 553.982.23.051:550.812

Размещение скважин при поисках стратиграфических залежей нефти и газа

Д.А. АСТАФЬЕВ (ВНИГНИ)

Одна из трудных задач на стадии поисков неантиклинальных залежей нефти и газа - выбор системы размещения первых поисковых скважин на подготовленном для глубокого бурения объекте.

Накопленные сведения о строении ловушек УВ способствовали разработке систем размещения поисковых скважин в зависимости от их типа. При поисках неантиклинальных залежей чаще всего применяются профильная, зигзаг-профильная, клиновидная и треугольная системы. Несмотря на то, что в ряде случаев каждая из них давала положительные результаты, проблема сокращения числа законтурных скважин и оптимизация оценки объекта, учитывая рост стоимости бурения, остается актуальной, тем более при целенаправленных поисках неантиклинальных и, в частности, стратиграфических залежей.

Поскольку в настоящее время свыше 88 % месторождений нефти и газа открывается первыми тремя поисковыми скважинами, а остальные 12 % - четырьмя и более, на новых площадях на заданный этаж рекомендуется бурить не более трех скважин (Методические рекомендации по выбору системы размещения поисковых скважин / Г.А. Габриэлянц, В.В. Мухин, В.Я. Соколов и др. М., 1982). Это стимулирует разработку более совершенных систем размещения первых скважин, в том числе и при поисках стратиграфических залежей.

Анализ известных стратиграфических залежей как в СССР, так и за рубежом позволил выявить закономерную связь конфигурации их контуров со структурной приуроченностью. Так, в стратиграфических залежах, расположенных на моноклиналях, в межструктурных ложбинах, на периклиналях и крыльях антиклинальных поднятий или структурных носах, имеющих выпуклую форму стратиграфического контакта, форма контакта залежи с пластовой водой будет соответственно прямая, вогнутая или выпуклая. А залежи с прямой и вогнутой формой стратиграфического контакта могут иметь лишь выпуклую форму контакта с пластовой водой, так как они приурочены только к положительным элементам пласта-коллектора: периклиналям и крыльям антиклинальных поднятий, а также структурным носам.

Эти формы могут быть в разной степени осложнены изгибами, обусловленными ундуляцией структурных планов пласта-коллектора и эрозионной поверхности, которые нельзя учесть при размещении поисковых скважин даже при весьма высокой разрешающей способности геофизических методов картирования. Поэтому важно знать хотя бы основные особенности геометрии стратиграфических залежей.

Для решения поставленной задачи необходимо аппроксимировать конфигурацию контуров стратиграфических залежей наиболее простыми геометрическими фигурами, но такими, которые отражали бы их важнейшие особенности строения и структурную приуроченность. Элементом таких фигур, очевидно, может быть двухколенная ломаная линия, отражающая изгибы стратиграфического контакта залежи и контакта ее с пластовой водой. Пример такой аппроксимации показан на выборке известных стратиграфических залежей (рис. 1). Они отражают пять перечисленных конфигураций их контуров. Следует отметить, что конфигурации контуров залежей с выпуклой формой стратиграфического контакта и вогнутой формой контакта с пластовой водой (Мортымья-Тетеревское месторождение) и залежей с вогнутой формой стратиграфического контакта и выпуклой формой контакта с пластовой водой (Грязевая сопка) формально геометрически одинаковы, однако структурная приуроченность и строение их различны, что, несомненно, должно учитываться при размещении поисковых скважин.

Полученные таким образом формализованные модели стратиграфических залежей для размещения первых трех поисковых скважин могут быть разделены на две группы: залежи с выпуклым стратиграфическим контактом и вогнутой, прямой или выпуклой формами контакта с пластовой водой (рис. 2) и залежи с прямым или вогнутым стратиграфическим контактом и выпуклой формой контакта с пластовой водой (рис. 3). Для этих групп залежей месторождение базиса относительно замка и линии простирания пласта-коллектора, проведенной через точку замка, отличается, что также необходимо учитывать при размещении поисковых скважин. Так, для залежей с выпуклым стратиграфическим контактом базис расположен по падению пласта-коллектора относительно его линии простирания, проведенной через замок, а для залежей с вогнутым стратиграфическим контактом базис находится в противоположном направлении от этой линии. Эту особенность важно иметь в виду при обосновании конфигурации стратиграфических залежей после бурения первых двух скважин.

Следует также отметить, что конфигурация стратиграфических контактов рассматриваемых залежей зависит не только от их приуроченности, например, к структурным носам или межструктурным ложбинам пласта-коллектора, но и от соотношения структурных планов пласта-коллектора с эрозионной поверхностью и даже от малозаметных различий в степени дислоцированности структурных планов, а также от соотношения углов наклона пласта-коллектора и эрозионной поверхности. Поскольку по результатам геофизических исследований не всегда удается точно определить такие отличия параметров структурных планов стратиграфических поверхностей, то даже если первая скважина окажется продуктивной, размещение последующих будет иметь вероятностное решение.

Учитывая быстрое развитие современных геофизических методов подготовки объектов к поисковому бурению, а также целевое назначение первой поисковой скважины, которую бурят для подтверждения нефтегазоносности изучаемого объекта, будем считать, что она оказалась продуктивной. Отметим, что эту скважину необходимо бурить там, где риск попадания за контур был бы минимальный и где она наверняка вскроет залежь. Поэтому оптимальное ее местоположение - участок стратиграфической ловушки, находящийся чаще всего на ее осевой линии. При моноклинальном залегании пласта-коллектора осевая линия стратиграфической ловушки будет отсутствовать, а оптимальным местоположением первой поисковой скважины будет область медианы, проведенной из вершины ловушки. При симметричном строении ловушки медиана должна совпадать с осевой линией структурного носа (межструктурной ложбины) по эрозионной поверхности. В общем случае скважина, пробуренная в области осевой линии, будет информативнее, чем на крыльях, так как осевая линия является характеристическим элементом участка поверхности. Кроме того, первая скважина должна находиться на таком расстоянии от границы стратиграфического выклинивания пласта-коллектора, где она позволила бы прирастить хотя бы минимально возможные промышленные запасы нефти или газа на данном этапе освоения региона.

Цель второй поисковой скважины - подтвердить модель и продуктивную площадь ожидаемой залежи. Последняя контролируется базисом ловушки, местоположение которого можно уточнить второй скважиной. Под базисом стратиграфической ловушки понимается область (в идеале точка) стратиграфического контакта, фиксирующая гипсометрически наиболее низкое положение контакта залежи с пластовой водой. Однако сама область базиса ловушки не содержит промышленных запасов нефти и газа, поэтому целью бурения второй скважины должно быть не попадание в нее, а подтверждение продуктивной площади в направлении базиса и уточнение его местоположения на основе информации о залежи, полученной по данным бурения первой и второй скважин.

Учитывая сложность строения стратиграфических залежей, возможную ошибочность представлений об ожидаемых моделях и часто встречающуюся изометричность их форм, расстояние между первой и второй скважинами, видимо, должно составлять не более половины горизонтальной проекции осевой линии ожидаемой залежи. Поэтому вторую скважину целесообразно размещать в направлении предполагаемого базиса стратиграфической ловушки на расстоянии от первой, не превышающем половины горизонтальной проекции осевой линии ожидаемой залежи. Если вторая скважина также окажется продуктивной и не вскроет контакта залежи с пластовой водой (см. рис 2, а, 3, а), то третью скважину нужно заложить с другой стороны от осевой линии по падению пласта-коллектора на расстоянии не более поискового шага относительно гипсометрического положения второй скважины.

При вскрытии второй скважиной контакта залежи с пластовой водой (см, рис. 2, б, 3, б) третью скважину необходимо разместить с другой стороны от осевой линии по восстанию пласта-коллектора относительно гипсометрического положения второй скважины. При этом третья скважина должна вскрыть подошву пласта-коллектора несколько выше поверхности контакта залежи с пластовой водой. Цель третьей скважины в описанных случаях - завершение оценки открытой залежи нефти и газа. Если вторая скважина окажется непродуктивной, то, кроме завершения оценки, на третью скважину возлагаются задачи, не решенные второй скважиной. Так, если вторая скважина окажется в области отсутствия пласта-коллектора (см. рис. 2, в, 3, в), то это может свидетельствовать либо о сокращении поперечного размера ожидаемой залежи, либо о ее сложном сильно ундулирующем стратиграфическом контакте, но в любом случае это подтверждает правильность представлений об ожидаемой модели ловушки. Третью скважину правильнее будет разместить с другой стороны от осевой линии ожидаемой залежи на расстоянии от первой не более половины горизонтальной проекции осевой линии, но ниже по падению пласта-коллектора относительно гипсометрического положения второй скважины. Если вторая скважина окажется в районе пласта-коллектора ниже контакта залежи с пластовой водой (см. рис. 2, г, 3, г), то при подтверждении структурных планов пласта-коллектора и эрозионной поверхности этими двумя скважинами третью целесообразно бурить, с другой стороны от осевой линии вверх по восстанию пласта-коллектора, относительно гипсометрического положения второй, скважины на участке, где она может вскрыть подошву пласта-коллектора несколько выше поверхности контакта залежи с пластовой водой. Неподтверждение структурных планов пласта-коллектора и эрозионной поверхности по результатам бурения первых двух скважин свидетельствует об ошибочном представлении в отношении ожидаемого типа стратиграфической залежи. В этом случае, если первоначально ожидалась залежь с выпуклым стратиграфическим контактом, то третью скважину целесообразно разместить в направлении базиса залежи новой конфигурации (с прямым или вогнутым стратиграфическим контактом) на расстоянии от первой не более половины горизонтальной проекции осевой линии ожидаемой залежи новой конфигурации. Если первоначально ожидалась залежь с прямым или вогнутым стратиграфическим контактом, то при ошибочном представлении об ожидаемом типе стратиграфической залежи вторая, скважина вероятнее всего попадет в область отсутствия пласта-коллектора. При этом, если она окажется размещена в направлении базиса ловушки новой конфигурации (с выпуклым стратиграфическим контактом), третью скважину целесообразно заложить с другой стороны от осевой линии на расстоянии от первой не более половины горизонтальной проекции осевой линии, но ниже по падению пласта-коллектора относительно гипсометрического положения второй скважины.

Предложенная система размещения первых трех поисковых скважин может быть применена для объектов стратиграфического типа различных размеров - от гигантских до мелких, однако в конкретных случаях формализованные ожидаемые модели стратиграфических залежей необходимо создавать с учетом поперечных и продольных размеров, а также возможной их асимметрии, что позволит обоснованнее выбирать места заложения скважин.

Рис.1. Примеры моделей стратиграфических залежей и аппроксимация их контуров простейшими геометрическими фигурами.

Месторождения: а - Асфальтовая Гора (горизонт II), б -Казанбулак, в - Мортымья-Тетеревское; г - Грязевая Сопка; д - Алида (Канада), границы стратиграфического контакта пласта-коллектора и эрозионной поверхности: 1 - естественные, 2 - аппроксимированные; границы контакта залежи с пластовой водой; 3 - естественные, 4 - аппроксимированные

Рис. 2. Схематическое размещение первых трех поисковых скважин для стратиграфических залежей с выпуклым стратиграфическим контактом.

а - вторая скважина, как и первая, продуктивная и не вскрыла контакта залежи с пластовой водой; б - вторая скважина вскрыла контакт залежи с пластовой водой; в - вторая скважина оказалась в области отсутствия пласта-коллектора; г - вторая скважина находится в области пласта-коллектора ниже контакта залежи с пластовой водой; 1 - местоположение поисковых скважин; 2 - то же, при неподтверждении ожидаемого типа стратиграфической залежи; 3 - замки стратиграфических ловушек; 4 - базисы стратиграфических ловушек; 5 - осевая линия ловушки; остальные усл. обозн. см. на рис. 1

Рис. 3. Размещение первых трех поисковых скважин для стратиграфических залежей с вогнутым или прямым стратиграфическим контактом.

Усл. обозн. см. на рис. 1 и 2