|
УДК 553.982:550.812.14.002.236 |
Опыт разведки небольших месторождений нефти
А.Я. ФУРСОВ, Э.М. ХАЛИМОВ (ВНИИ)
В последние годы в районах с высокой степенью освоения ресурсов нефти и газа объектами поисков и разведки все в большей степени становятся малоразмерные ловушки различных типов. Возрастание доли таких объектов приводит к снижению эффективности геологоразведочных работ, увеличиваются относительные затраты на подготовку единицы запасов, а также количество непродуктивных поисковых и разведочных скважин.
Основные причины снижения эффективности поисково-разведочного бурения на небольших месторождениях - недостаточная разрешающая способность методов подготовки малоамплитудных структур и неантиклинальных ловушек к глубокому бурению; неправильная оценка масштабов выявленных поисковыми скважинами залежей и, как следствие, слишком большие расстояния между разведочными скважинами; отклонение от принципа последовательного бурения скважин с заложением их на разных структурных отметках, что приводит к попаданию значительной их части за контур нефтеносности или в зоны отсутствия коллекторов, получение недостаточно качественной информации по каждой скважине (отбор керна, комплекс ГИС, вскрытие и опробование залежи), приводящее к пропускам залежей.
В связи с этим в указанных районах актуальны исследования по обобщению опыта геологоразведочных работ с целью совершенствования методики поисков и разведки небольших месторождений нефти и газа. Ниже приведены некоторые результаты анализа современной практики изучения залежей и месторождений в Пермской и Куйбышевской областях, Татарской и Башкирской АССР.
Особенностью геологоразведочных работ на небольших месторождениях является несколько иное, чем на крупных месторождениях, распределение задач различных стадий поисково-разведочного процесса. Так, если на стадии оценки крупных и средних месторождений при условии выполнения предписываемого Положением об этапах и стадиях геологоразведочных работ на нефть и газ комплекса исследований до 30 % выявленных запасов может быть оценено по категории С1, то на мелких месторождениях при удовлетворительном решении тех же задач по категории С1 может быть подготовлена гораздо большая доля запасов. На залежах с площадью около 1 км2 более половины запасов может быть отнесено к категории С1 по данным скважины-открывательницы. Одна-две последующие скважины могут полностью решить задачи разведки. Таким образом, на небольших месторождениях стадии оценки запасов и подготовки залежей к разработке практически совмещаются. Из-за малого числа разведочных скважин соотношение долей поисковых и разведочных скважин на таких объектах смещается в сторону поисковых. Если на крупных месторождениях задачи поискового бурения могут быть решены одной скважиной, то на небольших из-за различных осложняющих факторов на поисковом этапе для выявления залежей может быть затрачена не одна скважина - и тогда при разведке будет достаточно нескольких скважин для изучения залежей и оценки запасов. Тесная взаимосвязь и преемственность между поисковым и разведочным этапами предопределяет целесообразность совместного анализа методики и объемов этих работ.
Анализ практики геологоразведочных работ в Волго-Уральской НГП показывает, что современные системы размещения поисковых и разведочных скважин в основном соответствуют системам поискового бурения, применявшимся при двухэтапной схеме деления поисково-разведочных работ [2, 3]. На рис. 1 приведены примеры размещения поисковых и разведочных скважин на базисных залежах небольших месторождений одного из районов Волго-Уральской НГП.
На брахиантиклинальных структурах применяется система взаимно пересекающихся профилей, а на более узких - один продольный профиль. На куполах чаще встречается радиально-профильное размещение скважин. На месторождениях с предполагаемыми смещениями структурных планов вдоль длинной оси основной продольный профиль наращивается поперечными профилями в местах, оптимальных по каждому структурному этажу. В целом набор таких систем достаточно полно охватывает встречающиеся на небольших месторождениях типы залежей.
Типовые системы размещения скважин в наиболее неизменном виде реализуются на месторождениях с площадью базисной залежи 4-5 км2 (рис. 1, а, б).
Так, при разведке брахиантиклинальной залежи (см. рис. 1,а) в бобриковском горизонте применена система двух перекрещивающихся профилей, причем на поперечном расстояния приняты слишком большими, в результате скв. 11 и 17 оказались за контуром нефтеносности. Таким же образом разведывалась литологически ограниченная залежь в пашийском горизонте другого месторождения (см. рис. 1, б). Удачное размещение скважин и тщательный литолого-фациальный анализ при оконтуривании зоны отсутствия коллекторов позволили избежать бурения лишних скважин и подготовить залежь к разработке.
На небольших месторождениях типовые системы размещения скважин реализуются, как правило, с меньшей эффективностью. Так, при изучении месторождения с несовпадающими структурными планами (см. рис. 1, в) была применена система заложения продольного профиля по длинной оси месторождения в сочетании с поперечными профилями по каждому структурному этажу. В принципе такая система для данного случая оптимальна, однако почти одинаковые в обе стороны от оси и слишком большие расстояния между скважинами в поперечных профилях обусловили излишнее число законтурных скважин. Другая крайность - переуплотнение сетки скважин из-за того, что многие из них оказываются на одинаковых структурных отметках (см. рис. 1, г, д).
Таким образом, причины низкой эффективности систем размещения скважин часто кроются не столько в несоответствии их моделям базисных залежей, сколько в отсутствии гибкости при реализации проектов разведки. Нередко лишние законтурные скважины появляются при неправильном соотношении расстояний между точками их заложения на поперечных и продольных профилях, не учитывающем положения осей структуры.
Иногда заложение разведочных скважин на равных расстояниях от поисковой приводило к тому, что многие из них оказывались на одинаковых гипсометрических отметках. В лучшем случае они попадали в малотолщинные приконтурные зоны залежи, в худшем - за контур нефтеносности.
Из этого следует, что принцип равномерности размещения скважин (равные расстояния между ними) на небольших месторождениях недостаточно эффективен. Лучшие результаты получаются при реализации принципа шагового размещения, когда последующие скважины закладываются обязательно на более низких структурных отметках, чем предыдущие. Учитывая наличие на многих месторождениях кроме базисных залежей других, более мелких по размерам, целесообразно первые шаги разведки осуществлять на небольшие расстояния с целью вскрытия возможно большего числа залежей. В сочетании с преимущественным заложением первых разведочных скважин на «критическом» направлении принцип шагового размещения скважин позволяет минимальным их числом подготавливать запасы месторождения к разработке.
Наличие высокоточной сейсмоосновы существенно облегчит реализацию этого принципа, позволит обосновывать заложение минимального числа скважин в наиболее оптимальных условиях как для выяснения геометрии залежи, так и для оценки продуктивности основных по запасам ее частей.
Наряду с изучением систем размещения скважин по материалам указанных районов Волго-Уральской НГП был проведен анализ объемов поисково-разведочного бурения с целью оптимизации этих работ на небольших месторождениях. В качестве основных характеристик разведанности исследовались число скважин, вскрывших собственно залежь, N', и общее число скважин, затраченных на разведку объекта, N. Для пластовых и массивных залежей N' принималось равным числу внутриконтурных скважин. На литологически ограниченных залежах наряду с такими скважинами учитывалось минимально необходимое количество скважин для картирования границ отсутствия коллекторов. Экспертный анализ изученности залежей позволяет сделать вывод, что N' в общем достаточно для оценки запасов по категории C1 с учетом нормального информационного обеспечения. Ранее проведенные исследования [1,3] показали, что количество скважин N' в основном соответствует оптимальным условиям разведки, устанавливаемым на основе минимизации народнохозяйственных издержек на разведку и разработку таких залежей.
Последовательность работ по анализу объемов разведки показана на рис. 2. Они начинались с установления по всем указанным районам зависимостей величин N и N' от площади залежи F. Там, где позволяли объемы выборки, на ЭВМ рассчитаны зависимости N=f(F) и N'=f(F) для основных типов залежей (см. рис 2, а, б). Характерны для всех районов близкое совпадение зависимостей для залежей массивного и пластово-сводового типов и заметное отличие в сторону большего числа скважин зависимостей для литологически ограниченных залежей.
По разным районам исследована динамика соотношения общего (N) и оптимального (N') числа скважин. Суть этого анализа показана на рис. 2, в на примере Татарии. Установлено, что здесь, как и в других районах, указанное соотношение мало меняется в зависимости от размеров залежей. Для массивного и пластового типов разница между N и N' составляет 2-3 скважины, а для литологически ограниченных - 1-2. Преобладают меньшие значения указанных интервалов.
Из этих сопоставлений видно, что по залежам с площадью менее 3 км в среднем почти половина скважин попадает за контур нефтеносности, а на месторождениях с более крупными залежами (от 3 до 10-12 км ) доля таких скважин составляет от 20 до 30 %. Сравнительный анализ зависимостей N(N')=f(F) по типам залежей разных районов показал, что существенными можно считать различия между зависимостями для литологически ограниченных залежей, с одной стороны, и пластовых и массивных - с другой. Межрайонные различия исследованных функций проявляются значительно меньше и отчасти имеют случайный характер, что подтверждается примером залежей пластового типа, приведенных на рис. 2, г. Сходная картина наблюдается по другим типам залежей. Таким образом, выявлена возможность распространения типовых зависимостей N' = f(F) на группу исследованных районов Волго-Уральской НГП.
Исходя из этого построены сводные зависимости оптимального числа скважин от площади залежей, которые имеют определенные преимущества перед районными за счет дополнения исходными данными разных интервалов общего диапазона исследованных залежей (рис. 3). Их можно рекомендовать для обоснования необходимого числа поисково-разведочных скважин на стадиях проектирования этих работ и контроля за их результатами. Поскольку пластовые и массивные залежи преобладают среди базисных объектов небольших месторождений, то в качестве исходной следует использовать сводную для них зависимость (кривая 1 на рис. 3).
Так как по статистике изученных объектов от четверти до трети базисных залежей могут относиться к типу литологически ограниченных, а для их изучения требуется большее число скважин (кривая 2 на рис. 3), необходимо предусматривать резервные скважины, количество которых можно определить как разность между кривыми 1 и 2 на рис. 3.
Поскольку оценка типа базисной залежи на конкретном месторождении на стадии проектирования поисково-разведочного бурения носит вероятностный характер, количество резервных скважин целесообразно определять сразу для всего объема геологоразведочного бурения в данном районе по годам и на пятилетку в целом.
Анализом изученности небольших месторождений установлено, что оптимальное число скважин (основных и резервных), определяемое для базисных залежей, можно считать достаточным для разведки всего месторождения, содержащего в разрезе до трех залежей (при отсутствии резкого смещения сводов). При большем числе залежей необходимое количество скважин возрастает в среднем на одну для месторождений с базисными залежами площадью до 5 км2 и на две для месторождений с более крупными залежами (до 10-15 км2).
При использовании для разведки оптимального числа скважин и размещении их по шаговому принципу (т. е. при разведке залежи «изнутри») несколько меняются наши представления о достоверности разведанных запасов. В частности, если разведка будет закончена без законтурных скважин и при невыявленном водонефтяном контакте, то разведанные запасы категории С1 будут в общем случае характеризоваться достаточно гарантированной оценкой снизу. Что касается общих запасов залежи (категорий С1+C2), то можно говорить об их занижении. Логичным выходом из этой ситуации представляется выделение на залежи некоторого количества запасов категории С2 ниже условной границы запасов категории С1. Величину этих запасов (категории С2) необходимо оценивать с учетом среднестатистических данных о коэффициенте заполнения ловушек в данном районе. Указанные запасы категории С2 можно рассматривать как объекты доизучения месторождения в процессе разработки.
Объемы работ, определяемые по зависимостям 1, 2 на рис. 3, обусловливают жесткие условия разведки. Достаточно сказать, что на пластовых и массивных залежах площадью 1-1,5 км2 целесообразно затрачивать только одну скважину, а при площади до 3 км2 две-три скважины. Иными словами, разведка должна осуществляться практически без законтурных скважин. Для реализации этого требования необходимо соблюдение ряда дополнительных условий.
Прежде всего, должна быть повышена информативность каждой поисковой и разведочной скважины, поскольку во многих случаях первая скважина, вскрывшая небольшую залежь, должна быть по условиям экономичности и единственной. Следовательно, недобор в ней каких-либо видов информации для отнесения запасов к категории С1 автоматически потребует бурения следующей скважины, без которой можно было бы обойтись. Таким образом, отбор керна с выносом его из продуктивных интервалов не менее 70-80 %, оптимальные условия вскрытия пласта, особенно низкопродуктивного, отбор глубинных проб нефти, полный комплекс ГИС и поинтервальное опробование пропластков - исходные условия повышения эффективности геологоразведочных работ на мелких месторождениях.
Другим, важнейшим условием эффективности разведки должен быть высокий уровень геофизических исследований на стадии подготовки площади к глубокому бурению и в процессе поисково-разведочных работ, обеспечиваемый современными методами высокоточной сейсморазведки. Эффективность их применения проявляется в двух направлениях. Во-первых, создаются предпосылки для размещения минимального количества разведочных скважин в наиболее оптимальных условиях; во-вторых, уже в процессе разведки появляется возможность замены части разведочных скважин опережающими эксплуатационными, в первую очередь на месторождениях с площадью базисной залежи более 5 км2, вводимых в разработку ускоренными темпами. С учетом накопленного опыта применения эксплуатационного бурения при разведке и перспектив прогнозирования сейсморазведкой контуров залежей и общих закономерностей изменчивости коллектора на таких месторождениях можно высвободить до половины разведочных скважин без снижения достоверности запасов и практически без риска получения непродуктивных эксплуатационных скважин.
Еще один резерв повышения эффективности геологоразведочных работ заключается в обосновании и применении дифференцированных систем разведки многопластовых месторождений. Практика показывает, что для многопластовых месторождений изученных районов характерно различное расположение базисных залежей в геологическом разрезе. От 30 до 40 % месторождений имеют такой тип разреза, при котором базисная залежь занимает промежуточное положение, а ниже ее обнаруживаются одна или несколько более мелких залежей. На практике часто применяется система разведки с бурением всех скважин до глубины самой нижней залежи. Статистика показывает, что отношение общего количества скважин, затраченных на разведку базисной залежи, к такому же показателю по нижележащим залежам в 80 % случаев равно единице, в остальных не превышает 1,3. Из этого следует, что на месторождениях с таким типом разреза системы разведки не являются оптимальными, что приводит к росту числа законтурных скважин по нижним объектам.
Для повышения эффективности систем разведки многопластовых месторождений с базисными залежами в верхней и средней частях разреза необходимо применять односеточную систему скважин с уменьшением их числа по нижним залежам. С целью ее реализации при шаговом принципе разведки первые разведочные скважины следует закладывать на сокращенных расстояниях (400-600 м) от поисковой скважины-первооткрывательницы. Это позволит уже на ранней стадии разведки оценить масштабы не только базисной, но и второстепенных, в том числе и нижележащих, залежей и определить следующие шаги разведки. Более обоснованный выбор расстояний и мест заложения скважин может быть выполнен с учетом данных детальной сейсморазведки месторождения. В результате можно получить системы разведки полностью адекватные особенностям геологического разреза месторождения, что позволит дополнительно экономить часть разведочного метража.
Таким образом, кардинальное повышение эффективности геологоразведочных работ связано с развитием и промышленным внедрением комплексных методов изучения месторождений, сочетающих высокоточные модификации сейсморазведочных работ с бурением оптимального числа высокоинформативных поисковых и разведочных скважин.
На период промышленного освоения таких систем резервом повышения эффективности геологоразведочных работ должно стать совершенствование методических и организационных приемов их осуществления. По существу, области между кривыми 1-3 и 2-4 на рис 3 можно рассматривать как оценку резервов повышения эффективности за счет следующих мероприятий.
1. Для проектирования и оценки эффективности поисково-разведочных работ на небольших месторождениях необходимо принять в качестве нормативной базы на XII пятилетку обобщенные или порайонные зависимости оптимального числа скважин от размеров залежей, дифференцированные по типам последних.
2. Для изучения месторождений с базисными залежами литологического типа или содержащих в разрезе более трех залежей ввести систему резервирования скважин. При оценке объемов резервирования необходимо исходить из доли указанных месторождений от общего их числа и установленной разницы в оптимальном количестве скважин для залежей и месторождений разных типов.
3. Размещение поисково-разведочных скважин на пластово-сводовых и литологически ограниченных залежах осуществлять преимущественно методом шага разведки с обязательным учетом результатов предыдущих работ. На месторождениях с залежами до 3-5 км2 первые разведочные скважины следует закладывать на укороченных расстояниях от скважины-первооткрывательницы (не более 400-600 м), размещая их прежде всего в направлении замка ловушки, смещения сводов, зоны предполагаемого отсутствия коллектора.
4. В поисковых и первых разведочных скважинах, особенно на главных куполах разведываемых месторождений, предусматривать повышенную информационную нагрузку для создания надежных условий подсчета запасов и проектирования разработки.
С помощью указанных рекомендаций в основных районах Волго-Уральской НГП, по нашим оценкам, можно высвободить до 25 % разведочных скважин и направить их на поиски новых месторождений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анализ изученности небольших месторождений нефти / А.Я. Фурсов, В.В. Стасенков, К.С. Талдыкин, И.А. Воронина. Обзор. ВНИИОЭНГ. Сер. Нефтегаз. геол. и геофиз. М., 1984, с. 1 - 44.
2. Габриэлянц Г.А., Пороскун В.И., Сорокин Ю.В. Методика поисков и разведки залежей нефти и газа. М., Недра, 1985.
3. Фурсов А.Я. Оптимизация изученности нефтяных месторождений. М., Недра, 1985.
Рис. 1. Примеры размещения разведочных скважин на небольших месторождениях.
Изогипсы кровли пласта, м: 1 - базисного, 2 - нижележащего; внешний контур нефтеносности залежи: 3 - базисной. 4 - нижележащей; 5 - линия замещения пласта; скважины (в числителе номер, в знаменателе - абсолютная отметка базисного пласта, м, в скобках - нижележащего) разведочные: 6 - непродуктивные, 7 - продуктивные, 8 - ликвидированные
Рис 2. График зависимости числа скважин от размеров н типов залежей.
а - общее число скважин; б - число скважин, вскрывших залежь; в - сравнение общего числа скважин (I, II, III) с числом скважин, вскрывших залежь (I'. II'. III'): г - сравнение чисел скважин, вскрывших залежи пластового типа Татарии (I), Башкирии (II), Пермской (III) и Куйбышевской (IV) областей. Залежи: 1 - массивные. 2 - пластово-сводовые, 3 - литологически ограниченные
Рис. 3. Обобщенные графики зависимости числа скважин от площади залежей
Оптимальное (1. 2) и общее (3, 4) число скважин для разведки пластовых, массивных (1,3) и литологически ограниченных (2, 4) залежей