Р.Х. Муслимов Нетрадиционные залежи нефти - существенный потенциал ...
Р.Х. Муслимов
Аппарат Президента Республики Татарстан, Казань
НЕТРАДИЦИОННЫЕ ЗАЛЕЖИ НЕФТИ –
СУЩЕСТВЕННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ДАЛЬНЕЙШЕГО
РАЗВИТИЯ СТАРЫХ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ
Основой развития нефтяной промышленности является
обеспеченность ее сырьевой базой. В это понятие мы
вкладываем прирост запасов как за счет проведения геологоразведочных
(ГРР) работ, так и за счет увеличения
коэффициента нефтеизвлечения (КИН). Это две составляющие
единого процесса воспроизводства минерально-сырьевой
базы (ÂÌÑÁ).
Республика Татарстан является старейшим нефтедобывающим
районом страны. Здесь поздняя стадия геологоразведочных
работ (ГРР), которая характеризуется сравнительно
высокой изученностью традиционных регионально-нефтеносных
горизонтов, объективной ориентацией на
поиски небольших месторождений в локально нефтеносных
горизонтах, сложнопостроенных труднооткрываемых
залежей с трудноизвлекаемыми запасами, выходом в менее
перспективные районы, повышением роли доразведки
и переоценки запасов ранее открытых месторождений. Все
эти факторы, безусловно, осложняют задачу подготовки
новых запасов для оптимальной добычи нефти.
Все это нам пришлось учитывать при разработке стратегии
развития ТЭК РТ на период до 2020 года. Несмотря
на высокую опоискованность недр, за годы рыночных реформ
воспроизводство запасов в РТ в целом улучшилось
(Рис. 1) и по сравнению со среднероссийскими было более
благоприятным. Однако, в общем объеме прирост запасов
за счет новых открытий существенно снизился (с 49
до 13 % в ãîä) (òàáë.).
Несмотря на достаточную обеспеченность разведанными
запасами нефти, в стратегии значительное внимание
уделено вопросам подготовки новых запасов. Это
объясняется тем, что в РТ высокая доля трудноизвлекаемых
запасов нефти (ÒÇÍ), составляющая 80 %.
Конечно, нельзя мириться с тем, что проектные средневзвешенные
значения конечной нефтеотдачи месторождений
мира составляют 34 – 36 %, ò.å. планируется извлечь
треть нефти, а две трети оставить в пласте. Примерно такое
же положение в России. В Татарстане проектный КИН несколько
выше – 0,4. Но и здесь диапазон его изменения значительный,
от 12 до 60 %. В результате, в конце разработки
месторождений, после выполнения проектов разработки
доля оставшейся нефти может составить от 40 до 88 %. Это
зависит как от особенностей геологического строения месторождений,
так и от применяемых систем разработки и
технологий. Причем, влияние геологического строения на
эффективность разработки является превалирующим.
Создание современных методов разработки с применением
заводнения ускорило процессы извлечения нефти
из продуктивных пластов и существенно повысило нефтеизвлечение.
Но в разных геологических условиях степень
этого ускорения и нефтеизвлечения были различными.
Поэтому в середине 60-х годов прошлого столетия в
СССР появилось разделение запасов нефти на две категории
– активные и трудноизвлекаемые, а месторождений в
зависимости от соотношения этих категорий запасов также
на две группы: высокопродуктивные и малоэффективные
(Ðèñ. 2) (Ìóñëèìîâ, 2001).
Под активными мы понимаем запасы залежей нефти,
при разработке которых традиционными методами вытеснения
нефти водой (искусственный или природный водонапорный
режим) обеспечиваются высокие темпы отбора
и сравнительно высокая (îáû÷íî более 0,4 – 0,5) конечная
нефтеотдача. К этой группе относятся запасы залежей,
содержащих маловязкую (менее 10 мПа·с) нефть в
высокопроницаемых терригенных или карбонатных коллекторах
(высокопродуктивные залежи).
Под трудноизвлекаемыми подразумеваются запасы
Табл. Динамика восполнения добычи нефти в РТ запасами за
счет новых открытий.
2
1 (16) 2005
залежей нефти, которые при применении традиционных
методов (различные виды природного режима и стационарное
заводнение) вырабатываются низкими темпами, с
низкой (îáû÷íî не выше 0,2 – 0,3) конечной нефтеотдачей.
Эта группа включает запасы всех залежей с повышенной
(10 – 30 ìÏà·ñ) и высокой вязкостью и маловязких
нефтей в слабопроницаемых терригенных и карбонатных
коллекторах, нетрадиционных залежей, а также водо-нефтяных
зонах с небольшой нефтенасыщенной толщиной
(менее 3 м) и незначительной долей нефтенасыщенной
части пласта к общей толщине коллектора.
Первую группу можно подразделить на две подгруппы:
содержащие, в основном, активные запасы нефти и
содержащие частично трудноизвлекаемые запасы.
Вторая группа залежей характеризуется более сложными
геолого-физическими условиями, определяющими разнообразие
необходимых методов выработки запасов. Основными
причинами, обуславливающими сравнительно
низкие показатели разработки и низкую нефтеотдачу этой
группы залежей, являются, в большей степени, повышенная
вязкость нефти и частично низкие коллекторские свойства
пластов. По вязкостному признаку, оказывающему определяющее
влияние на эффективность применяемых систем
разработки, залежи второй группы можно разделить
на четыре подгруппы: залежи маловязких (до 10 мПа·с) нефтей,
нефтей повышенной (10 – 30 ìÏà·ñ) âÿçêîñòè, вязких
(30 – 60 ìÏà·ñ) и высоковязких (áîëåå 60 ìÏà·ñ) íåôòåé.
Стр.1
Р.Х. Муслимов Нетрадиционные залежи нефти - существенный потенциал ...
держание глинистого материала, как это было
показано на примере горизонтов Д1
Ä0
Ромашкинского
месторождения, существенно ухудшает
процессы нефтевытеснения.
2. Регенерационные или кластерные коллектора.
К коллекторам этого типа относятся
проницаемые породы нефтяных резервуаров,
в которых структура пустотно-порового пространства
и фильтрационные связи перестроены
за счет эпигенетических процессов и, в
частности, процессов регенерации зерен. В
возникновении этого типа коллекторов играют
определяющую роль процессы коррозии
и регенерации. Особенно подвержены влиянию
этих процессов кварцевые песчаники девонских
отложений горизонтов Д0
и Ä1
Рис. 1. Добыча нефти и прирост запасов по Республике Татарстан.
Каждая из выделенных подгрупп, в свою очередь, подразделяется
на два класса – приуроченные к высокопроницаемым
и малопроницаемым коллекторам.
Трудноизвлекаемые запасы включают в себя запасы
нефти в нетрадиционных коллекторах, в залежах высоковязких
нефтей и природных битумов, остаточных нефтей выработанных
месторождений с обычными коллекторами со
специфическими геологическими условиями залегания.
Как показали проведенные исследования, нетрадиционные
коллектора можно разделить на два класса: во-первых,
нетрадиционные коллектора УВ освоенных горизонтов
осадочного чехла Волго-Уральской НГП, и, во-вторых,
коллектора, локализованные выше и ниже основных промышленно
освоенных горизонтов (Èçîòîâ, 2005).
К нетрадиционным коллекторам освоенных горизонтов
относятся следующие виды коллекторов:
1. Глинистые коллектора. В этом типе коллекторов отна
склонах ЮТС, а также в других терригенных
комплексах. Даже небольшое соД1
мечается
повышенное содержание глинистой составляющей,
и особенности ее локализации нарушают линейные
законы фильтрации. Глинистое вещество коллекторов этого
типа представлено сложным комплексом парагенетических
ассоциаций минералов, обусловленных условиями седиментогенеза,
диагенеза и катагенеза. Оно
локализуется обычно в межпоровых каналах.
При этом большое значение имеет не
только тип глинистых минералов – ассоциаций,
но и особенности тонкой структуры
их агрегатов. Коллектора такого типа распространены
по периферии полей развития
основных продуктивных горизонтов
Ä0
Рис. 2. Геолого-промысловая классификация
нефтяных залежей и месторождений (Р.Х.
Муслимов). АЗН – активные запасы нефти;
ТЗН – трудноизвлекаемые запасы нефти;
ВПК – высокопроницаемые коллектора; СПК
– слабопроницаемые коллектора; НПК – низкопроницаемые
коллектора; МВН – маловязкие
нефти до 10 мПа · ñ; ПВН – повышенной
вязкости нефти 10 – 30 ìÏà·ñ; ВН – вязкие
нефти 30 – 60 мПа · ñ; ВВН – высоковязкие
нефти более 60 мПа · ñ; ГНЗ – газонефтяная
зона; ВНЗ – водонефтяная зона.
1 (16) 2005
3
. Коллектора
этого типа возникают при смене режима
рН пласта со щелочного на кислый. Высокая
извилистость вновь образованных поровых каналов
в этих случаях приводит к возникновению нелинейных связей
пористости-проницаемости. Коллектора этого типа
развиты в пределах основных участков Ромашкинского месторождения
в зонах активного эпигенеза, а также в горизонтах
Ä3
– Ä4
.
3. Коллектора с повышенной пиритизацией. Коллектора
этого типа развиты в зонах воздействия на пласт восстановительных
флюидных систем, за счет которых железосодержащие
минералы переходят в сульфиды, локализующиеся
в пережимах поровых каналов, что также нарушает
фильтрационные свойства пластов. В пределах ВолгоУральской
провинции такие коллектора часто локализованы
в бобриковско-радаевских и тульских горизонтах. Часто
такие коллектора не обнаруживаются стандартными геофизическими
методами, что во многих случаях приводит к
их неправильной оценке и пропуску в разрезе скважин.
4. Карбонатные коллектора трещинно-порового типа
широко развиты в турнейских и верейско-башкирских отложениях.
Комбинация трещинной дренирующей углеводороды
сети и ее поровой матрицы создает сложную систему
фильтрации, трудно поддающуюся учету и оценке
Стр.2
Р.Х. Муслимов Нетрадиционные залежи нефти - существенный потенциал ...
(Ìóñëèìîâ, 2001; Изотов и äð., 2001). Коллектора этого
типа характеризуются нестабильным режимом нефтеизвлечения,
несмотря на их широкое распространение.
5. Карбонатно-сульфатные коллектора. Коллектора
этого типа были впервые описаны В.Г. Изотовым и др. как
лиофобные, способные к образованию «блуждающих залежей»
(Плотников и др., 2000). Нестандартные фильтрационные
свойства этих коллекторов связаны со специфическими
свойствами смачиваемости поровых каналов, инкрустированных
сульфатным комплексом минералов, что
приводит к низкой способности коллектора удерживать углеводородную
фазу. Вследствие этого углеводороды периодически
мигрируют и накапливаются в таких коллекторах.
Главные типы ведущих горизонтов развития такого
типа коллекторов фаменские отложения, что обусловлено
палеогеографическими факторами.
6. «Сыпучие» коллектора углеводородов. Представлены
несцементированными и слабосцементированными
песчаниками. Это особый тип нетрадиционных коллекторов,
широко развитый в пределах Республики Татарстан,
особенно среди тульско-бобриковских и верхнепермских
(уфимских) отложений. Сыпучесть этих коллекторов
не позволяет адекватно оценить их коллекторские и
фильтрационные свойства, что вносит неточности в подсчет
запасов и осложняет их разработку. Несмотря на проводимые
ранее работы для коллекторов этого класса, практически
не разработаны методы их оценки.
Вторым классом нетрадиционных коллекторов являются
формации, локализованные ниже промышленно
освоенных глубин, к которым в пределах Волго-Уральской
НГП относятся глубокопогруженные горизонты рифейвендских
отложений и зоны деструкций кристаллического
фундамента (Ситдикова, Изотов, 1999), в Западной Сибири
– палеозойского основания.
1. Нетрадиционные коллектора рифей-вендских отложений.
Рифей-вендский комплекс в отношении локализации
в нем коллекторских горизонтов является в целом
нетрадиционным. Несмотря на древний возраст этих отложений,
они представлены неметаморфизованным комплексом
осадков, нетрадиционность которых связана с
интенсивной эпигенетической проработкой (поздний диагенез-катагенез).
Эти процессы часто практически полностью
меняют облик структуры пустотно-порового пространства
коллекторов, в результате активных процессов
регенерации и перераспределения вещества, что приводит
к нелинейным законам фильтрации.
2. 3оны деструкции кристаллического фундамента.
Специфическим типом нетрадиционных коллекторов Волго-Уральской
провинции являются зоны деструкции кристаллического
фундамента. Как свидетельствуют материалы
глубокого бурения и сейсмических исследований, эти
зоны развиты по всему разрезу фундамента, однако, максимум
их, по данным сейсмопрофилирования, сконцентрирован
на глубинах ниже 5 км. Особенностью этих зон
является их субгоризонтальное залегание, связанное с развитием
тангенциальных напряжений в теле фундамента,
ðèñ. 5 (Ñèòäèêîâà, Èçîòîâ, 1999). Ôàêòîðîì, определяющим
развитие таких напряжений, является перемещение блоков
земной коры по зонам наклонных разломов регионального
типа, отделяющих Южно-Татарский свод от рифтовых
областей Камско-Бельского и Казанско-Кажимского авлакогенов.
Формирование потенциальных коллекторов в теле
фундамента связано с процессами механической деструкции
граничных зон скольжения пластин высокометаморфизованных
пород фундамента и последующей гидротермальной
проработки. Коллекторские свойства зон деструкций
во многом определяются соотношением процессов механического
дробления пород и процессов выщелачивания
субстрата под действием гидротермальных растворов.
Проведенный анализ типов нетрадиционных коллекторов
УВ Волго-Уральской провинции ставит на повестку дня
вопрос о внедрении специфических методов их исследования
и оценки, в зависимости от геологических и литологоминералогических
факторов, определяющих нетрадиционность
коллектора, а в последующем и «гибких» методик их
рациональной разработки. Такие подходы позволят максимально
оценить ресурсный потенциал старых нефтегазоносных
регионов и, таким образом, дать им новую жизнь.
В основном, все эти разновидности нетрадиционных
Рис. 3. Виды потерь запасов нефти при разработке залежей
(по К.С. Баймухаметову и др., дополненное Р.Х. Муслимовым).
4
1 (16) 2005
коллекторов обуславливаются природными факторами.
Но в последней четверти прошлого столетия трудами Н.Н.
Непримерова, М.Д. Белонина, Р.С. Сахипгареева, В.И. Славина,
Г.В. Романова, Л.М. Петровой и др. было показано,
что при длительной закачке холодных пресных вод происходят
следующие процессы:
– ухудшаются свойства остаточной нефти в направлении,
приводящем к образованию в пласте окисленной,
осерненной, малоподвижной и неподвижной, биодеградированной
нефти;
Стр.3