Geum.ru
   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по геологии-минералогии

Методы количественной оценки перспектив нефтегазоносности (на примере седиментационных бассейнов Сибири)

Автореферат докторской диссертации по геологии-минералогии

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 

Бурштейн Лев Маркович

МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ

(НА ПРИМЕРЕ СЕДИМЕНТАЦИОННЫХ

БАССЕЙНОВ СИБИРИ)

25.00.12 - Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 2011


Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Мигурский Анатолий Викторович

доктор геолого-минералогических наук Мкртчян Олег Мкртычевич

доктор геолого-минералогических наук Халимов Элик Мазитович

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН, Москва).

Защита состоится 26 октября 2011г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.068.02 при Учреждении Российской академии наук Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН, в конференц-зале.

Адрес: пр-т Ак. Коптюга, 3, г. Новосибирск, 630090

Факс: (383) 333-23-01

E-mail:

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИНГГ СО РАН.

Автореферат разослан 9 сентября 2011г.

Ученый секретарь

диссертационного совет Е. А. Костырева

к. г.-м. н.


Введение

В обозримом будущем углеводородное сырье сохранит свое значение для мировой промышленной цивилизации, а его роль в экономике России, вероятно, будет возрастать. Истощение старых нефтегазоносных провинций неизбежно приведет к вовлечению в цикл воспроизводства ресурсной базы углеводородного сырья мелких и мельчайших скоплений в районах и комплексах с высокой степенью освоенности, сравнительно плохо изученных комплексов старых районов, слабоизученных седиментационных бассейнов (СБ). Для России существенная часть таких перспективных объектов сосредоточена в Сибири и на прилегающих акваториях, в районах с неблагоприятными географическими и горно-геологическими условиями. Как следствие, удельная стоимость подготовки ресурсно-сырьевой базы будет возрастать, что, в свою очередь, повысит требования к качеству и надежности перспективного планирования поисково-разведочных работ на нефть и газ. Информационной базой такого планирования является количественная оценка величины и структуры ресурсов углеводородов (Методическое руководство..., 2000).

Среди отечественных ученых, внесших выдающийся вклад в это

направление геологической науки, следует прежде всего назвать

И.М. Губкина, А.А. Бакирова, И.О. Брода, М.Д. Белонина, Н.И. Буялова,

Н.Б. Вассоевича, В.И. Высоцкого, И.В. Высоцкого, И.С. Грамберга,

Ф.Г. Гурари,а М.Ф. Двали,а А.Н. Дмитриевского,аа В.И. Ермакова,

Н.А. Еременко,а М.К. Калинко,а К.А. Клещева,а А.Э. Конторовича,

Н.А. Крылова, Н.Д. Линдтропа, СП. Максимова, М.С. Моделевского,

В.Д. Наливкина, С.Г. Неручева, И.И. Нестерова, Н.И. Ростовцева,

Ф.К. Салманова, В.В. Семеновича, А.А. Трофимука, Э.Э. Фотиади,

Э.М. Халимова, В.И. Шпильмана. Значительный вклад в теорию и практику

количественного прогноза нефтегазоносности внесли также Ю.Н. Батурин,

С.А. Винниковский,а A.M. Волков, В.И. Галкин, СВ. Галкин,

Ю.Н. Григоренко, Е.Б. Грунис, Ш.А. Губерман, В.И. Демин, О.С Краснов,

B.C. Лазарев,а М.Г. Лейбсон,а В.Р. Лившиц,а Н.В. Мельников,

Ю.П. Миронычев, М.А. Напольский, Г.Б. Острый, Г.И. Плавник, Ю.В. Подольский, В.В. Потеряева, А.А. Растегин, Г.П. Сверчков, В.А. Скоробогатов, В.И. Старосельский, B.C. Старосельцев, В.П. Ступаков, Н.В. Судат, Л.О. Сулейманова и др.

Несмотря на значительные успехи в развитии методологии количественного прогноза перспектив нефтегазоносности, до сих пор остается целый ряд не до конца решенных проблем. К наиболее важным, с нашей точки зрения, относятся следующие:

1. Не в полной мере выявлено влияние на результаты прогноза больших, относительно слабоизученных нефтегазоносных систем стохастичности их характеристик, устойчивости протекающих в них процессов и природы этих явлений. Анализ этого вопроса чрезвычайно важен

1


дляа пониманияа естественныха иа неустранимыха ограниченийа на точность прогноза.

  1. Методики прогноза одного из наиболее существенных элементов структуры ресурсов углеводородов (УВ) - распределения скоплений по крупности (РСК) - были развиты для сравнительно хорошо изученных систем. В случае прогноза в слабоизученных нефтегазоносных системах, параметры РСК приходится задавать экспертно на основе качественных аналогий. С этой точки зрения, принципиально важно установить связь параметров РСК с наиболее общими геологическими характеристиками вмещающих нефтегазоносных систем.
  2. В районах и комплексах с высокой степенью освоенности основным резервом нефтегазовой промышленности являются мелкие и мельчайшие скопления УВ. Прогноз их числа и запасов, сосредоточенных в них суммарных ресурсов, базируется на установленных эмпирически законах РСК и в области мелких и мельчайших скоплений имеет экстраполяционный характер. Для более надежного прогноза в этой области важно исследовать механизмы формирования РСК.
  3. В большинстве методик прогноза используются эталонные объекты, в пределах которых информация о нефтегазоносности и геологических параметрах усредняется. При этом часть доступной информации в областях вне эталонных объектов не учитывается или учитывается не в полной мере. Представляется важной разработка вариантов методики прогноза, максимально полно учитывающих всю доступную информацию о нефтегазоносности оцениваемых объектов.

Таким образом, необходимость, исследования природы естественной неопределенности величины и элементов структуры ресурсов в нефтегазоносных системах, анализа механизмов формирования ресурсов УВ и распределения их скоплений по крупности, развития методик прогноза ресурсов и их структуры в различных информационных ситуациях на объектах прогноза, максимально учитывающих прямые результаты нефтегазопоисковых работ, определяют

Актуальность настоящего исследования.

Объектом исследования являются крупные нефтегазоносные системы Сибири и смежных акваторий.

Цель исследований. Выполнить анализ причин, возможных механизмов возникновения и масштабов стохастичности процессов нафтидогенеза в крупных нефтегазоносных системах (НГС), оценить связанную с этим степень неопределенности прогноза перспектив их нефтегазоносности, разработать методы прогноза нефтегазоносности объектов разного ранга и степени изученности, максимально учитывающие прямые результаты поисково-разведочных работ на нефть и газ, апробировать их при прогнозе реальных НГС.

2


Достижение этой цели предполагает решение следующих основных задач:

  1. Построить обобщенные модели динамики нафтидогенеза в крупных НГС и на этой основе исследовать возможные механизмы возникновения неустойчивого поведения и стохастичности, формирования РСК в них.
  2. Установить связь параметров РСК с характеристиками вмещающих НГС.

3. Разработать методику прогноза перспектив нефтегазоносности,

максимально учитывающую прямые результаты поисково-разведочных работ

на нефть и газ и стохастическую природу зависимости величины и структуры

ресурсов УВ от характеристик вмещающих систем.

4.а Выполнить количественный прогноз перспектив нефтегазоносности

для ряда крупных, наименее изученных НГС Сибири и сопредельных

акваторий.

Методы исследования и фактический материал. Теоретической основой работы является осадочно-миграционная теория нафтидогенеза, элементы теории вероятности, случайных процессов и нелинейной динамики. Основные методы исследований - статистический анализ, компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент.

Фактической основой исследований послужили открытые сведения о ресурсах и запасах геологических объектов разного ранга, литературные и фондовые данные по более чем 90 сравнительно хорошо изученным седиментационным бассейнам мира (в том числе Сибири), нефтегазоносным комплексам в их пределах, более чем 100 эталонным участкам юрских и меловых нефтегазоносных комплексов (НТК) в Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне, данные о результатах исследований и испытаний более 2000 скважин в его пределах. Материалы были собраны и подготовлены в ходе выполнения плановых научных работ в ИНГТ СО РАН и СНИИГТиМСе, совместных работ с коллективами сибирских геологических организаций, ВНИИЗарубежгеологии, ВНИИОкеангеологии и ДР-

Научная новизна выполненных исследований и личный вклад автора состоят в следующем:

  1. Впервые показано, что в рамках простейших динамических моделей нафтидогенеза в крупных НГС могут возникать режимы со сложным, слабоустойчивым (лпредстохастическим) поведением, что, в свою очередь, может приводить к высокой степени неопределенности в результатах прогноза величины их ресурсов.
  2. Построена динамическая модель формирования распределения скоплений УВ по крупности.
  3. Установлены эмпирические связи параметров РСК с характеристиками вмещающей НГС, и на этой основе предложена методика их прогноза.

3


  1. Предложен метод прогноза плотности ресурсов УВ на основе ее связи с успешностью поисково-разведочного бурения и с использованием аппарата анализа условных вероятностей.
  2. Усовершенствована методика прогноза размеров крупнейших скоплений для объектов ранга нефтегазоносной области и района.
  3. Выполнен количественный прогноз величины и структуры ресурсов ряда наименее изученных седиментационных бассейнов Сибири и отдельных районов Западно-Сибирского бассейна.

В диссертационной работе автор защищает следующие научные положения и результаты:

  1. Нелинейный характер процессов нафтидогенеза может приводить к существенному различию в величине начальных ресурсов УВ в макроскопически подобных крупных НГС. Вследствие этого возникает неустранимая неопределенность в результатах количественного прогноза перспектив их нефтегазносности.
  2. Распределение скоплений УВ по крупности порождается процессами аккумуляции и диссипации в нефтегазоносной системе. Конкретная форма этого распределения определяется геологическими факторами, контролирующими скорости этих процессов.
  3. Широкий спектр возможных форм распределения аккумулятивно-диссипативных параметров НГС приводит к распределениям скоплений УВ по крупности, которые удовлетворительно аппроксимируются усеченным распределением Парето (УРП).
  4. В зависимости от стадии процесса нафтидогенеза в конкретной нефтегазоносной системе параметры распределения скоплений УВ по крупности в области сравнительно мелких скоплений могут отличаться от параметров распределения в диапазоне крупных скоплений.
  5. Комплекс эмпирических прогностических моделей для детерминированной и вероятностной оценки начальных геологических ресурсов (НГР) УВ и параметров распределения скоплений нефти и газа по крупности в слабоизученных седиментационных бассейнах.
  6. Эмпирические прогностические модели на основе выявленных связей плотности начальных суммарных ресурсов с характеристиками вмещающих меловых и юрских комплексов Западно-Сибирского мегабассейна.
  7. Методика количественного прогноза нефтегазоносности сравнительно хорошо изученных объектов ранга НТК на основе связи успешности поисково-разведочного бурения с плотностью начальных суммарных ресурсов и с использованием аппарата анализа условных вероятностей.
  8. Прогностические модели и вероятностная оценка возможного числа невыявленных крупных и уникальных месторождений нефти и газа в нефтегазоносных областях Западно-Сибирской провинции.

4


Достоверность научных выводов и заключений определяется тем, что в основе выполненного анализа лежит обширный фактический материал по более чем 100 сравнительно хорошо изученным седиментационным бассейнам мира и Сибири, мезозойским нефтегазоносным комплексам Западно-Сибирского мегабассейна (146 эталонных участков), распределению и величине ресурсов и запасов углеводородов в их пределах. Теоретические модельные построения базируются на основных принципах осадочно-миграционной теории нафтидогенеза и используют хорошо развитый аппарат теории стохастических систем и нелинейной динамики. Прогнозные характеристики нефтегазносных систем, полученные в работе, совпадают с наблюдаемыми в природе.

Теоретическая и практическая значимость:

  1. Полученные результаты существенно уточняют представления о характере процессов нафтидогенеза, возможных механизмах возникновения распределения скоплений углеводородов по крупности, причинах приводящих к неопределенности в величине начальных ресурсов углеводородов в крупных НГС.
  2. Предложенные методики оценки величины и структуры ресурсов УВ нашли широкое применение и практическое подтверждение при количественных оценках перспектив нефтегазоносности Западно-Сибирской и Лено-Тунгусской нефтегазоносных провинций, седиментационных бассейнов Сибири и смежных акваторий арктических морей (Енисей-Хатангский, Тунгусский, Южно-Карский и др.).

Апробация работы. Основные положения и разделы работы неоднократно докладывались на всесоюзных, всероссийских и международных конференциях, конгрессах и симпозиумах в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске, Томске, Красноярске, Иркутске, Якутске, Киото (Япония), Рио-де-Жанейро (Бразилия), Праге (Чехия), Лондоне (Великобритания) и т.д.

Методики количественной оценки ресурсов углеводородов слабоизученных седиментационных бассейнов апробированы (1984 г.) Государственной экспертной комиссией при Госплане СССР. Материалы по одной из методик прогноза выставлялись на ВДНХ СССР в 1987 г., отмечены бронзовой медалью и защищены лицензией ЧССР.

Полученные при участии автора в ходе выполнения всероссийских (ранее всесоюзных) оценок перспектив нефтегазоносности по состоянию на начало 1983, 1988, 1993 и 2002 гг. оценки величины и структуры ресурсов УВ осадочных бассейнов Восточной и Западной Сибири прошли апробацию в экспертных комиссиях Министерства геологии СССР и Министерства природных ресурсов РФ. Результаты, представленные в диссертационной работе, использовались при разработке планов социально-экономического развития Томской области и Ямало-Ненецкого автономного округа.

5


По теме диссертации опубликовано 96 работ, в том числе 9 монографий и монографических изданий (в соавторстве), 23 статьи в журналах (20 из списка ВАК), 41 - в сборниках и трудах всесоюзных, всероссийских и международных конференций.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения, содержит 285 страниц текста, 129 рисунков, 26 таблиц. Список литературы включает 169 наименований.

Работа выполнена в Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. Она является результатом многолетних исследований автора в области количественного прогноза перспектив нефтегазоносности и моделирования процессов нафтидогенеза.

Благодарности. В ходе проведенных исследований были очень полезны советы и консультации, творческое содружество и обмен мнениями с соратниками по научной школе академика А.Э. Конторовича -В.И. Деминым, В.А. Конторовичем, В.О. Красавчиковым, О.С. Красновым, В.В. Лапковским, В.Р. Лившицем, А.Н. Фоминым. Неоценимую пользу принесли встречи и дискуссии с представителями других научных школ и направлений М.Д. Белониным, К.А. Клещевым, Ю.П. Миронычевым, М.С. Моделевским, И.С. Новиковым, В.И. Шпильманом, Ю.В. Подольским и многими другими учеными и специалистами. Всем этим людям автор выражает искреннюю и глубокую признательность и хранит самые теплые воспоминания о тех из них, кто уже ушел из жизни. Особую благодарность автор выражает академику А.Э. Конторовичу за постоянное внимание, поддержку и создание условий, без которых, эта работа не могла бы быть выполнена.

Глава 1. Математическое моделирование при исследовании некоторых вопросов теории нафтидогенеза и методики количественной оценки перспектив нефтегазоносности

Количественныеаа аспектыа осадочно-миграционной теории

происхождения нефти и газа развивались прежде всего в связи с задачами прогноза, что привело к возникновению группы эмпирических методов, основанных на наличии стохастических связей между величиной или элементами структуры ресурсов УВ и параметрами, характеризующими оцениваемый объект. Другим направлением внедрения математических моделей в геологию нефти и газа стала разработка объемно- и историко-генетических методов прогноза.

Можно выделить еще одну группу математических моделей, применяемых в нефтегазовой геологии. Это модели, рассматривающие процессы нафтидогенеза для какой-либо крупной системы (бассейна, нефтегазоносного комплекса, резервуара, зоны нефтегазосбора) в целом и играющие важную роль прежде всего как инструмент качественного анализа теоретическихаа вопросоваа геологииаа нефтиаа иаа газа.аа Наибольшийаа вкладаа в

6


разработку этого направления внесли отечественные исследователи (А.Б. Вистелиус, А.Э. Конторович, В.Р. Лившиц, В.И. Шпильман и др.). А.Э. Конторович (1978), предложил динамическую модель процессов нафтидогенеза, в основе которой лежит представление о скоплениях УВ как результате действия двух противоположно направленных процессов -аккумуляции УВ в ловушки и их диссипации. А.Б. Вистелиус (1980), для выявления характера распределения массы нефти в природной системе по различным формам, впервые применил стохастическую модель формирования скоплений УВ и исследовал ее стационарные состояния. Подходы, использованные в моделях А.Б. Вистелиуса и А.Э.Конторовича могут быть применены для анализа широкого круга ситуаций, в частности для изучения природы нелинейности процессов нафтидогенеза.

На основе представлений о первичных скоплениях УВ в коллекторах (Неручев, 2003) и теории многофазной фильтрации можно показать, что темпы аккумуляции зависят при прочих равных условиях не только от общей массы УВ в коллекторах на путях вторичной миграции, но и от ее доли в форме подвижных первичных скоплений. Рассмотрим дифференциальный баланс различных форм УВ в крупной НГС.

Количества аккумулированных УВ (Qa) возрастает за счет перехода из мигрантоспособной формы (первичные скопления, Qm) и снижается при разрушении скоплений (при этом часть УВ может вернуться в мигрантоспособную форму). Изменение количества мигрантоспособных УВ в системе, связано с захватом УВ, распределенных в коллекторах на путях миграции (в дисперсной фазе и в виде мелких скоплений, Qk), переходом в аккумулированную форму и потерями за счет окисления, выноса с элизионными водами и т.д. Изменение массы условно немигрантоспособной группы УВ (Qk) связано с поступлением УВ в коллектора из нефтематеринских толщ или извне, их захватом первичными скоплениями второй группы и безвозвратными потерями.

Количество УВ, перешедших в мигрантоспособную форму в единицу времени за счет захвата первичными скоплениями в первом приближении для системы постоянного объема можно принять пропорциональным произведению Qt и Qm- Остальные зависимости можно считать линейными. Тогда система уравнений, описывающих динамику изменения Qa, Qmи Qk, имеет вид:

^ = -k1-Qa+k6-Qm,^ = -k1-Qm + k2-Qm-Qk,

atat(i)

^jL = -k<-Qk-k2-Qm-Qt+ks-Qm + f.

at

Здесь/- количество УВ, эмигрировавших из нефтематеринских толщ или поступивших в систему извне за единицу времени; к] - относительная скорость потерь мигрантоспособных УВ на путях миграции; к2 -коэффициентаа пропорциональности,аа описывающийаа скорость,аа саа которой

7


мигрантоспособные УВ первичных скоплений захватывают дисперсно рассеянные УВ в коллекторах и УВ мелких мало подвижных скоплений; к4 -относительная скорость потерь немигрантоспособных УВ в коллекторах; к5 -относительная скорость перехода мигрантоспособных УВ в коллекторах в немигрантоспособные формы за счет создания остаточного насыщения; к6 -относительная скорость перехода мигрантоспособных УВ в коллекторах в аккумулированные формы; к7 - относительная скорость безвозвратных потерь аккумулированных УВ.

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по геологии-минералогии