ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА АНАЛОГИИ В КОНЦЕПТУАЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ТРЕЩИННО-ПОРОВЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ

Аннотация: В настоящее время изменяется представление о строении залежей нефти и газа в земной коре. Исследования показывают, что имеются как низкопроницаемые зоны, так и высокопроницаемые участки с развитой трещиноватостью, что позволяет провести аналогию с человеческим организмом, его кровеносной системой и органами. Таким образом, сформирован новый философский концептуальный подход к описанию, моделированию и разработке залежей нефти в трещинно-поровых коллекторах.

Ключевые слова: трудноизвлекаемые запасы, метод аналогии, трещинно-поровые коллектора, разработка месторождений, фрактальные структуры, нефть, газ.

С каждым днем запасы нефти и газа в традиционных коллекторах и залежах иссякают. В связи с этим появляется необходимость введения в разработку нефтегазовых коллекторов со сложным строением [5,6,10-16]. К ним относятся: коллекторы баженовской свиты в Западной Сибири, доманикоидные отложения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции . В частности, очень большое количество запасов нефти в трещиноватых карбонатных коллекторах встречается на территории Ближнего Востока.

Многие явления в нефтегазовой отрасли возможно сопоставить с процессами, подобными природным (биологическим). Перед началом разработки нефтегазовой залежи, она находится в статичном состоянии, нефть в пласте движется сравнительно медленно, следовательно, нефтяную залежь в подобных случаях невозможно рассматривать как живой организм или живое существо, так как залежь по всем показателям «мертва». Нефтяники же, пробуривая скважину, под влиянием разности давлений приводят нефть в движение, таким образом, дают «жизнь» залежи. Совместно с подобным «оживлением», у залежи становится возможным проследить присутствие некоторых признаков живого организма, например, движение, регенерация и онтогенез и т.д.

Онтогенез представляет собой индивидуальное развитие организма от рождения до самой смерти. По аналогии с онтогенезом человеческого организма, залежь имеет свои стадии разработки, изображенные на рисунке 1. По мере онтогенеза при неправильном питании и образе жизни у человека возникают различные осложнения и проблемы со здоровьем, которые сказываются на качестве и длительности жизни, например, холестериновые бляшки, закупоривающие сосуды, препятствующие передвижению по ним крови. У залежи, по аналогии с человеческим организмом, при неправильной разработке возникают асфальтеносмолопарафиновые отложения, которые, помимо ухудшения качественных показателей нефти, закупоривают поры и трещины в породе, т.е. сокращают дебит скважины и срок её эксплуатации.

При правильном подходе к разработке нефтяники способны продлевать срок эксплуатации залежи, избегая выпадения асфальтеносмолопарафиновых веществ или избавляясь от них, то есть поддерживать «жизнь» в залежи. Для определения правильного подхода нередко приходится прибегать к взятию проб нефти с месторождения по аналогии с взятием пробы крови у человека для выявления заболеваний и назначения дальнейшего лечения, если подобное требуется или представляется возможным .

Основываясь на суждениях о «жизни» залежи, мы имеем возможность описания месторождений с трещинно-поровыми коллекторами и их разработки с помощью эвристического метода инженерного творчества при концептуальном проектировании процесса разработки, а именно метода аналогий с человеческим организмом. Суть данного метода состоит в ассоциировании залежи нефти и газа и геологического строения данной залежи с человеческим организмом.

При описании геологического строения месторождений с трещинно-поровыми коллекторами возможно выделить матрицу пласта и трещины. Матрица представляет из себя часть продуктивного пласта, имеет пористую структуру, но в то же время она не обладает значительной проницаемостью, окружена трещинами, которые распределяются в породе по фрактальному закону и «являются сложными самоподобными фрактальными структурами, поведение которых описывается общим универсальным законом» . На рисунке 2 показано сравнение фрактальных структур трещин в горной породе и ветвей дерева для демонстрации общего закона универсальности в природе . Вены и артерии в теле человека подобно трещинам также образуют пространственную структуру и распределяются по фрактальному закону, данные свойства можно заметить на рисунке 3.

Основной особенностью структуры случайной разветвленной системы является то, что при распространении системы на уровень ниже, система делиться на малые подсистемы, состоящие из более мелких подсистем и т.д. (рисунок 4) . Подобное описание справедливо как для матриц породы и её трещин, так и для системы вен и артерий в человеческом теле.

 Как известно, при механических повреждениях человеческого тела наибольшая скорость истечения крови наблюдается в местах повреждений крупных сосудов, вен и артерий, которые также «являются сложными самоподобными фрактальными структурами»  и образуют подобие пространственной сетки и матриц-целиков. Так как задача специалистов по разработке нефтегазового месторождения состоит в том, чтобы добывать как можно больше нефти при наименьших затратах, то, проведя аналогию между зонами с повышенной трещиноватостью в нефтегазовом месторождении и скоплениями крупных вен, сосудов и артерий в человеческом организме, можно сделать вывод о том, что наиболее рациональным в плане повышения дебита является бурение в зоны повышенного скопления трещин в породе, в так называемые «sweet spots».

Кровь в человеческом организме ежесекундно вырабатывается кроветворными стволовыми клетками, в организме взрослого сформировавшегося человека их количество достигает тридцати тысяч. В большинстве своем данные клетки находятся в красном костном мозге, состоящий из фиброзной ткани стромы и кроветворной ткани. Содержится костный мозг в основном в тазобедренной кости и ребрах.

Для описания процесса образования нефти обратимся к неорганической теории, а именно к магматической теории происхождения нефти Н.А. Кудрявцева. По словам Кудрявцева, нефть образуется в результате нескольких этапов преобразований первичных минералов нашей планеты. 1) Под высоким давлением и при высокой температуре в мантии земли происходит процесс образования углеводородных радикалов СН, СН2 и СН3, соответственно, из углерода и водорода. 2) Происходит движение в мантии от области с высоким к области с низким давлением. А именно в зону глубинного разлома, так как в подобных областях присутствуют существенные перепады давления. 3) Проникая в глубинные разломы, углеводородные радикалы поднимаются в слои земной коры где и реагируют друг с другом и с водородом в менее нагретых зонах, образуя нефть.  .

Если между двумя вышеописанными процессами образования крови и нефти провести аналогию, то представляется возможным ответить на, не теряющий свою актуальность, вопрос: рационально ли бурить скважины на большую глубину к очагу выхода потоков углеводородов, регенерирующих и подпитывающих залежь, с целью их «перехвата»?

Для ответа на данный вопрос необходимо сперва обратиться к человеческому организму. Если попытаться повредить костный мозг, например, в тазобедренной кости, так, чтобы кровь имела доступ из организма в окружающую среду, то неоспоримым фактом является то, что человек со временем истечет кровью, но ни при каком давлении и воздействии мы не получим кровотечение сравнимое с кровотечением при повреждении, например, сонной артерии.