Способы прямого геохимического прогноза залежей углеводородов с использованием биомаркерных соединений
METHODS FOR DIRECT GEOCHEMICAL PREDICTION OF HYDROCARBON DEPOSITS USING BIOMARKER COMPOUNDS

Изобретение относится к геохимическим способам поиска углеводородов и может быть использовано при поиске и прогнозировании наличия залежей углеводородов.
Углеводородный состав флюидов отражает тип исходного органического вещества (ОВ), с которым генетически связан флюид, и условия процессов, протекающих в ходе его формирования и преобразования. В связи с чем в состав нефти входят так называемые углеводороды-биомаркеры (хемофоссилии) - органические соединения, углеродный каркас которых сформировался в исходном ОВ, а также углеводородные соединения, образовавшиеся в результате синтеза нефтяных углеводородов в процессе нефтеобразования либо в результате деструкции углеводородного скелета биомолекул исходного ОВ. При этом образование указанных молекул затруднено в приповерхностных условиях в результате, например, биохимических процессов. В связи с этим все указанные соединения можно объединить под термином «биомаркерные соединения».
27
35
В процессе субвертикальной миграции углеводородов из недр к поверхности, которая обеспечивается в результате перепада давлений вверх по разрезу, часть указанных биомаркерных соединений попадает в приповерхностные горизонты и может быть использована для прогноза залежей углеводородов при проведении геохимического опробования, которое входит в геохимическую съемку. Одними из самых известных углеводородов-биомаркеров являются стераны, тритепаны состава С-С. Однако, данные соединения являются высокомолекулярными и для них характерна низкая миграционная способность, что затрудняет их использование при проведении геохимической съемки при поиске и прогнозировании залежей углеводородов, либо требует бурения шпуров и отбора проб грунта из этих шпуров с последующей экстракцией углеводородов. В связи с этим для прогноза нефтеносности территории по результатам проведения геохимической съемки предпочтительно использовать биомаркерные соединения, которые способны мигрировать из недр к поверхности в составе паров.
Известен способ определения нефтеносности районов с установленной газоносностью (патент RU 1798755, опубл. 28.02.1993 г, МПК: G01V 9/00), согласно которому проводят отбор проб конденсатов из скважин или водорастворенного органического вещества в составе природных вод, выделение нафтеновых углеводородов, определяют наличие углеводородов ряда стеранов и гопанов (биомаркеров), по совместному наличию которых судят о наличии нефтеносности района. Общими признаками с заявляемым техническим решением являются отбор проб флюида (в частности, газоконденсата) и определение наличия биомаркерных соединений в составе флюида.
Однако в известном техническом решении анализируют наличие высокомолекулярных полициклических биомаркерных соединений, которые затруднительно использовать при проведении геохимической съемки, делают вывод только о возможном наличии залежи в районе прогнозирования без указания при этом возможного места прогнозируемого наличия залежи углеводородов. Это не позволяет обеспечить точность и эффективность прогноза наличия залежи углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования.
Известен способ определения наличия нефтяной залежи (патент RU 2190098, опубл. 27.09.2002 г, МПК: Е21В 49/00, G01V 9/00), в котором производят отбор образцов грунтов (природный сорбент углеводородов), выделение углеводородов из грунтов посредством экстракции и определение информативных параметров, по которым судят о наличии нефтяной залежи, при этом при анализе углеводородов исследуют распределение нормальных алканов, изопреноидов, стеранов, терпанов (биомаркерных соединений). Общими признаками с заявленным изобретением являются анализ углеводородных соединений, извлеченных из сорбента (образцов грунта), определение в составе углеводородов биомаркерных соединений и определение наличия нефтяной залежи.
Однако, во-первых, природному сорбенту характерна неоднородность сорбционных свойств, что приводит к дифференциации характеристик геохимических полей и, соответственно, к снижению эффективности и точности прогнозирования залежей углеводородов. Во-вторых, использование для определения наличия залежи углеводородных соединений, которые напрямую не связаны с составом флюида залежи углеводородов может дать ошибку при определении мест прогнозируемого наличия залежи углеводородов, что также приводит к уменьшению точности и эффективности прогноза залежей углеводородов.
Ближайшим аналогом (прототипом) является способ прогнозирования нефтегазоносное™ пласта (патент CN 1327218, опубл. 18.07.2007 г, МПК: G01N 1/12; G01N 30/02, G01N 30/86, G01N 30/88), в котором определяют область прогнозирования, проводят отбор проб донных отложений (природный сорбент) с фиксацией географических координат места отбора, замер количеств бензола, толуола, этилбензола и ксилолов в пробах, анализ полученных данных и прогнозирование места наличия залежи углеводородов с использованием географических координат мест отбора проб донных отложений по отклонению значений количественного содержания биомаркерных соединений от среднего для каждой пробы. Общими признаками с заявляемым техническим решением являются анализ углеводородных соединений, извлеченных из сорбента, определение в составе углеводородов биомаркерных соединений (в частности, этилбензола и ксилолов) и определение наличия нефтяной залежи, а также фиксация географических координат места расположения сорбента (места отбора проб донных отложений), которое входит в методику проведения также геохимического опробования территории прогнозирования залежи углеводородов.
Однако, как указывалось выше, неоднородность свойств природного сорбента приводит к уменьшению точности и эффективности прогнозирования залежей углеводородов, также могут возникать пропуски мест возможного наличия залежи по причине того, что абсолютные значения содержания биомаркерных соединений этих залежей могут быть близки к фоновым значениям.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и точности прогнозирования наличия залежей углеводородов, а также упрощение взятия проб при проведении геохимического опробования.
Технический результат достигается при использовании способа, включающего отбор пробы углеводородного флюида залежи, определение в составе пробы углеводородного флюида залежи биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции определение в составе проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерных коэффициентов по соединениям, использованным для определения биомаркерных коэффициентов углеводородного флюида залежи, отнесение мест, где были получены пробы в результате проведения площадного геохимического опробования, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи.
Точность и эффективность прогноза залежи повышается за счет того, что в качестве признака залежи используется биомаркерный коэффициент, установленный по соединениям с близкими скоростями миграции, которые входят в состав флюида залежи и образование которых в приповерхностных условиях в результате биохимических процессов затруднено. Даже если абсолютный количественный уровень биомаркерных соединений будет соответствовать фоновым значениям, количественное соотношение биомаркерных соединений (биомаркерный коэффициент) позволит спрогнозировать место наличия залежи.
Упрощение взятия проб обеспечивается за счет наличия данных об углеводородных соединениях, которые входят в состав углеводородного флюида залежи, а именно биомаркерных соединений, которые являются прямыми показателями нефтегазоносности, что позволяет заранее определить эффективный и достаточный состав сорбента, используемого при проведении геохимического опробования на территории прогнозирования.
Миграция углеводородов из недр к поверхности включает, в частности, такие процессы массопереноса как фильтрация и диффузия, которые обеспечиваются в результате перепада давлений вверх по разрезу. Скорость массопереноса определяется в том числе свойствами соединений, которые мигрируют из недр к поверхности. При близких скоростях миграции биомаркерных соединений их количественные соотношения друг относительно друга, характерные для углеводородного флюида залежи, сохраняются в процессе миграции из недр к поверхности. Это позволяет использовать данные соотношения (биомаркерные коэффициенты) при проведении геохимического опробования на территории прогнозирования как информативные (эталонные) показатели наличия залежи углеводородов.
Определение в составе пробы углеводородного флюида залежи биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, может включать выдержку по меньшей мере одного искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида залежи, получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение перечня и состава этих углеводородов, выделение из перечня десорбированных углеводородов биомаркерных соединений, способных к миграции, по воспроизводимой идентификации этих соединений в пробах углеводородов, полученных в результате выдержки искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида залежи, и их устойчивости к окислению в приповерхностных условиях, сопоставление физических и/или химических свойств биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделение из них соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, определение по меньшей мере одного количественного соотношения биомаркерных соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, и фиксирование этого соотношения как биомаркерного коэффициента углеводородного флюида залежи.
Существует несколько механизмов миграции углеводородов из недр к поверхности, в том числе в виде газовых растворов либо в виде пленок на пузырьках газа, посредством которых углеводороды перемещаются к дневной поверхности и сорбируются сорбентом, расположенном в шпуре, из подпочвенно-грунтового воздуха. В связи с тем, что в виде пленок могут мигрировать углеводороды различного состава, способность биомаркерных соединений мигрировать из недр к поверхности определяют по воспроизводимой идентификации этих соединений в пробах углеводородов, полученных при выдержке искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида залежи, и их устойчивости к окислению в приповерхностных условиях.
Также определение биомаркерных соединений, способных к миграции, может быть осуществлено при анализе состава углеводородного флюида залежи с выделением «легких» (бензиновых) углеводородных соединений, которые входят в состав углеводородного флюида (т.е. углеводородов, которые по литературным данным могут мигрировать из недр к поверхности в виде углеводородных газов и в составе паров), что обеспечит их сорбцию на искусственном сорбенте, используемом при проведении площадного геохимического опробования, а также с учетом их устойчивости к окислению в приповерхностных условиях.
Использование искусственного сорбента с однородными сорбционными характеристиками при проведении геохимического опробования позволяет избежать погрешностей, связанных с неоднородными сорбционными свойствами природных сорбентов (грунтов), при получении качественных и количественных данных. Под искусственным сорбентом понимается любой предварительно обработанный природный либо синтезированный сорбент, который обладает однородными сорбционными характеристиками, т.е. сорбционные характеристики сорбентов, расположенных в разных шпурах, не отличаются друг относительно друга.
Под свойствами биомаркерных соединений, которые определяют близкие скорости миграции этих соединений, понимают близкие физические и/или химические свойства соединений. Такие свойства характерны одинаковым или близким по составу углеводородным соединениям, в частности, многим изомерам.
3
Сопоставление физических свойств биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделение из них соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, можно проводить по критерию разницы давлений насыщенных паров этих соединений, который составляет менее 0,7 кПа, либо, например, по критерию разницы плотностей этих соединений, который составляет менее 0,12 г/см. Сопоставление химических свойств биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделение из них соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, можно проводить по критерию разницы энергий ионизации этих соединений, который составляет менее 50 кДж/моль.
В связи с тем, что эти соотношения сохраняются в процессе миграции к поверхности, могут быть использованы любые количественные соотношения биомаркерных соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции.
Увеличение разницы значений, которые характеризуют физические и химические свойства биомаркерных соединений, способных к миграции, приведет к тому, что начнут значительно отличаться скорости миграции этих соединений за счет, в частности, разницы их давлений насыщенных паров и давлений вверх по разрезу, а также за счет разной реакционной способности этих соединений, в результате которой абсолютные количества веществ будут непропорционально уменьшаться в результате физико-химических процессов, которые могут возникать в процессе перемещения углеводородов к поверхности в неоднородной литологической среде. Это приведет к искажению биомаркерного коэффициента, который определяют на поверхности, по сравнению с биомаркерным коэффициентом, характерным для флюида залежи, и, соответственно, к ошибке прогнозирования наличия залежей углеводородов.
Технический результат достигается также при осуществлении способа, включающего отбор пробы углеводородного флюида залежи, определение в составе пробы углеводородного флюида залежи биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, и перечня углеводородных соединений, способных к миграции, определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, определение в составе проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерных коэффициентов по соединениям, использованным для определения биомаркерных коэффициентов углеводородного флюида залежи, а также по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, количественного углеводородного состава этих проб, отнесение мест, где были получены пробы в результате проведения площадного геохимического опробования, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при одновременном соответствии количественного углеводородного состава этих проб по критерию подобия эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, и биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи.
Получение совокупности данных, включающих данные о содержании биомаркерных соединений, способных к миграции, и перечне углеводородных соединений, способных к миграции, в составе флюида залежи, позволяет повысить точность и эффективность прогноза залежи углеводородов и спрогнозировать эффективный состав сорбента, который используется при проведении площадного геохимического опробования. В связи с тем, что биомаркерные соединения способны мигрировать на большие расстояния, использование указанной совокупности данных позволяет с большей точностью указать места прогнозируемого наличия залежи углеводородов.
Углеводороды, входящие в перечень углеводородных соединений, способных к миграции, могут образовываться в результате биохимических процессов на поверхности, в связи с чем использование указанного перечня позволяет обеспечить получение точных количественных характеристик эталонных данных в результате проведения геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, с учетом свойств геологического разреза в районе проведения геохимического опробования. При этом учитываются только те углеводородные соединения, которые входят в состав углеводородного флюида залежи. Это также позволяет исключить из сопоставительного анализа с эталонами те углеводородные соединения, которые не входят в состав флюида залежи.
Отнесение проб углеводородов, полученных на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при одновременном соответствии количественного углеводородного состава этих проб по критерию подобия эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, и биомаркерных коэффициентов этих проб эталонному биомаркерному коэффициенту обеспечивает повышение точности и эффективности прогнозирования. Информация о составе углеводородов, которые учитывают при проведении геохимического опробования, позволяет заранее спрогнозировать эффективный состав сорбента. В перечень углеводородных соединений, способных к миграции, может входить около 200 углеводородов.
Определение в составе пробы углеводородного флюида залежи биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, и перечня углеводородных соединений, способных к миграции, может включать выдержку по меньшей мере одного искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида залежи, получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение перечня и состава этих углеводородов, выделение из перечня десорбированных углеводородов по критерию миграционной способности к поверхности перечня углеводородных соединений, способных к миграции, при этом критерий миграционной способности к поверхности включает содержание в составе углеводородных соединений водорода и углерода, устойчивость углеводородного соединения к окислению в приповерхностных условиях, воспроизводимую идентификацию углеводородного соединения при выдержке сорбента над пробой углеводородного флюида залежи, выделение из перечня десорбированных углеводородов биомаркерных соединений, способных к миграции, по воспроизводимой идентификации этих соединений в пробах углеводородов, полученных в результате выдержки искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида залежи, и их устойчивости к окислению в приповерхностных условиях, сопоставление физических и/или химических свойств биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделение из них соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, определение по меньшей мере одного количественного соотношения биомаркерных соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, и фиксирование этого соотношения как биомаркерного коэффициента углеводородного флюида залежи.
Сопоставление физических и/или химических свойств биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделение из них соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, можно проводить по критерию разницы давлений насыщенных паров этих соединений, который составляет менее 0,7 кПа, или, например, энергий ионизации этих соединений, который составляет менее 50 кДж/моль.
Получение проб в результате проведения площадного геохимического опробования может включать бурение шпуров на территории прогнозирования залежей углеводородов, размещение в шпурах по меньшей мере одного искусственного сорбента и фиксацию географических координат их расположения, выдержку искусственных сорбентов в шпурах для сорбции на них углеводородов, получение в результате десорбции из искусственных сорбентов проб десорбированных углеводородов.
Заявленные способы могут дополнительно включать составление геохимической карты прогнозирования залежи углеводородов по географическим координатам проб углеводородов, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов, с указанием мест прогнозируемого наличия залежи углеводородов.
Получение пробы при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов может включать бурение по крайней мере одного шпура в зоне установленного наличия притока углеводородов и фиксацию географических координат их расположения, размещение в шпурах по меньшей мере одного искусственного сорбента, получение в результате десорбции из искусственных сорбентов проб десорбированных углеводородов и определение их состава, при этом зоне установленного наличия притока углеводородов соответствует площадь в радиусе до 100 метров от устья продуктивной скважины. Зоне установленного наличия притока углеводородов также может соответствовать, например, площадь в границах установленного контура известного месторождения.
Способ может дополнительно включать получение пробы при проведении геохимического опробования в зоне установленного отсутствия притока углеводородов, которое включает бурение по крайней мере одного шпура в зоне установленного отсутствия притока углеводородов и фиксацию географических координат их расположения, размещение в шпурах по меньшей мере одного искусственного сорбента, получение в результате десорбции из искусственных сорбентов проб десорбированных углеводородов и определение их состава, при этом зоне установленного отсутствия притока углеводородов соответствует площадь в радиусе до 100 метров от устья непродуктивной скважины. Зоне установленного отсутствия притока углеводородов также может соответствовать, например, фоновая площадь, расположенная за границей установленного контура известного месторождения (в случае, если не происходит смещение контура нефтеносности). Это позволяет дополнительно определить количества углеводородов, которые входят в перечень углеводородных соединений, способных к миграции, и при этом также входят в состав грунтов,
Эталонный количественный углеводородный состав пробы, полученной в зоне установленного наличия притока углеводородов, может соответствовать 100% вероятности наличия залежи углеводородов, при этом критерий подобия количественного углеводородного состава проб, полученных на территории прогнозирования, эталонному количественному углеводородному составу проб может соответствовать значениям вероятности наличия залежи углеводородов более 75%.
Достижение технического результата обеспечивается за счет того, что компьютерная система для использования в первом заявленном способе содержит по меньшей мере один процессор и программный код, под управлением которого процессор выполняет следующие операции: определение из перечня углеводородных соединений, полученных из пробы углеводородного флюида залежи, биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции; определение из перечня углеводородных соединений, которые входят в состав проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерных коэффициентов по соединениям, использованным для определения биомаркерных коэффициентов углеводородного флюида залежи; отнесение мест, где были получены пробы в результате проведения площадного геохимического опробования, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи.
Технический результат достигается также за счет того, что компьютерная система для использования во втором заявленном способе содержит по меньшей мере один процессор и программный код, под управлением которого процессор выполняет следующие операции: определение из перечня углеводородных соединений, полученных из пробы углеводородного флюида залежи, биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, и перечня углеводородных соединений, способных к миграции; определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов; определение из перечня углеводородных соединений, которые входят в состав проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерных коэффициентов по соединениям, использованным для определения биомаркерных коэффициентов углеводородного флюида залежи, а также по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, количественного углеводородного состава этих проб; отнесение мест, где были получены пробы в результате проведения площадного геохимического опробования, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при одновременном соответствии количественного углеводородного состава этих проб по критерию подобия эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, и биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи.
Технический результат достигается также за счет того, что на машиночитаемом носителе для использования в первом заявленном способе сохранена компьютерная программа, имеющая программный код, при исполнении которого на компьютере процессор выполняет следующие операции: определение из перечня углеводородных соединений, полученных из пробы углеводородного флюида залежи, биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции; определение из перечня углеводородных соединений, которые входят в состав проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерных коэффициентов по соединениям, использованным для определения биомаркерных коэффициентов углеводородного флюида залежи; отнесение мест, где были получены пробы в результате проведения площадного геохимического опробования, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи.
Достижение технического результата обеспечивается за счет того, что на машиночитаемом носителе для использования во втором заявленном способе сохранена компьютерная программа, имеющая программный код, при исполнении которого на компьютере процессор выполняет следующие операции: определение из перечня углеводородных соединений, полученных из пробы углеводородного флюида залежи, биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, и перечня углеводородных соединений, способных к миграции; определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов; определение из перечня углеводородных соединений, которые входят в состав проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерных коэффициентов по соединениям, использованным для определения биомаркерных коэффициентов углеводородного флюида залежи, а также по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, количественного углеводородного состава этих проб; отнесение мест, где были получены пробы в результате проведения площадного геохимического опробования, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при одновременном соответствии количественного углеводородного состава этих проб по критерию подобия эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, и биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи.
Перечень углеводородных соединений, полученных из пробы углеводородного флюида залежи, может быть сформирован при выполнении следующих стадий: отбор по меньшей мере одной пробы углеводородного флюида залежи из по меньшей мере одной скважины, вскрывшей залежь; выдержку по меньшей мере одного искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида залежи; получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение перечня и состава этих углеводородов.
Определение из перечня углеводородных соединений, полученных из пробы углеводородного флюида залежи, биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, может включать выделение из перечня углеводородных соединений, полученных из пробы углеводородного флюида залежи, биомаркерных соединений, способных к миграции, по воспроизводимой идентификации этих соединений в пробах углеводородов, полученных в результате выдержки искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида залежи, и их устойчивости к окислению в приповерхностных условиях, сопоставление физических и/или химических свойств биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделение из них соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, определение по меньшей мере одного количественного соотношения биомаркерных соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, и фиксирование этого соотношения.
Процессор может проводить сопоставление физических свойств биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделение из них соединений, характеризующихся близкими скоростями миграции, по критерию разницы давлений насыщенных паров этих соединений, который составляет менее 0,7 кПа, и/или проводить сопоставление химических свойств и выделять соединения, характеризующиеся близкими скоростями миграции, по критерию разницы энергий ионизации этих соединений, который составляет менее 50 кДж/моль.
Получение проб в результате проведения площадного геохимического опробования может включать бурение шпуров на территории прогнозирования залежей углеводородов, размещение в шпурах по меньшей мере одного искусственного сорбента и фиксацию географических координат их расположения, выдержку искусственных сорбентов в шпурах для сорбции на них углеводородов, получение в результате десорбции из искусственных сорбентов проб десорбированных углеводородов и определение их состава.
Процессор дополнительно может осуществлять составление геохимической карты прогнозирования залежи углеводородов по географическим координатам проб углеводородов, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов, с указанием мест прогнозируемого наличия залежи углеводородов.
Определение перечня углеводородных соединений, способных к миграции, может включать выделение из перечня десорбированных углеводородов по критерию миграционной способности к поверхности, при этом критерий миграционной способности к поверхности может включать такие показатели как содержание в составе углеводородных соединений водорода и углерода, устойчивость углеводородного соединения к окислению в приповерхностных условиях, воспроизводимую идентификацию углеводородного соединения при выдержке сорбента над пробой углеводородного флюида залежи.
Получение проб при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов может включать бурение по крайней мере одного шпура в зоне установленного наличия притока углеводородов и фиксацию географических координат их расположения, размещение в шпурах по меньшей мере одного искусственного сорбента, получение в результате десорбции из искусственных сорбентов проб десорбированных углеводородов и определение их состава, при этом зоне установленного наличия притока углеводородов соответствует площадь в радиусе до 100 метров от устья продуктивной скважины.
Дополнительно процессор может осуществлять определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного отсутствия притока углеводородов, при этом получение этих проб включает бурение по крайней мере одного шпура в зоне установленного отсутствия притока углеводородов и фиксацию географических координат их расположения, размещение в шпурах по меньшей мере одного искусственного сорбента, получение в результате десорбции из искусственных сорбентов проб десорбированных углеводородов и определение их состава, при этом зоне установленного отсутствия притока углеводородов соответствует площадь в радиусе до 100 метров от устья непродуктивной скважины.
Эталонный количественный углеводородный состав пробы, полученной в зоне установленного наличия притока углеводородов, может соответствовать 100% вероятности наличия залежи углеводородов, при этом критерий подобия количественного углеводородного состава проб, полученных на территории прогнозирования, эталонным количественным углеводородным составам проб, которые получены при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, может соответствовать значениям вероятности наличия залежи углеводородов более 75%.
Заявленные способы могут использоваться в комплексе с определением значений безметановых коэффициентов, которые также могут быть определены при проведении площадного геохимического опробования, для прогнозирования доминирующего фазового состава углеводородного флюида залежи углеводородов, а также с определением изотопного состава углерода термогенных углеводородов для ориентировочной геохимической оценки стратиграфической позиции источников типа «залежь углеводородов». Это позволяет дополнительно повысить точность и эффективность прогнозирования залежи углеводородов.
Изобретение поясняется следующими фигурами:
- фигура 1 - общая схема реализации способа;
- фигура 2 - график изменения количественного соотношения этилбензола к сумме ксилолов во времени выдержки искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида (нефтью);
- фигура 3 - геохимическая карта прогнозирования залежи углеводородов, построенная по географическим координатам проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерные коэффициенты которых соответствуют биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи, в который входят этилбензол (ЭБ) и ксилолы;
- фигура 4 - график изменения количественного соотношения гептана к метилциклогексану во времени выдержки искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида (нефтью);
7
- фигура 5 - диаграмма отношения количества проб флюида к количественному соотношению гептана (С) к метилциклогексану (МЦГ);
- фигура 6 - геохимическая карта прогнозирования залежи углеводородов, построенная по географическим координатам проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, биомаркерные коэффициенты которых соответствуют биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи, в который входят гептан и метилциклогексан;
- фигура 7 - геохимическая карта прогнозирования залежи углеводородов, построенная по географическим координатам проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, количественный углеводородный состав которых по критерию подобия эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, отнесен к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов, и одновременно биомаркерные коэффициенты которых соответствуют биомаркерным коэффициентам углеводородного флюида залежи, в один из которых входят гептан и метилциклогексан, во второй - этилбензол и ксилолы.
На фигурах обозначено: 1 - проба углеводородного флюида (нефть), 2 - соединения, способные к миграции и характеризующиеся близкими скоростями миграции, 3 - этап проведения геохимического опробования на территории прогнозирования, 4 - этап отнесения проб углеводородов, полученных на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту флюида залежи, 5 - место прогнозируемого наличия залежи, 6 - продуктивная скважина, 7 - стеклянная емкость, в которую помещают нефть для сорбции углеводородов, 8 - шпур, 9 - сорберы с искусственным сорбентом, которые размещают в шпурах.
Способ осуществляют следующим образом.
эталон
n
Проводят отбор пробы 1 углеводородного флюида залежи (фигура 1). Определяют в составе пробы 1 углеводородного флюида залежи биомаркерных коэффициентов (К) по соединениям 2, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции. Определяют в составе проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования 3, биомаркерных коэффициентов (К) по соединениям 2, использованным для определения биомаркерных коэффициентов углеводородного флюида залежи. Проводят отнесение мест 4, где были получены пробы в результате проведения площадного геохимического опробования 3, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов 5 при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи.
Ниже представлены примеры реализации заявленного способа для иллюстрации изобретения, но не ограничивающие изобретение.
Пример 1. Проводят отбор проб 1 углеводородного флюида (нефть) залежи из продуктивной скважины 6, расположенной в пределах полигона проведения площадных геохимических работ. Определяют в составе пробы углеводородного флюида залежи биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции. Для этого в лаборатории нефть помещают в стеклянную емкость 7 и размещают над нефтью сорберы, содержащие искусственный сорбент Тенакс ТА (Tenax ТА). При этом сорберы не соприкасаются с нефтью и между собой. Выдержку искусственных сорбентов над нефтью проводят предпочтительно от 10 до 20 дней (для оценки динамики изменения количеств биомаркерных соединений, сорбируемых сорбентом), при этом рекомендуется использовать не менее 5 сорберов с сорбентом для оценки воспроизводимости результатов. Затем проводят десорбцию углеводородов, сорбированных на сорбенте, методом термической десорбции. В результате термической десорбции из сорбентов выделяют сорбированные углеводородные соединения и проводят анализ десорбированных углеводородов с использованием газовой хромато-масс-спектрометрии (ХМС). Выделяют из перечня десорбированных углеводородов биомаркерных соединений, способных к миграции, по воспроизводимой идентификации этих соединений в пробах углеводородов, полученных в результате выдержки искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида, и их устойчивости к окислению в приповерхностных условиях. В результате определяют, что в состав указанных биомаркерных соединений входят, в частности, гептан, этилбензол (ЭБ), ксилолы (о-, п-, и м-ксилол), метилциклогексан, бензол, метилциклопентан и другие.
Сопоставляют физические и/или химические свойства биомаркерных соединений, способных к миграции, и выделяют из них соединения, характеризующиеся близкими скоростями миграции. Как видно из таблицы 1 свойства этилбензола и ксилолов очень близки, что определяет близкие скорости миграции этих соединений из недр к поверхности.
Разница в давлениях насыщенных паров указанных соединений не превышает 0,7 кДж/моль, что позволяет им при изменении давлений вверх по разрезу, мигрировать практически с одинаковой скоростью. Близость энергий ионизации отражает сопоставимую реакционную способность этих соединений, что обеспечивает примерно равное количество потерь этих углеводородов в процессе миграции.
Определяют количественное соотношение этих биомаркерных соединений и фиксируют это соотношение как биомаркерный коэффициент углеводородного флюида залежи. В данном случае используют соотношение ЭБ к сумме ксилолов (ЭБ/ксилолы), которое является известным соотношением, используемым при анализе бензиновых фракций. Определяют изменение значений ЭБ/ксилолы во времени при выдержке сорбентов над пробой 1 нефти (фигура 2). Из фигуры 2 видно, что значения ЭБ/ксилолы составляют от 0,18 до 0,21. Уточнение значений биомаркерного коэффициента, характерное конкретной залежи углеводородов, позволяет проводить прогнозирование залежи более точно и эффективно.
Получают пробы углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования 4 на территории прогнозирования залежей углеводородов и выявляют в этих пробах ЭБ и ксилолы, которые входят в биомаркерный коэффициент углеводородного флюида залежи. Для этого по регулярной сетке (2 км на 2 км) бурят шпуры 8 глубиной от 1,5 до 3 метров, в которых размещают сорберы, содержащие искусственный сорбент 9, и проводят выдержку сорбента 7 в шпуре 6 от 17 до 21 дня. В лаборатории проводят термодесорбцию углеводородов из сорбентов, методом ХМС выявляют ЭБ и ксилолы в составе десорбированных углеводородов и их количества, определяют количественные соотношения ЭБ/ксилолы для каждой пробы и фиксируют их как биомаркерные коэффициенты этих проб.
Проводят отнесение проб углеводородов, полученных на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб значениям от 0,18 до 0,21.
Полученные значения сохраняют и используют совместно с географическими координатами расположения шпуров, которые бурили при проведении площадного геохимического опробования, для составления геохимической карты прогнозирования наличия залежи углеводородов (фигура 3).
7
Пример 2. Проводят отбор проб 1 углеводородного флюида (нефть) залежи из продуктивной скважины 6, расположенной в пределах полигона проведения площадных геохимических работ. Определяют в составе пробы углеводородного флюида залежи биомаркерных коэффициентов по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, аналогично примеру 1. Как видно из таблицы 2 гептан (С) и метилциклогексан (МЦГ) близки по свойствам.
7
7
7
В связи с чем определяют количественное соотношение этих биомаркерных соединений и фиксируют это соотношение как биомаркерный коэффициент углеводородного флюида залежи. Для этого определяют изменение значений С/МЦГ во времени при выдержке сорбентов над пробой нефти 1 (фигура 4). Из фигуры 4 видно, что значения С/МЦГ составляют от 0,9 до 1,1, при этом наблюдается постоянное увеличение значений даже после 30 дней выдержки сорбента над нефтью. В связи с чем в качестве биомаркерного коэффициента С/МЦГ углеводородного флюида залежи фиксируют значения более 0,9.
7
7
7
7
Для верификации полученных значений провели геохимическое опробование в зоне установленного наличия притока углеводородов, которая соответствует площади в радиусе менее 100 метров от устья продуктивной скважины. На фигуре 5 представлены значения С/МЦГ, полученные в указанной зоне. Как видно из представленных графиков, значения С/МЦГ, полученные в зоне установленного наличия притока углеводородов соответствуют значениям С/МЦГ, полученным из пробы углеводородного флюида. Это подтверждает, что значения С/МЦГ, полученные в результате анализа пробы углеводородного флюида, могут быть обоснованно использованы для отнесения проб, полученных при проведении геохимического опробования, к месту прогнозируемого наличия притока углеводородов. Геохимическое опробование в зонах установленного наличия притока углеводородов проводят аналогично указанному в примере 1 площадному геохимическому опробованию, размещая по меньшей мере один шпур не по указанной сетке, а в пределах выбранных зон.
7
Получают пробы углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования 3 на территории прогнозирования залежей углеводородов аналогично примеру 1 и выявляют в этих пробах гептан и МЦГ, которые входят в биомаркерный коэффициент углеводородного флюида залежи. Определяют количественные соотношения С/МЦГ для каждой пробы и фиксируют их как биомаркерные коэффициенты этих проб.
Проводят отнесение проб углеводородов, полученных на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб значениям более 0,9.
Полученные значения сохраняют и используют совместно с географическими координатами расположения шпуров, которые бурили при проведении площадного геохимического опробования, для составления геохимической карты прогнозирования наличия залежи углеводородов (фигура 6).
В указанных примерах использовали только один биомаркерный коэффициент, однако для прогнозирования залежей углеводородов могут быть использованы одновременно несколько биомаркерных коэффициентов, которые характеризуют флюид залежи углеводородов, способны мигрировать из недр к поверхности в составе паров и характеризуются близкими скоростями миграции. Это позволяет дополнительно повысить точность и эффективность прогнозирования залежи углеводородов.
7
Пример 3. Проводят отбор проб 1 углеводородного флюида (нефть) залежи из продуктивной скважины 6, расположенной в пределах полигона проведения площадных геохимических работ. Определяют в составе пробы углеводородного флюида залежи биомаркерные коэффициенты по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, и перечень углеводородных соединений, способных к миграции, аналогично примеру 1. При этом выделяют из десорбированных углеводородов перечень углеводородных соединений, способных к миграции, в соответствии с критерием миграционной способности углеводородов из недр к поверхности, который включает в частности стойкость углеводородного соединения к окислению в приповерхностных условиях. Выделяют биомаркерные соединения со свойствами, которые определяют близкие скорости, миграции этих соединений: гептан и МЦГ, а также этилбензол и ксилолы. Определяют количественное соотношение этих биомаркерных соединений и фиксируют эти соотношения как биомаркерные коэффициенты углеводородного флюида залежи: более 0,9 для биомаркерного коэффициента С/МЦГ как указано в примере 2, от 0,18 до 0,21 для биомаркерного коэффициента ЭБ/ксилолы как указано в примере 1.
Определяют по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонный количественный углеводородный состав проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов. Для этого получают пробы углеводородов в результате проведения геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов как указано в примере 2. Методом ХМС по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, определяют эталонный количественный углеводородный состав проб, полученный при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, и принимают его за 100% вероятность наличия залежи углеводородов.
7
Получают пробы углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования 3 на территории прогнозирования залежей углеводородов как указано в примерах 1 и 2. В лаборатории проводят термодесорбцию углеводородов из сорбентов, методом ХМС определяют количественный углеводородный состав проб в соответствии с перечнем углеводородных соединений, способных к миграции, а также количество гептана и МЦГ, а также ЭБ и ксилолов в составе десорбированных углеводородов и рассчитывают значения С/МЦГ и ЭБ/ксилолы для каждой пробы.
7
Проводят отнесение проб углеводородов, полученных на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия по критерию подобия (более 75% вероятности) количественного углеводородного состава этих проб эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов и одновременно при соответствии биомаркерных коэффициентов этих проб биомаркерному коэффициенту углеводородного флюида залежи С/МЦГ (более 0,9) и биомаркерному коэффициенту флюида залежи ЭБ/ксилолы (от 0,18 до 0,21).
Полученные значения сохраняют и используют совместно с географическими координатами расположения шпуров, которые бурили при проведении площадного геохимического опробования, для составления геохимической карты прогнозирования наличия залежи углеводородов (фигура 7).
Таким образом, при осуществлении заявленных способов, а также при применении систем и машиночитаемых носителей для использования в заявленных способах обеспечивается повышение эффективности и точности прогнозирования наличия залежей углеводородов в результате определения биомаркерного коэффициента, установленного по соединениям, способным к миграции и характеризующимся близкими скоростями миграции, а также упрощение взятия проб за счет возможности заранее определить эффективный состав сорбента при проведении геохимического опробования.