Способы прямого геохимического прогноза залежей углеводородов
METHODS FOR DIRECT GEOCHEMICAL PREDICTION OF HYDROCARBON DEPOSITS

Изобретение относится к геохимическим способам поиска углеводородов и может быть использовано при поиске и прогнозировании наличия залежей углеводородов.
Известен способ геохимического тестирования локальных объектов при прогнозе нефтеносности (патент RU2298816, опубл. 10.05.2007 г, МПК: G01V 9/00), в котором проводят отбор проб грунта и анализ углеводородных газов, извлеченных из природного сорбента (грунт), формирование выборки данных близлежащего объекта с доказанной нефтеносностью, при этом на объекте с известной нефтегазоносностью проводят поверхностное газогеохимическое эталонирование с отбором проб грунта, полученные при этом данные используют для расчетов фоновых значений газогеохимических показателей, коэффициентов контрастности углеводородных газов, построения карт газонасыщенности по углеводородным газам и для построения модели вероятной нефтеносности участка. Общими признаками с заявленным изобретением являются определение состава (анализ) углеводородных газов, извлеченных из сорбента (грунта), получение эталонных данных и сопоставление результатов, полученных на территории прогнозирования наличия залежи, с эталонными данными.
Однако, природному сорбенту, особенно в приповерхностных условиях характерна неоднородность сорбционных свойств, что приводит к дифференциации фоновых характеристик геохимических полей и, соответственно, снижает эффективность и точность прогнозирования залежей углеводородов. В связи с неопределенностью перечня эталонных углеводородных соединений в известном способе требуется анализ всех углеводородных соединений, которые получены на объекте с известной нефтегазоносностью, что приводит к увеличению времени анализа состава углеводородов.
Известен способ геохимической разведки (патент US 4573354, опубл. 04.03.1986 г, МПК: G01V 9/00), который включает подготовку отверстий в почве, размещение в отверстиях сорберов, засыпание отверстий, сорбцию летучих веществ, последующее удаление из отверстий сорберов, проведение анализа сорбированных летучих веществ, хранение полученных данных на компьютере, статистическую обработку полученных данных, чтобы определить природу подземного месторождения и определение сходства с «фингерпринтами», т.е. в данном контексте составом, летучих веществ известного источника (вокруг известной скважины). При этом получают эталонные «фингерпринты» вокруг известных нефтяных и газовых скважин, затем составляют карту прогнозирования на основе этого сходства. Общими признаками известного и заявляемого технических решений являются проведение геохимического опробования, анализ сорбированных на сорбенте летучих веществ (углеводородов) и сравнение полученных данных с предварительно полученными (эталонными) данными.
Однако, в связи с разнообразием процессов изменения состава углеводородов при их миграции из залежей к дневной поверхности под влиянием специфики условий в конкретной части геологического разреза сложно определить какие именно углеводородные соединения будут информативны для прогнозирования наличия залежей углеводородов. Поэтому использование в качестве эталонных данных только углеводородов, выделяемых при проведении геохимического опробования над известными нефтяными и газовыми скважинами, без данных об углеводородном составе флюида залежи (нефть, газоконденсат) для последующего сопоставления с результатами геохимического опробования на территории прогнозирования является недостаточно информативным, что приводит к уменьшению эффективности и точности прогноза. Неопределенность перечня эталонных углеводородных соединений приводит к тому, что требуется анализ всех углеводородных соединений, которые получены на объекте с известной нефтегазоносностью, что приводит к увеличению времени анализа состава углеводородов.
Ближайшим аналогом (прототипом) является способ поиска залежи углеводородов на основе принципа пассивной адсорбции (патент RU 2499285, опубл. 20.11.2013 г, МПК: G01V 9/00), согласно которому в почвенных отверстиях размещают сорберы-сборщики, проводят выдержку для сорбции сорберами-сборщиками углеводородных газов, извлечение сорберов-сборщиков, определение углеводородных газов в пробах, сопоставлением результатов анализов с эталонными данными, интерпретацию данных в алгоритме системы обучения и картопостроения, при этом выделяют не менее 150 углеводородных соединений, а в качестве эталонных данных используют данные об углеводородных соединениях, которые адсорбировали сорберы-сборщики вокруг пустой скважины и нефтяной скважины. Общими признаками являются проведение геохимического опробования, определение состава углеводородов (анализ адсорбированных летучих веществ), и сравнение полученных при проведении площадного геохимического опробования данных с эталонными данными.
Однако, как указывалось выше, в связи с разнообразием процессов изменения состава углеводородов при их миграции из залежей к дневной поверхности, а также в связи с биохимическими процессами на поверхности сложно определить какие именно углеводородные соединения можно отнести к показателям наличия залежи углеводородов, а какие отражают поверхностные биохимические процессы, в результате которых также образуются углеводороды. Поэтому использование в качестве эталонных данных только углеводородов, выделяемых при проведении геохимического опробования над известными продуктивными скважинами, без данных об углеводородном составе флюида залежи является недостаточно информативным, что приводит к уменьшению эффективности и точности прогноза. Также не обоснован выбор 150 углеводородных соединений, которые предложено использовать в качестве эталонов, в соответствии с чем, для повышения эффективности и точности прогнозирования может потребоваться анализ всего перечня углеводородов проб, полученных на эталонных объектах, что приведет к увеличению времени анализа состава углеводородов.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и точности прогнозирования наличия залежей углеводородов, а также сокращение времени анализа углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования, и упрощение взятия этих проб. Прогнозирование наличия залежей углеводородов может также включать оконтуривание залежей углеводородов, определение фазового состава флюида залежи (нефть, газоконденсат, газ) и стратиграфического диапазона положения залежи в геологическом разрезе. Это позволяет повысить эффективность площадных геохимических работ и снизить материальные и временные затраты на более дорогостоящие методы геологоразведочных работ. При этом упрощение взятия проб обеспечивается за счет возможности спрогнозировать и заранее выбрать эффективный состав сорбентов, используемых в сорбере.
Технический результат достигается при использовании способа, включающего определение перечня углеводородных соединений, способных к миграции, из пробы углеводородного флюида одной из залежей месторождения, 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 по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного отсутствия притока углеводородов, получение проб углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов и определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, количественного углеводородного состава этих проб и отнесение каждой пробы углеводородов, полученной на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия или отсутствия притока углеводородов по критерию подобия количественного углеводородного состава проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зонах установленного наличия и отсутствия притока углеводородов.
Заявленный способ направлен на использование при проведении геохимического опробования прямых показателей нефтегазоносности - данных об углеводородном составе флюида залежи, т.е. термогенных углеводородов.
Технический результат достигается за счет определения из пробы углеводородного флюида залежи месторождения перечня углеводородных соединений, способных к миграции из недр к дневной поверхности. Это позволяет обоснованно определить количество и составить перечень углеводородных соединений, которые напрямую характеризуют флюид залежи и которые идентифицируют в составе проб, полученных при проведении геохимического опробования для прогнозирования наличия залежи углеводородов, что обеспечивает повышение эффективности и точности прогнозирования залежи углеводородов.
Использование указанного перечня позволяет исключить из сопоставительного анализа с эталонами те углеводородные соединения, которые не входят в состав флюида залежи. При анализе полного перечня углеводородов, которые входят в состав проб, полученных при проведении геохимического опробования, приводит не только к увеличению времени анализа, но и к уменьшению эффективности и точности прогнозирования наличия залежи. Это связано с тем, что в состав анализируемых углеводородов будут входить также углеводородные соединения, которые содержатся в составе грунтов, а не флюида залежи углеводородов. При анализе узкого перечня углеводородов сокращается время анализа, но повышается вероятность ошибки прогнозирования из-за уменьшения количества углеводородных соединений, которые идентифицируют в составе проб, получаемых при проведении геохимического опробования, т.к. ошибка идентификации по нескольким углеводородам может оказывать влияние на вывод о прогнозе наличия залежи. При осуществлении заявленных способов сопоставительный анализ количественного углеводородного состава проб с эталонным количественным углеводородным составом проводится именно в отношении обоснованного перечня углеводородов, характеризующих залежь, что снижает вероятность ошибки прогнозирования и снижает время исследования по отношению к анализу полного перечня углеводородов. Предварительное определение указанных углеводородных соединений позволяет также сократить время проведения анализа состава углеводородов проб, полученных при проведении геохимического опробования за счет того, что нет необходимости анализировать полный список углеводородных соединений этих проб.
Процесс миграции углеводородных соединений из недр к дневной поверхности представляет собой сложное сочетание процессов массопереноса (фильтрация, диффузия) как жидких, так и газовых углеводородов. При этом обе формы массопереноса происходят в неоднородной литологической среде и сопровождаются естественным фракционированием углеводородов. В связи с этим из перечня углеводородных соединений, которые получают из пробы углеводородного флюида, определяют перечень углеводородных соединений, свойства которых позволяют им мигрировать от скоплений углеводородов в недрах к дневной поверхности в геологических условиях района проведения площадного геохимического опробования.
Это позволяет обеспечить получение точных количественных характеристик с учетом свойств геологического разреза в районе проведения геохимического опробования и при этом учитываются только те углеводородные соединения, которые входят в состав углеводородного флюида залежи. Указанные количественные углеводородные составы проб принимают в качестве эталонных для места прогнозирования наличия или отсутствия притока углеводородов.
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.
При получении проб углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов определяют количественный углеводородный состав этих проб по перечню углеводородных соединений, способных к миграции.
Таким образом, сопоставляются только количественные данные углеводородов, которые напрямую связаны с составом углеводородного флюида залежи. Это позволяет провести отнесение полученных на территории прогнозирования проб к месту прогнозируемого наличия или отсутствия притока углеводородов на территории прогнозирования по критерию подобия количественного углеводородного состава этих проб эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зонах установленного наличия и отсутствия притока углеводородов.
Проведение геохимического опробования может включать фиксирование географических координат расположения шпуров, в которых размещают сорберы с сорбентами. Полученные результаты сохраняются и могут использоваться, например, для составления 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 или отсутствия залежи углеводородов.
Определение перечня углеводородных соединений залежи углеводородов, способных к миграции, может включать отбор по меньшей мере одной пробы углеводородного флюида из по меньшей мере одной скважины, вскрывшей одну из углеводородных залежей месторождения, и выдержку по меньшей мере одного искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида, получение пробы углеводородов в результате десорбции сорбированных углеводородов из сорбента и определение перечня десорбированных углеводородов пробы, выделение перечня углеводородных соединений по критерию миграционной способности к поверхности, из перечня десорбированных углеводородов залежи. Скважина может находиться на территории либо вблизи полигона проведения площадного геохимического опробования.
Критерий миграционной способности к поверхности может включать следующие показатели: термогенную природу углеводородных соединений; содержание в составе углеводородных соединений водорода и углерода; устойчивость выбранного соединения к окислению в приповерхностных условиях; воспроизводимую идентификацию углеводородного соединения при выдержке сорбента над пробой углеводородного флюида. В критерий миграционной способности могут входить также другие показатели, в частности, повышенное давление насыщенных паров углеводородных соединений, которое облегчает процесс миграции углеводородов через литологическую среду к поверхности.
Эталонный количественный углеводородный состав пробы, полученной в зоне установленного наличия притока углеводородов, может соответствовать 100%-вероятности наличия залежи углеводородов. В этом случае критерий подобия количественных составов также оценивается по значению вероятности наличия или отсутствия залежи. Критерий подобия количественного состава проб углеводородов, полученных на территории прогнозирования, эталонным количественным составам проб углеводородов, которые получены в зоне установленного наличия притока углеводородов, может соответствовать значениям вероятности наличия залежи углеводородов более 75%.
Выбор критерия подобия количественного состава проб углеводородов, полученных на территории прогнозирования, эталонным количественным составам проб углеводородов, которые получены в зоне установленного наличия притока углеводородов, может осуществляться любым известным специалисту способом.
Зоне установленного наличия притока углеводородов может соответствовать площадь в радиусе до 100 метров от устья продуктивной скважины, либо, например, площадь в границах установленного контура известного месторождения.
Зоне установленного отсутствия притока углеводородов может соответствовать площадь в радиусе до 100 метров от устья непродуктивной скважины, либо, например, фоновая площадь, расположенная за границей установленного контура известного месторождения.
Определение эталонного количественного углеводородного состава пробы, полученной в результате проведения геохимического опробования в зоне установленного наличия притока, может включать бурение по крайней мере одного шпура в зоне установленного наличия притока углеводородов и фиксацию географических координат их расположения, размещение в шпуре по меньшей мере одного искусственного сорбента, получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава полученной пробы десорбированных углеводородов.
Определение эталонного количественного углеводородного состава пробы, полученной в результате проведения геохимического опробования в зоне установленного отсутствия притока, может включать бурение по крайней мере одного шпура в зоне установленного отсутствия притока углеводородов и фиксацию географических координат их расположения, размещение в шпуре по меньшей мере одного искусственного сорбента, получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава полученной пробы десорбированных углеводородов.
Способ дополнительно может включать определение перечня углеводородных соединений, способных к миграции, из пробы углеводородного флюида второй залежи месторождения, определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, для второй залежи, эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, для второй залежи эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного отсутствия притока углеводородов, определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, для второй залежи количественного углеводородного состава проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов, и отнесение каждой пробы углеводородов, полученной на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия или отсутствия притока углеводородов по критерию подобия количественного углеводородного состава проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, эталонным количественным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зонах установленного наличия и отсутствия притока углеводородов, при этом углеводороды входят в перечень углеводородных соединений, способных к миграции для второй залежи.
Дополнительно возможно составление геохимической карты прогнозирования залежей углеводородов по географическим координатам проб углеводородов, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов, с указанием мест прогнозируемого наличия или отсутствия первой залежи углеводородов и с указанием мест прогнозируемого наличия или отсутствия второй залежи углеводородов.
В связи с тем, что углеводородные флюиды разных залежей могут значительно отличаться друг от друга, перечни углеводородных соединений, способных к миграции, первой и второй залежи месторождения также могут быть различны. Это позволяет при использовании двух указанных перечней повысить эффективность и точность прогнозирования наличия и оконтуривания залежей, расположенных рядом.
Определение перечня углеводородных соединений, способных к миграции, второй залежи месторождения может включать также, как и для первой залежи месторождения, отбор по меньшей мере одной пробы углеводородного флюида из по меньшей мере одной скважины, вскрывшей вторую углеводородную залежь месторождения, выдержку по меньшей мере одного искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида, получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение перечня десорбированных углеводородов, выделение из перечня десорбированных углеводородов по критерию миграционной способности к поверхности перечня углеводородных соединений, способных к миграции. Критерий миграционной способности к поверхности, как указано выше, может включать следующие показатели: термогенную природу углеводородных соединений; 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.
Определение эталонных количественных углеводородных составов проб, полученных при проведении геохимического опробования в зонах установленного наличия и отсутствия притока углеводородов, включает стадии, указанные выше для первой залежи с учетом того, что проводится по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, второй залежи месторождения.
Достижение технического результата обеспечивается при использовании способа, включающего получение из базы данных, перечня углеводородных соединений, способных к миграции, определенных из пробы углеводородного флюида, 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 по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонного количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного отсутствия притока углеводородов, получение проб углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов и определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, количественного углеводородного состава этих проб и отнесение каждой пробы углеводородов, полученной на территории прогнозирования залежей углеводородов, к прогнозируемому наличию или отсутствию притока углеводородов по критерию подобия количественного углеводородного состава проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зонах установленного наличия и отсутствия притока углеводородов.
Указанная база данных может быть сформирована при выполнении следующих стадий: отбор по меньшей мере одной пробы углеводородного флюида из по меньшей мере одной скважины, вскрывшей одну из углеводородных залежей месторождения; выдержку по меньшей мере одного искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида, получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение перечня десорбированных углеводородов; выделение из перечня десорбированных углеводородов по критерию миграционной способности к поверхности перечня углеводородных соединений, способных к миграции, и фиксирование перечня углеводородных соединений, способных к миграции, в базе данных.
Технический результат достигается также при использовании способа, включающего использование базы данных, которая содержит по меньшей мере один перечень углеводородных соединений, способных к миграции, полученный из пробы углеводородного флюида, и определенные по этому перечню эталонные количественные углеводородные составы проб, полученных при проведении геохимического опробования в зонах установленного наличия и отсутствия притока углеводородов, получение проб углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов и определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, количественного углеводородного состава этих проб, отнесение каждой пробы углеводородов, полученной на территории прогнозирования залежей углеводородов, к месту прогнозируемого наличия или отсутствия притока углеводородов по критерию подобия количественного углеводородного состава проб, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования, эталонным углеводородным составам проб, полученным при проведении геохимического опробования в зонах установленного наличия и отсутствия притока углеводородов.
Формирование базы данных в этом случае может включать следующие стадии: отбор по меньшей мере одной пробы углеводородного флюида из по меньшей мере одной скважины, вскрывшей одну из углеводородных залежей месторождения; выдержку по меньшей мере одного искусственного сорбента над пробой углеводородного флюида; получение в результате десорбции из искусственного сорбента пробы десорбированных углеводородов и определение перечня десорбированных углеводородов; выделение из перечня десорбированных углеводородов по критерию миграционной способности к поверхности перечня углеводородных соединений, способных к миграции; фиксирование перечня углеводородных соединений, способных к миграции, в базе данных; бурение по крайней мере одного шпура в зоне наличия притока углеводородов и по крайней мере одного шпура в зоне отсутствия притока углеводородов; размещение в каждом шпуре по меньшей мере одного искусственного сорбента; получение в результате десорбции из искусственных сорбентов проб десорбированных углеводородов; определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, и фиксирование в базе данных эталонного количественного углеводородного состава полученной в зоне наличия притока углеводородов пробы десорбированных углеводородов; определение по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, и фиксирование в базе данных эталонного количественного углеводородного состава полученной в зоне отсутствия притока углеводородов пробы десорбированных углеводородов.
Заявленные способы также могут дополнительно включать составление геохимической карты прогнозирования залежей углеводородов по географическим координатам проб углеводородов, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования залежей углеводородов, с указанием прогнозируемого наличия или отсутствия первой залежи углеводородов и с указанием прогнозируемого наличия или отсутствия второй залежи углеводородов.
Эталонный количественный углеводородный состав пробы, полученной при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, может соответствовать 100% вероятности наличия залежи углеводородов, критерий подобия количественного углеводородного состава проб, полученных на территории прогнозирования, эталонным количественным углеводородным составам проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне установленного наличия притока углеводородов, при этом может соответствовать значениям вероятности наличия залежи углеводородов более 75%.
Технический результат при использовании способов, включающих использование баз данных, достигается за счет обоснованного увеличения числа углеводородных соединений, которые характерны для флюидов залежей углеводородов и способны мигрировать из недр к дневной поверхности, что позволяет использовать эти углеводородные соединения как информативные показатели при прогнозировании наличия залежи углеводородов.
В перечни углеводородных соединений, способных к миграции, может входить не менее 200 углеводородных соединений. Уменьшение указанного количества может быть связано только с использованием искусственного сорбента, который по своим физическим свойствам не обеспечивает сорбцию указанного количества углеводородных соединений. Увеличение указанного количества связано с использованием сорбентов или группы сорбентов, которые обеспечивают сорбцию различных углеводородных соединений. В связи с чем возможно использование сорберов с различными сорбентами, которые обеспечивают сорбцию углеводородов различного состава. Определение перечня углеводородных соединений, способных к миграции, позволяет также спрогнозировать эффективный состав сорбентов, которые оптимально использовать при проведении площадного геохимического опробования в геологических условиях конкретных территорий. В частности, это могут быть как моно- (в случае близких по составу углеводородов залежи), так и комбинированные (в случае разных по составам углеводородов залежи) варианты сорбенты, что позволяет сорбировать широкий спектр углеводородов и обеспечить повышение точности и эффективности прогнозирования залежей углеводородов.
Глубина бурения шпура при проведении геохимического опробования может составлять от 1,5 до 3 метров, что является наиболее доступной глубиной с экономической точки зрения и может быть достижима при использовании бурового инструмента, исключающего использование горюче-смазочных материалов, которые могут повлиять на результаты геохимического опробования.
Определение состава десорбированных углеводородов может быть проведено методом хромато-масс-спектроскопии.
2
6
3
8
4
10
4
10
Заявленные способы также могут дополнительно включать определение значений безметановых коэффициентов при проведении площадного геохимического опробования на территории прогнозирования, в частности этанового (СН/СН + высшие углеводороды) и бутанового (изо-СН/н-СН), и составление на основе этих значений карты прогнозирования доминирующего фазового состава углеводородного флюида залежи углеводородов. Безметановые коэффициенты характеризуют преимущественный тип флюидонасыщенности разреза, т.е. указывают какой тип углеводородного флюида преимущественно характерен прогнозируемой залежи углеводородов. Это обеспечивается в случае использования сорбентов, которые позволяют сорбировать легкие фракции углеводородов. Применение именно безметановых коэффициентов для оценки доминирующего типа флюидонасыщения геологического разреза связано с возможной высокой активностью биохимических процессов на территории прогнозирования наличия залежи углеводородов. Значения этанового коэффициента от 0,5 до 1,2 указывают на преимущественное содержание нефти, от 1,2 до 2,5 - газоконденсата, от 2,5 до 4 - преимущественно газовые залежи. При значениях бутанового коэффициента менее 0,5 залежи преимущественно характерен нефтяной флюид, от 0,5 до 0,8 - нефтегазоконденсат, от 0,8 до 1,1 - газоконденсат, более 1,1 - газ. Это позволяет дополнительно спрогнозировать фазовый состав залежей углеводородов; в связи с чем на первой стадии зонирования по фазовому составу флюидонасыщения используются этановый и бутановый коэффициенты.
4
6
6
Определение преимущественного фазового состава углеводородного флюида может быть также установлено по углеводородам, которые входят в перечень углеводородных соединений, способных к миграции. В этом случае определяют преимущественное содержание углеводородов, либо газоконденсатных (углеводороды С-С (алканы)), либо нефтяные углеводороды (C+ высшие (алканы, циклические и ароматические) углеводороды).
1
5
Дополнительно заявленные способы могут включать отбор проб грунта при проведении площадного геохимического опробования, определение количественного углеводородного состава проб углеводородных газов состава С-С, определение значений безметановых коэффициентов и составление на основе этих значений карты геохимического прогнозирования доминирующего фазового состава залежи углеводородов. Как указывалось выше, значения безметановых коэффициентов характеризуют доминирующий тип флюидонасыщения геологического разреза, что позволяет на их основе составить карту геохимического прогнозирования доминирующего фазового состава залежей углеводородов.
1
5
1
5
12
13
Дополнительно способы могут включать также отбор проб грунта при проведении площадного геохимического опробования, определение количественного углеводородного состава проб углеводородных газов состава С-С и определение изотопного состава углерода и водорода углеводородных газов состава С-С. На основе результатов анализа изотопного состава углерода (ИСУ) термогенных углеводородов, главным образом наиболее представительно изученного ИСУ метана, обеспечивается ориентировочная геохимическая оценка стратиграфической позиции источников типа «залежь углеводородов», выявленных при проведении площадного геохимического опробования. Это связано с тем, что фракционирование стабильных изотопов С и С, как одна из составляющих эволюции углерода в геосфере – процесс, достаточно хорошо изученный к настоящему времени, вплоть до выделения интервалов значений ИСУ метана пород основных нефтегазоносных комплексов нефтегазоносных регионов.
Способы могут дополнительно включать отбор проб грунта при проведении площадного геохимического опробования, получение в результате дегазации проб грунта двуокиси углерода, гелия, водорода, кислорода и определение изотопного состава углерода в составе двуокиси углерода. На основе изучения распределения в отложениях грунта концентраций миграционно-активных газов (гелия, водорода, метана и пр.) по результатам исследования проб грунта, полученных при проведении геохимического опробования, возможно также проводить прогнозирование глубины заложения флюидопроводящих зон геологического разреза, в том числе тектонических нарушений.
Дополнительно способы могут включать отбор проб грунта при проведении площадного геохимического опробования анализ содержания органического вещества проб грунта, полученных при проведении площадного геохимического опробования. Это позволяет обеспечить определение зон распространения органогенных отложений (торфяников), учесть и снять искажающее влияние органического вещества, содержащего углеводороды, в грунтах при определении количественного состава полученных при проведении площадного геохимического опробования проб углеводородов, что позволяет дополнительно повысить эффективность и точность прогнозирования наличия залежи углеводородов.
Изобретение поясняется следующими фигурами:
- фигура 1 - общая схема, иллюстрирующая реализацию способа,
- фигуре 2 - геохимическая карта прогнозирования залежи углеводородов.
На фигурах обозначено: 1 - проба углеводородного флюида (нефть), 2 -продуктивная скважина, 3 - стеклянная емкость, в которую помещают нефть для сорбции углеводородов, 4 - перечень углеводородных соединений, способных к миграции, 5 - зона установленного наличия притока углеводородов, 6 - зона установленного отсутствия притока углеводородов, 7 - непродуктивная скважина, 8 - шпуры, 9 - сорберы с искусственным сорбентом, которые размещают в шпурах, 10 -эталонный количественный углеводородный состав проб, полученных в зоне 5 установленного наличия притока углеводородов, 11 - эталонный количественный углеводородный состав проб, полученных в зоне 6 установленного отсутствия притока углеводородов, 12 - территория прогнозирования, 13 - количественный углеводородный состав проб, полученных при проведении площадного геохимического опробования на территории 12 прогнозирования.
Способ осуществляют следующим образом.
Определяют перечень углеводородных соединений, способных к миграции, из пробы углеводородного флюида. Для этого проводят отбор пробы углеводородного флюида (нефть) 1 из продуктивной скважины 2, расположенной в пределах полигона проведения площадных геохимических работ (фиг. 1). В лаборатории нефть 1 помещают в стеклянную емкость 3 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 7 до 14 дней, 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 адсорбированные углеводородные соединения и проводят анализ выделенных углеводородов с использованием газовой хромато-масс-спектрометрии (ХМС). Затем в соответствии с критерием миграционной способности углеводородов из недр к поверхности, который включает в частности стойкость углеводородного соединения к окислению в приповерхностных условиях, термогенную природу углеводородных соединений и другие показатели, выделяют перечень 4 углеводородных соединений, способных к миграции.
В результате в указанный перечень 4 вошло порядка 200 углеводородных соединений, часть из которых представлена в таблице 1.
Определяют по перечню углеводородных соединений, способных к миграции, эталонные количественные углеводородные составы проб, полученных при проведении геохимического опробования в зоне 5 установленного наличия притока углеводородов (т.е. на площади в радиусе до 100 метров от устья продуктивной скважины 2, из которой провели отбор пробы углеводородного флюида) и в зоне 6 установленного отсутствия притока углеводородов (т.е. на площади в радиусе до 100 метров от устья непродуктивной скважины 7, которая также расположена в пределах полигона проведения площадных геохимических работ). Для этого проводят геохимическое опробование в указанных зонах 5 и 6: бурят шпуры 8 глубиной от 1,5 до 3 метров, в которых размещают сорберы 9, содержащие искусственный сорбент, и проводят выдержку сорбента в шпуре 8 от 17 до 21 дня. Указанный период времени является оптимальным с точки зрения накопления углеводородных соединений на сорбенте в количестве, достаточном для получения интенсивного сигнала соединений при анализе состава проб. Для специалиста известно что указанный период может быть увеличен либо уменьшен при изменении климатических условий. По истечении указанного времени в лаборатории проводят термическую десорбцию углеводородных компонентов с поверхности сорбента и анализ десорбируемых углеводородов, которые входят в перечень углеводородных соединений, способных к миграции, методом газовой хромато-масс-спектроскопии (ХМС). Проводят оценку качества и разбраковку данных, полученных при использовании ХМС. Полученные после разбраковки количественные углеводородные составы проб 10, полученных в зоне 5 установленного наличия притока углеводородов, и проб 11, полученных в зоне 6 установленного отсутствия притока углеводородов, используются в качестве эталонных количественных углеводородных составов проб.
Эталонные количественные углеводородные составы проб 10, полученных в зоне 5 установленного наличия притока углеводородов, принимают за 100% вероятность наличия залежи углеводородов. Эталонные количественные углеводородные составы проб 11, полученных в зоне 6 установленного отсутствия притока углеводородов, принимают за 0% вероятность наличия залежи углеводородов.
Получают пробы углеводородов в результате проведения площадного геохимического опробования на территории прогнозирования 12 залежей углеводородов и определяют в соответствии с перечнем 4 углеводородных соединений, способных к миграции, количественный углеводородный состав этих проб. При этом площадное геохимическое опробование проводится аналогично указанному выше геохимическому опробованию для определения эталонных количественных составов проб, но по заданной сетке (размеры сетки расположения сорбентов могут быть определены специалистом, в данном случае размер сетки составил 2 км на 2 км). Для полученных в результате проведения площадного геохимического опробования данных также проводят оценку качества и разбраковку. После этого по количественному углеводородному составу проб 13 определяют значения вероятности наличия залежи (нефтегазоперспективного объекта) в соответствии с тем, что эталонные количественные углеводородные составы проб 10, полученных в зоне 5 установленного наличия притока углеводородов, соответствуют 100% вероятности наличия залежи, а эталонные количественные углеводородные составы проб 11, полученных в зоне 6 установленного отсутствия притока углеводородов, соответствуют 0% вероятности наличия залежи. Критерий подобия количественного углеводородного состава проб, полученных при проведении площадного геохимического опробования, эталонному количественному углеводородному составу проб 10, полученных в зоне установленного наличия притока углеводородов, был определен как значения вероятности наличия залежи углеводородов более 75%.
По полученным значениям вероятности относят каждую пробу углеводородов, полученную на территории 12 прогнозирования залежей, по критерию подобия к месту прогнозируемого наличия (при значениях вероятности более 75%) и к месту прогнозируемого отсутствия (при значениях вероятности менее 75%) притока углеводородов.
Полученные значения вероятности сохраняют, на их основе и по географическим координатам проб углеводородов, полученных в результате проведения площадного геохимического опробования на территории 12 прогнозирования залежей углеводородов, проводят составление геохимической карты прогнозирования залежи углеводородов (нефтегазоносности территории прогнозирования). Карта прогнозируемого наличия залежи углеводородов представлена на фиг. 2.
Для специалиста понятно, что определение количественных составов углеводородов, процесс их отнесения к зонам прогнозируемого наличия 5 или прогнозируемого отсутствия 6 притока углеводородов и построение в случае необходимости геохимической карты прогнозирования требует проведения статистической обработки данных, которая заключается, в частности, в первичной разбраковке массива аналитических данных, в оценке фоновых и аномальных количеств углеводородов, выделении главных векторов (главных компонент), отвечающих за большую часть дисперсии выбранных значений, с использованием метода главных компонент, факторного анализа, дискриминантного анализа и т.д. Это позволяет избавиться от малозначительных переменных и уменьшить дисперсию значений.
1
5
1
5
Дополнительно могут проводить отбор проб грунта при проведении площадного геохимического опробования, определение количественного углеводородного состава проб углеводородных газов состава С-С и определение углерода и водорода углеводородных газов состава С-С. В результате установили, что участок проведения геохимического опробования характеризуется присутствием метана с широким диапазоном ИСУ (от -93,83 до ). В таблице 2 указаны известные из публикаций стратиграфические интервалы значений ИСУ метана залежей севера Западной Сибири.
Из общего массива проб углеводородных газов, изотопный состав которых был аналитически установлен, 9% по изотопному составу в соответствии с таблицей 2 могут быть отнесены к метану, поступившему из палеозойских и более глубоких горизонтов, 3% - из юры-валанжина, 10% и более - смеси метана из досеноманских пород разного возраста, 18% - из пород сеномана. При этом, определяя интервалы в соответствии с характеристиками ИСУ газов пород и залежей, исключают из рассмотрения значительную часть термогенного метана, ИСУ которого изменился из-за смеси с биогенным метаном современных отложений, в связи с тем, что количественно такой процесс разбавления учесть невозможно. Для получения информации о процессе разбавления на качественном уровне можно использовать частотное распределение. В результате был установлен точечный или локально-площадной характер распределения выходов термогенного метана по ИСУ аналогичного метану пород различного возраста, начиная с пород палеозоя и более глубоких горизонтов разреза до отложений сеномана. При крайне ориентировочном характере оценки очевидно, что даже такие, весьма приближенные градации, могут позволить спрогнозировать стратиграфическое положение прогнозируемой залежи. Использование данных исследований позволяет дополнительно повысить эффективность и точность прогнозирования стратиграфического положения и доминирующего типа фазового состава флюида залежи углеводородов.
Таким образом, повышение эффективности и точности прогнозирования наличия залежей углеводородов, а также сокращение времени анализа углеводородного состава проб, полученных при проведении геохимического опробования, и упрощение взятия этих проб при осуществлении заявленного способа обеспечивается за счет предварительно определенного перечня углеводородных соединений, способных к миграции из недр к поверхности, которые при этом входят в состав углеводородного флюида залежи.