Опыт и перспективы использования аэрокосмических данных при освоении нетрадиционных углеводородных ресурсов севера Западной Сибири

ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИ ОСВОЕНИИ НЕТРАДИЦИОННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РЕСУРСОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

В.А. Кузьминов, Л.С. Салина, Н.Н. Соловьёв, Н.А. Махонина

Ямало-Ненецкий автономный округ (ЯНАО) является основным газодобывающим регионом севера Западной Сибири. В его недрах сконцентрированы богатейшие запасы природного газа.

ОАО «Г азпром» длительное время осуществляет разработку расположенных здесь, в Надым-Пур-Тазовском регионе (НПТР), сеноманских залежей уникальных газовых месторождений (Медвежье, Уренгойское, Ямбургское и др.), добыча газа из которых составляет более 80 % от общероссийской. В настоящее время эти базовые месторождения находятся на завершающей стадии разработки.

Предстоящий поэтапный ввод в разработку месторождений на суше и шельфе Ямальского полуострова должен компенсировать общее снижение добычи газа в НПТР. Однако в недрах самого НПТР, по оценкам ряда экспертов, сосредоточены значительные недостаточно изученные ресурсы углеводородов (УВ), в количественном отношении сопоставимые с запасами газа сеноманского комплекса. В дальнейшем все большую долю в добыче НПТР будет занимать газ из подваланжинских и, возможно, надсеноманских залежей. Однако качество этих ресурсов будет значительно уступать сеноманским по геологическим, технологическим и технико-экономическим критериям: большая их часть может быть отнесена к разряду нетрадиционных.

Так, в надсеноманской части разреза возможно нахождение газа не только в свободном, но и в гидратном состоянии [6, 7, 13], а в подваланжинской - в низкопроницаемых (плотных) коллекторах. Облик скоплений УВ будет разительно отличаться от сеноманских залежей. Так, в надсенонской части разреза скопления УВ будут характеризоваться малыми глубинами залегания (первые сотни метров) и нахождением в толще многолетнемерзлых пород газа в свободном и, возможно, в гидратном состоянии, поскольку термобарические условия этой части разреза благоприятны для образования и сохранения газогидратов. В формировании газогидратных скоплений в верхней части разреза осадочного чехла значительную роль могут играть также процессы восходящей субвертикальной миграции УВ из более глубоких нефтегазоносных горизонтов, в том числе по зонам тектогенного разуплотнения пород осадочного чехла.

Основной проблемой освоения этих ресурсов пока остается отсутствие эффективных методов их поисков и разработки.

Залежи УВ подваланжинской части разреза, по сравнению с сеноманскими, характеризуются:

• большими глубинами залегания (более 2,5 км);

• большим количеством продуктивных горизонтов;

• низкой концентрацией ресурсов УВ;

• сложным, в том числе разломно-блоковым, строением залежей [1, 2, 3, 8, 9, 11, 12 ];

• приуроченностью к коллекторам преимущественно низкого качества, отличающимся высокой фильтрационной неоднородностью;

• трудной извлекаемостью УВ из плотных низкопроницаемых коллекторов и т.п.

Указанные особенности геологического строения осложняют и значительно удорожают подготовку, а в итоге сдерживают промышленное освоение ресурсов этих комплексов.

В объеме мировых прогнозных ресурсов разных видов нетрадиционных источников газа на долю газа низкопроницаемых коллекторов и газа глубокозалегающих горизонтов (большая часть коллекторов которых также относится к низкопроницаемым) приходится более 10 % и составляет значительную величину. На территории России большая часть ресурсов и запасов газа низкопроницаемых коллекторов сосредоточена в нефтегазоносных комплексах нижнего мела, юры и палеозоя Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

Одной из основных проблем освоения ресурсов нижней части осадочного чехла является отсутствие надежных методов их поисков, а также эффективных технологий извлечения УВ из плотных низкопроницаемых коллекторов. В этой связи в качестве важнейшей научно-практической задачи

следует рассматривать совершенствование методов прогноза распространения в плотных низкопроницаемых коллекторах зон повышенной проницаемости, образование которых во многом обусловлено процессами разломно-трещинного разуплотнения (РТЗ).

Таким образом, освоение ресурсов УВ и надсеноманских, и подваланжинских отложений требует более широкого внедрения в практику геолого-разведочных работ новых технологий, расширяющих возможности прогнозирования РТЗ горных пород.

Повышенный интерес к разрывным нарушениям и их участию в процессах формирования, разрушения залежей УВ в платформенных, тектонически спокойных нефтегазоносных регионах и влиянию РТЗ на фильтрационные свойства коллекторов вызван развитием высокоточных модификаций геофизических исследований и совершенствованием технологии обработки данных. В результате их применения получены данные, свидетельствующие о множественном распространении малоамплитудных и безамплитудных дизъюнктивов в терригенных толщах пород Западно-Сибирского и других нефтегазоносных регионов [1, 2, 3, 11, 12].

Сравнение плотности разрывных нарушений на ряде месторождений Ямала показало, что применение современных модификаций сейсморазведки (3Э) позволяет выявлять значительное количество разрывных нарушений, при этом их плотность остается неизменно высокой на разных стратиграфических уровнях и не зависит от глубины залегания отражающих горизонтов. При этом плотность разрывных нарушений сопоставима с плотностью линеаментов, выявляемых при интерпретации спутниковых снимков (рис. 1 б).

Плановое положение разрывных нарушений, выявляемых при интерпретации спутниковых снимков, корреспондируется наилучшим образом с данными 3Э, нежели с 2Э сейсморазведки (рис. 1 а).

Плотность разломно-трещинных зон, кра/км2 О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,В 0,9 1,0 3,0

Предполагаемые нарушения по данным: сейсморазведки 2й

сейсморазведки Эй обработки космических снимков

Значения плотнили РТЗ по денным: аэсейсиорбй бедки 3> сейсморазведки оосілічєсисй съвлш

фБоввнєнковспое (19ВБ) ♦Новопортов стае (2001) 0 Боовнешиеское

Из »опсртовскос СЗООО)

» боваю-косисе (ЭООНО

Рис. 1. Сопоставление разрывных нарушений по результатам 2D и 3D сейсморазведки и обработки спутниковых снимков

Сопоставление методов, которые могут прямо или косвенно обнаруживать разрывные нарушения разного ранга, показало, что большинство из них направлено на изучение либо микротрещиноватости (лабораторные методы изучения кернового материала и шлифов), либо макроразрывов (различные виды региональных и площадных геофизических и геохимических работ). В то же время значительная часть РТЗ, линейные размеры которых составляют десятки-сотни метров (элементы так называемой мезотрещиноватости пород), остается практически недоступна большинству

геолого-геофизических методов, за исключением скважинных (промыслово-геофизических и гидродинамических) и аэрокосмических исследований.

Именно этот спектр РТЗ, по мнению авторов, обеспечивает формирование зон повышенной флюидопроницаемости в плотных коллекторах нижней части осадочного чехла.

Авторами разработана технология картирования таких РТЗ в осадочной толще на основе ком -плекса аэрокосмических, промысловых и геолого-геофизических данных, которая была опробована на крупнейших месторождениях севера Западной Сибири.

В условиях недостатка исходных промысловых данных (малое количество скважин, вскрывших пласт, и низкое качество испытания) использование комплекса материалов спутниковых съемок, гидрогеологических и геолого-геофизических данных позволяет на разных стадиях освоения месторождений решать следующие задачи. Например, на стадии поиска, разведки и доразведки месторождений:

• прогноз размещения РТЗ;

• прогноз и обоснование выбора перспективных участков для поисков залежей УВ и проведения детальных геолого-геофизических работ (рис. 2);

• прогноз зон распространения коллекторов с улучшенными фильтрационными характеристиками (рис. 3);

• прогноз размещения высокопродуктивных зон в залежах подваланжинских отложений;

• оптимизация выбора мест заложения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин и др.

На стадии разработки месторождений:

• ревизия низкодебитных скважин;

• прогноз зон обводнения, межпластовых перетоков пластовых флюидов.

На всех изученных авторами месторождениях севера Западной Сибири (Уренгойское, Ново-портовское, Бованенковское, Медвежье, Ямбургское, Заполярное и др.) установлена закономерная

Условные обозначения:

/\/ Региональные профили ОГТ Месторождения УВ

Зоны разуплотнения по данным гравиразведки Ш Зоны разуплотнения по данным сопоставления сейсмических и аэрокосмических данных

Рис. 2. Сопоставление результатов прогноза зон трещинного разуплотнения пород с материалами сейсмо- и гравиразведки. Выбор участков для проведения детальных геолого-геофизических работ (крупными цифрами обозначены новейшие поднятия;

мелкими - перспективные объекты)

Рис. 3. Сопоставление положения предполагаемых по данным сейсмической переобработки материалов палеорусел в продуктивных горизонтах БТ10-БТ12 с осевыми линиями максимального разуплотнения по спутниковым данным

связь между степенью тектонической дезинтеграции пород-коллекторов и продуктивностью скважин [4, 5]. Это позволяет осуществлять прогноз размещения высокодебитных зон в межскважин-ном пространстве низкопроницаемых нефтегазонасыщенных коллекторов юрских и неокомских отложений.

Очень важной особенностью картируемых зон разуплотнения пород является то, что часть из них сопровождается по всему разрезу осадочной толщи, вплоть до дневной поверхности, гидрогеохимическими, термобарическими и прочими аномалиями [2, 4, 8, 9, 10, 11].

Такие каналы субвертикального массопереноса пластовых флюидов являются четкими маркерами зон разуплотнения плотных коллекторов в нижней части осадочного чехла, а в верхней - зон межпластовых перетоков и формирования скоплений УВ. Ареал этих зон перспективен для поиска скоплений УВ (как в свободном, так и гидратном состояниях) по всему «перфорированному» разрезу при наличии благоприятных структурно-литологических условий.

В то же время сквозной характер этих зон представляет опасность и должен учитываться при прогнозировании участков первоочередного обводнения залежей (в том числе и сеноманских) на разрабатываемых месторождениях.

Таким образом, опыт комплексного использования аэрокосмической информации и геолого-гео-физических материалов при освоении потенциала нетрадиционных источников УВ северных районов Западной Сибири показывает следующее:

1) картируемые зоны разломно-трещинного разуплотнения пород играют существенную роль в создании геологической неоднородности продуктивных низкопроницаемых горизонтов;

2) выявленная закономерная связь между степенью тектонической дезинтеграции продуктивных пород и продуктивностью скважин месторождений севера Западной Сибири позволяет осуществлять прогноз высокодебитных зон в межскважинном пространстве низкопроницаемых коллекторов юрских и неокомских отложений;

3) часть картируемых зон разуплотнения сопровождается гидрогеохимическими, термобарическими аномалиями по всему разрезу осадочной толщи, вплоть до дневной поверхности. Выявление таких каналов субвертикального массопереноса открывает перспективы поиска скоплений УВ (как в свободном газовом, так и гидратном состояниях) в надсеноманской части разреза;

4) достоверность прогноза зон с улучшенными фильтрационными свойствами может быть повышена при комплексировании их с результатами грави- и сейсморазведки, геохимических съемок;

5) полученный опыт может быть использован для поисков и освоения нетрадиционных источников УВ не только в подваланжинской (УВ в плотных коллекторах), но и в малоизученной геоло-го-разведочными работами надсенонской части разреза (газовые гидраты).

Список литературы

1. Ермаков В.И. Геологические модели залежей нефтегазоконденсатных месторождений Тюменского севера / В.И. Ермаков, А.Н. Кирсанов, Н.Н. Кирсанов и др. - М.: Недра, 1995. - 464 с.

2. Дюнин В.И. Гидродинамика нефтегазоносных бассейнов / В.И. Дюнин, В.И. Корзун. - М.: Научный мир, 2005. - 524 с.

3. Еременко Н.А. Начальная нефтенасыщенность как следствие условий формирования залежей / Н.А. Еременко, В.С. Славкин, М.П. Голованова // Геология нефти и газа. - 2000. - № 5. - С. 27-31.

4. Кузьминов В.А. Картирование зон разломно-трещинного разуплотнения с целью прогноза высокодебитных участков в отложениях ачимовской толщи Уренгойского НГКМ / В. А. Кузьминов, Л.С. Салина, Р.Г. Семашев и др. // Проблемы геологии природного газа России и сопредельных стран: сб. науч. тр. - М.: ВНИИГАЗ, 2005. - С. 180-187.

5. Кузьминов В. А. Прогноз высокодебитных участков в низкопроницаемых валанжин-юрских отложениях месторождений УВ севера Западной Сибири с использованием материалов космических съемок / В.А. Кузьминов, Н.Н. Соловьев, Л.С. Салина и др.// Матер. I Международной конференции «Мировые ресурсы и запасы газа и перспективные технологии их освоения». - ВНИИГАЗ, Москва. 26-27 ноября 2007 г. - М.: ВНИИГАЗ, 2007.

6. Леонов С.А. Первоочередные объекты для постановки поисково-разведочных работ на природные газогидраты в России / С.А. Леонов, Е.В. Перлова // Матер. Международной конференции «Перспективы освоения ресурсов газогидратных месторождений». - РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, 17-18 ноября 2009 г. - М.: Нефть и газ, 2009. - С. 90-91.

7. Якушев В.С. Ресурсы и перспективы освоения нетрадиционных источников газа в России / В.С. Якушев, Е.В. Перлова, В.А. Истомин и др. - М.: ИРЦ Газпром, 2007. - 152 с.

8. Семашев Р.Г. Флюидодинамические особенности формирования и размещения скоплений углеводородов в ачимовской толще района Большого Уренгоя / Р.Г. Семашев, Г.М. Зайчиков // Сырьевая база газовой отрасли России и перспективы ее развития в XXI веке. - М.: ВНИИГАЗ, 2001. - С. 41-49.

9. Семашев Р.Г. О гидродинамических особенностях формирования палеозойских залежей Новопортовского ГКНМ / Р.Г. Семашев, В.А. Кузьминов, Л.С. Салина // Нефтегазовая гидрогеология на современном этапе (теоретические проблемы, региональные модели, практические вопросы). - М.: ГЕОС, 2007. - С. 241-257.

10. Семашев Р.Г. Особенности гидрохимической обстановки юрско-ачимовской толщи Надым-Пур-Тазовского региона в связи с поисками УВ на больших глубинах / Р.Г. Семашев, В.А. Кузьминов, Л.С. Салина // Газовые ресурсы России в ХХ1 веке: сб. науч. тр. - М.: ВНИИГАЗ, 2003.

11. Семашев Р.Г. Влияние субвертикальных зон трещиноватости на формирование залежей углеводородов месторождений севера Западной Сибири / Р.Г. Семашев, Н.Н. Соловьев, Л.С. Салина и др. // Перспективы поисков месторождений нефти и газа в малоизученных районах и комплексах: сб. науч. тр. - М.: ВНИИГАЗ, 2007. - С. 85-96.

12. Скоробогатов В.А. Роль разломов в формировании, эволюции и разрушении скоплений газа и нефти в осадочном чехле северных и юго-восточных районов Западной Сибири / В.А. Скоробогатов, Н.Н. Соловьев, В.А. Фомичев // Прогноз газоносности России и сопредельных стран. - М.: ВНИИГАЗ, 2000. - С. 112-131.

13. Якушев В.С. Природный газ и газовые гидраты в криолитозоне / В.С. Якушев. - М.: ВНИИГАЗ, 2009. - 192 с.