Влияние анизотропии фильтрационных свойств коллекторов на оптимизацию разработки Крапивинского нефтяного месторождения

Целью выпускной квалификационной работы является выработка рекомендаций по оптимизации процесса разработки северного блока Крапивинского нефтяного месторождения с учетом влияния анизотропии проницаемости пластов-коллекторов. Объект исследования – пласты-коллекторы северного блока Крапивинского нефтяного месторождения. Область применения: корректировка и оптимизация существующего проекта разработки месторождения.
В ходе работы был произведен расчет величины анизотропии проницаемости с использованием результатов трассерных, керновых и геофизических исследований, построена анизотропная геолого-гидродинамическая модель, на основании которой предложены варианты оптимизации разработки рассматриваемого участка месторождения.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 22

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИИ ………………………………………… 28

2 ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КРАПИВИНСКОГО
НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ …………………………………………………………….. 32

2.1. Стратиграфическое описание месторождения …………………………………… 32

2.2. Тектоника ………………………………………………………………………………………… 37

2.3. Седиментационная характеристика месторождения ………………………….. 39

2.4. Нефтегазоносность …………………………………………………………………………… 43

3 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ
ПРОНИЦАЕМОСТИ …………………………………………………………………………………… 46

3.1. Основная информация об анизотропии проницаемости …………………….. 46

3.2. Методики исследования анизотропии……………………………………………….. 50

3.2.1. Метод исследования анизотропии проницаемости по керну ………… 51

3.2.2. Метод исследования анизотропии проницаемости по ГИС ………….. 54

3.2.3. Метод исследования анизотропии проницаемости по результатам
трассерных исследований ………………………………………………………………………. 56

4 ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
УЧАСТКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ С УЧЕТОМ АНИЗОТРОПИИ
ПРОНИЦАЕМОСТИ …………………………………………………………………………………… 58

4.1. Результаты расчета анизотропии проницаемости………………………………. 58

4.1.1. Результаты расчета анизотропии проницаемости на основе керновых
данных …………………………………………………………………………………………………… 58

4.1.2. Результаты расчета анизотропии проницаемости на основе
трассерных исследований ………………………………………………………………………. 63
4.1.3. Результаты расчета анизотропии проницаемости на основе
результатов ГИС ……………………………………………………………………………………. 70

4.1.4. Обобщенные итоги оценки анизотропии проницаемости с
использованием различных методов ………………………………………………………. 76

4.2. Геологическое моделирование ………………………………………………………….. 78

4.3. Гидродинамическое моделирование …………………………………………………. 82

5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 86

6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………………….. 94

6.1. Профессиональная социальная ответственность ……………………………….. 94

6.1.1. Анализ вредных факторов рабочей среды ……………………………………. 95

6.1.2. Анализ опасных факторов рабочей среды ………………………………….. 100

6.2. Экологическая безопасность …………………………………………………………… 101

6.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 102

6.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 103

6.4.1. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны….. 103

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 105

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………… 109

Приложение А …………………………………………………………………………………………… 117

3.1. Basic information on anisotropy permeability………………………………………… 118

3.2. Methods of anisotropy research ……………………………………………………………. 122

3.2.1. Method of permeability anisotropy research using core study results ….. 122

3.2.2. Method of permeability anisotropy research using well logging results.. 125

3.2.3. Method of permeability anisotropy research using tracer analysis results127

В ходе данной работы доказано, что пласты-коллекторы северного блока
Крапивинского нефтяного месторождения обладают значительной анизотропией
проницаемости. Она обусловлена, главным образом, геологическими
особенностями осадконакопления резервуара. К таким особенностям относятся
одновременный промыв осадочного материала вдольбереговыми течениями,
получившими развитие в пределах западной части структуры и прибрежной
волновой деятельностью моря. Вдольбереговые течения способствовали
переотложению осадочного материала и ориентации зерен параллельно берегу в
направлении на северо-восток, а прибрежная волновая деятельность моря с юго-
востока способствовала осаждению материала с преимущественной северо-
западной ориентацией зерен – перпендикулярной береговой линии. Такие
условия осадконакопления способствовали к формированию коллектора с
улучшенными фильтрационными свойствами по направлению на северо-восток
(юго-запад). В целом, геологическое строение месторождения характеризуется
наличием нескольких литотипов, обладающими различными фильтрационно-
емкостными свойствами. Величина анизотропии проницаемости проявляется в
большей степени в коллекторе, соответствующему литотипу баровых
песчаников, ввиду улучшенных фильтрационных свойств. Кроме того, развитию
анизотропии проницаемости в направлении на северо-восток способствует
наличие региональной ориентацией трещин фундамента, сформатированного в
герцинский цикл тектогенеза.
В процессе работы была определена величина анизотропии проницаемости
и рассчитан азимут преимущественной ориентация оси максимальной
проницаемости в пространстве с использованием различных методов,
основанных на способе эллиптической аппроксимации роз-диаграмм
распространения свойств коллектора. Исходными данными для исследования
анизотропии проницаемости служили микроструктурные исследования
образцов керна, результаты интерпретации данных ГИС и трассерные
исследования, проведенные на рассматриваемой площади. С использованием
различных методик для каждого набора предоставленных данных были
построены роз-диаграммы и проведена их аппроксимация эллипсом. В
результате были получены различные значения направления главной оси
эллипса, соответствующие направлению максимальной проницаемости и
рассчитан коэффициент отношения максимальной проницаемости к
минимальной. Полученные по каждому методу результаты аппроксимации были
осреднены, что позволило получить итоговые значения азимута направления
максимальной проницаемости (53 градуса, северо-восточное направление) и
коэффициента анизотропии (2,2).
Результаты расчетов подтвердили наличие значительной анизотропии
проницаемости коллектора. Рассмотренные методы отличаются высокой
сходимостью полученных результатов.
Выяснено, что для исследования анизотропии проницаемости необходимо
применять одновременно несколько методов ввиду того, что они отличаются
точностью, применимостью результатов исследования и масштабностью. Метод
исследования анизотропии проницаемости с использованием керна
характеризуется высокой точностью и позволяет получить информацию, которая
будет является основой для геологического обоснования анизотропии. Данный
метод является наиболее трудоемким и затратным, характеризуется низкой
масштабностью исследования. Выявление анизотропии проницаемости с
использование результатов ГИС является наименее трудоемким и затратным,
обладает высокой масштабностью исследования, но ввиду наличия множества
потенциальных источников ошибки обладает низкой достоверностью.
Трассерные исследования позволяют выявить анизотропию фильтрационных
свойств коллектора в течение разработки месторождения. Данные результаты
характеризуются высокой практической применимостью и значительной
масштабностью исследования, но в тоже время, трассерные исследования
являются наиболее затратным видом исследований.
Полученные результаты исследования анизотропии проницаемости были
использованы при построение анизотропной модели. Для этого была построена
геологическая модель участка месторождения с ориентацией сетки в
направлении оси максимальной проницаемости. Построение геологической
модели выполнялось с учетом всех рекомендаций, отраженных в отчете об
анализе разработки месторождения. Далее были созданы кубы проницаемости в
различных направлениях, которые характеризуют величину анизотропии
фильтрационных свойств коллектора рассматриваемого участка.
На основе полученной геологической модели была построена
гидродинамическая модель и проведена ее адаптация на фактические показатели
разработки месторождения. Адаптация модели проводилась, в том числе, при
изменении коэффициента вертикальной анизотропии проницаемости. Таким
образом, опытным путем был подобран коэффициент вертикальной анизотропии
равный 0,67.
В гидродинамической модели была спроектирована система разработки,
отраженная в проектном документе. Это позволило сравнить параметры
разработки изотропной и анизотропной модели с историческими данными. Было
доказано, что анизотропная модель более точно описывает поведение
исторических параметров. Был запущен расчет на прогнозный период, равный
30 годам, в результате которого было установлено, что изотропная модель
завышает накопленную добычу нефти на 100 тыс.тонн в сравнении с
анизотропной моделью.
С целью оптимизации разработки месторождения было рекомендовано
рассмотреть варианты уплотняющего бурения и зарезку боковых стволов в
направление на северо-запад от спроектированной сетки скважин, что позволит
увеличить охват пласта заводнением и добыть запасы нефти из коллекторов с
низкими фильтрационными свойствами. Кроме того, рекомендовано учитывать
существующую анизотропию проницаемости при проектировании гидроразрыва
пласта в добывающих скважинах, так как ориентация трещин совпадет с
направление оси максимальной проницаемости. Также спрогнозирован быстрый
прорыв воды от нагнетательных скважин, расположенных по диагонали в
северо-восточном направлении относительно добывающих скважин, ввиду
вероятного наличия промытых каналов в направлении максимальной
проницаемости коллектора. В таком случае необходимо рассмотреть
применимость потокоотклоняющих технологий, которые могли бы перекрыть
промытые каналы и, тем самым, увеличить эффективность вытеснения нефти
водой.