Бюджетна тематика

Петрофізичні і геохімічні критерії виділення та оцінки продуктивності ущільнених порід-колекторів нафти і газу

Номер державної реєстрації НДР: 0121U109843

Терміни виконання: 2021 – 2022

Науковий керівник: доктор геологічних наук, професор Вижва С.А.

Об’єкт досліджень: ущільнені колектори нафти і газу, території їх покладів, ґрунтовий покрив.

Предмет досліджень: петрофізичні та петрохімічні властивості порід-колекторів, їх локальні геофізичні поля, магнітні властивості ґрунтового покриву.

Мета досліджень: розробка сучасної технології лабораторних петрофізичних і геохімічних досліджень ущільнених колекторів нафти і газу, що мають ряд специфічних особливостей і суттєво відрізняються від традиційних порід-колекторів; побудова ефективного алгоритму виявлення покладів вуглеводнів на основі магнітних досліджень ґрунтів; розробка критеріїв для визначення екологічних ризиків та деградації родючих ґрунтів при експлуатації ущільнених порід колекторів.

Завдання НДР: вивчення ущільнених формацій, що містять вуглеводні, з метою отримання комплексних залежностей між фільтраційно- ємнісними характеристиками, пружними, електричними, магнітними, теплофізичними та радіометричними параметрами.

Методи, засоби, підходи, ідеї, робочі гіпотези, які використовувалися для вирішення поставлених завдань: Ущільненими, на відмінну від традиційних колекторів, є нафтогазові геологічні структури складені породами низької проникності. Їх пористість змінюється від низьких до середніх, а проникність від низьких і ультранизьких і лежить в межах одиниць нанодарсі. Серед уламкових порід – це шаруваті формації із пісковиків, аргілітів, алевролітів, сланців; серед карбонатних – вапняки, доломіти, сланці, галіт/ангідрит. Нафтогазоносність у них звичайно сингенетична, природний колектор формується у процесі катагенезу, а виникнення або збільшення пустот пов’язане з генерацією нафтових і газових покладів і перебудовою матриці породи. Головні речовино-структурні відмінності ущільнених порід полягають в діа-, катагенетичних змінах їх будови: ущільненні пісковика; цементації, літифікації і дегідратації глин; розчиненні кальцитового цементу і калієвих польових шпатів; тискоспричинене розчинення; мікротріщинуватість консолідованих порід. При перетворені органічної речовини зростає об’єм флюїдів і тиск, що виникає при цьому, сприяє появі і зростанню тріщин, в основному, вздовж нашарування. Формуванню колекторських властивостей і генерації вуглеводнів співпадають по часу, а збільшенню розстріскування порід сприяють також деякі тектонічні процеси. Окрім того, магнітні властивості ґрунтового покриву змінюються під впливом вуглеводневого флюїду, що мігрує від покладу у верхні частини геологічного розрізу і змінює магнітну мінералогію. При цьому для магнітного методу не має значення генезис самого покладу (традиційного чи нетрадиційного типу). Також, показники родючості та забрудненості ґрунтів вуглеводнями під часу гідророзриву та видобутку і транспортування нафти і газу знаходяться у тісному зв’язку із їх магнітними властивостями. Дані закономірності покладені в основу застосування магнетизму ґрунтового покриву для розв’язання задекларованих у проєкті проблем.

Відповідно робоча гіпотеза дослідницького проєкту полягала у тому, що колекторські властивості ущільнених колекторів є відображенням складу та умов їх формування. Встановлення кількісних залежностей між складом і фізичними властивостями порід покладу та деформаційно-напруженими станом геологічного середовища, геолого-тектонічною обстановкою та магнітними властивостями ґрунтів дало змогу вирішувати пошукові, класифікаційні, прогнозні задачі наявності покладів ВВ та моніторингу екологічних ризиків. Таким чином, традиційні технології лабораторних досліджень потребували суттєвого їх вдосконалення, шляхом розробки нових методик і установок петрофізичних і геохімічних властивостей стосовно порід ущільнених колекторів нафти і газу.

Необхідною була визначена розробка сучасної технології петрофізичних та геохімічних властивостей складнопобудованих ущільнених порід-колекторів нафти і газу на основі нових підходів і лабораторних установок. З гідророзривом пласта, що є одним із основних компонентів технології розробки родовищ нафти і газу в ущільнених колекторах, пов’язано ряд можливих ризиків щодо екологічної небезпеки для довкілля. Перспективні ділянки на вуглеводні в ущільнених породах характеризуються ускладненими геологічними умовами і викликають застереження екологічного плану у місцевих органів влади, а також потребують створення науково-методичних засад лабораторних петрофізичних та геохімічних досліджень. Був запропонований дослідницький підхід, що включав поєднання експериментальних вимірювань широкого кола ознак з наступними систематизацією, класифікацією і математико-статистичною обробкою. Було створено комплексні геолого-геофізичні моделі, на основі яких вирішувалися ключові задачі проєкту: 1) виокремлення критеріїв нафтогазоносні ущільнених покладів, 2) прогноз їх перспективності 3) ознак, що впливатимуть на екологічні ризики, які пов’язані із видобуванням.

Основні результати

1. Розробно технологічну схему лабораторних петрофізичних і геохімічних досліджень та технологія пробопідготовки ущільнених порід-колекторів, яка описуватиме послідовність підготовки і визначення петрофізичних і геохімічних параметрів порід, що відносяться до ущільнених колекторів.
2. Удосконалено технологію лабораторного визначення густини, пористості, проникності, електричного опору, швидкості пружних хвиль, теплопровідності, магнітної сприйнятливості та намагніченості з врахуванням особливостей ущільнених гірських порід.
3. Розроблено комплексну геолого-геофізична модель для кожного літологічного різновиду ущільненого колектора, що складається із системи регресійних рівнянь для отримання величини прогнозованого петрофізичного параметра (пористості, проникності тощо) за множиною незалежних фізико-речовинних показників (густини, швидкості пружних хвиль, електричного опору, теплопровідності).
4. Розроблені робочі макети установок фізичного моделювання пластових умов з можливістю імітації гідророзриву пласта, визначені теплофізичні параметри і карбонатний склад ущільнених порід-колекторів та технологія проведення вимірювань на них.
5. Побудовані комплексні ґрунтово-геофізичні магнітні моделі територій ущільнених порід колекторів. В основу моделей були покладені картограми та графіки розподілів фізико-хімічних властивостей ґрунтів для незмінених територій та тих, які знаходяться в околі видобутку нафти і газу.
6. Виконано попередню геостатистичну обробку (описова статистика, аналіз розподілів), встановлено зв’язки між агрохімічними, геохімічними та магнітними показниками. Для частини колекції ґрунтів виміряні параметри петлі гістерезису, термомагнітних характеристик при низьких температурах (рідкого азоту та гелію) та нагріванні до 700 °С.
7. Результати НДР впроваджено: в навчальний процес ННІ "Інститут геології". Акт впровадження за 2021 рік. Акт впровадження за 2022 рік.