Исследование влияния вторичных преобразований горных пород на анизотропные эффекты фильтрационно-емкостных свойств карбонатных нефтенасыщенных пластовых систем

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-17-00111

НазваниеИсследование влияния вторичных преобразований горных пород на анизотропные эффекты фильтрационно-емкостных свойств карбонатных нефтенасыщенных пластовых систем

Руководитель Кривощеков Сергей Николаевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" , Пермский край

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-304 - Гидрогазодинамические явления в горных массивах

Ключевые слова Сложнопостроенный карбонатный резервуар, геолого-гидродинамическое моделирование, вертикальная и латеральная анизотропия пласта, петрофизические свойства горных пород, вторичные преобразования горных пород, палеокарст, фазовая проницаемость, комплексирование разномасштабных исследований, машинное обучение

Код ГРНТИ37.01.77

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В связи с ростом доли трудноизвлекаемых запасов все актуальнее становится разработка нефтегазовых месторождений с залежами в карбонатных коллекторах сложного строения. Для таких коллекторов характерны различные комбинированные типы пустотного пространства (порово-каверно-трещинный), значительная неоднородность фильтрационно-емкостных свойств по площади и разрезу, а также неоднородность литологического состава. В данных коллекторах широко распространены вторичные процессы, которые оказывают значительное влияние на его свойства и минеральный состав горных пород. В свою очередь диагенетические преобразования оказывают влияние на процессы разработки месторождений: сложно прогнозируемые входные дебиты нефтяных скважин, низкая эффективность эксплуатационного бурения из-за зональной неоднородности коллекторов, различная динамика работы скважин (например, высокий стартовый дебит и быстрое его снижение ввиду падения пластового давления), преждевременное обводнение скважин, снижение пластового давления, отсутствие интерференции между добывающими и нагнетательными скважинами или же, наоборот, наличие суперколлектора, плохо прогнозируемая эффективность геолого-технических мероприятий, не достижение проектных коэффициентов извлечения нефти, низкая эффективность поисково-разведочного бурения и т.д. Необходимость повышения эффективности разработки месторождений, повышения качества поисково-разведочного и эксплуатационного бурения обуславливает необходимость изучения влияния вторичных преобразований коллекторов на процессы разработки месторождений. Сложное строение коллекторов и их вторичные преобразования определяют анизотропию проницаемости коллектора – одного из самых важных свойств пласта при разработке месторождений. Причем для таких коллекторов характерна высокая анизотропия проницаемости по вертикали и латерали. Изучение данного параметра позволит получить новые знания о фильтрации флюида в пласте и процессе разработки месторождений в различных геолого-физических условиях. Проектирование рациональной разработки месторождений, эффективности геолого-технических мероприятий сегодня просто невозможно без геолого-гидродинамических моделей месторождений нефти и газа. Одной из актуальных проблем является моделирование сложнопостроенных коллекторов, где традиционные подходы оказываются малоэффективны. Основные подходы заключаются в моделировании двойной пористости и проницаемости, однако даже такие модели не отражают всю сложность процессов фильтрации сложнопостроенных коллекторов. Моделирование неоднородности геологического строения и неопределенностей свойств в межскважинном пространстве активно изучается в отрасли. Моделирование коллекторов с учетом вторичных изменений пород практически не освещено в российской и зарубежной практике. Мало внимания также уделено и моделированию анизотропии проницаемости, а эти свойства являются одними из определяющих в процессе фильтрации. В ходе исследования на примере приоритетных месторождений Денисовской впадины (Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция) будут изучены основные процессы, характерные для карбонатных коллекторов. Будут исследованы свойства пород, подвергшиеся различным вторичным преобразованиям путем комплексирования разномасштабных исследований – шлифы, керн, геофизические исследования скважин, гидродинамические исследования скважин, 3D-сейсмические исследования. На основе разномасштабных исследований и методов машинного обучения и геостатистики будет проведена типизация коллекторов в объеме залежи. Будет изучена взаимосвязь типов пород и динамики технологических показателей разработки. Будет проведена дифференциация фазовых проницаемостей для различных типов коллекторов, что будет определять различную динамику выработки запасов. На основе типизации коллекторов будет предложена методика учета вертикальной и латеральной анизотропии распределения проницаемости. В результате проекта будут разработаны новые методические подходы, учитывающие вторичные изменения и анизотропию, в процессе моделирования сложнопостроенного коллектора. Результаты позволят на качественно новом уровне подходить к разработке и прогнозу технологических показателей сложнопостроенных месторождений, а также проектированию эксплуатационных и поисково-разведочных скважин, адресному подбору геолого-технических мероприятий.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кривощеков С.Н., Кочнев А.А., Козырев Н.Д., Ожгибесов Е.С. Factoring Permeability Anisotropy in Complex Carbonate Reservoirs in Selecting an Optimum Field Development Strategy Energies, 15(23), 8866 (год публикации - 2022)
10.3390/en15238866

2. Боталов А.Н. Постседиментационные преобразования карбонатных пород фаменского возраста южной части Денисовского прогиба Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых : материалы XV Международной науч.-техн. конф. (г. Пермь, 18–21 октября 2022 г.)., C.19-23 (год публикации - 2022)

3. Галкин С.В., Кочнев А.А., Кривощеков С.Н., Боталов А.Н., Южаков А.Л., Ожгибесов Е.С. Изучение неоднородности и анизотропии проницаемости сложнопостроенного карбонатного резервуара Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений (год публикации - 2023)

4. Кривощеков С.Н., Боталов А.Н. Особенности строения и условия формирования раннефаменских рифогенных отложений южной части Денисовского прогиба Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, Т. 334, № 3. – С. 173-185. (год публикации - 2023)
10.18799/24131830/2023/3/3863

5. Кривощеков С.Н., Кочнев А.А., Козырев Н.Д., Боталов А.Н. Кочнева О.Е., Ожгибесов Е.С. Rock Typing Approaches for Effective Complex Carbonate Reservoir Characterization Energies, 16(18):655 (год публикации - 2023)
10.3390/en16186559

6. Д.О. Ширинкин, С.Н. Кривощеков, А.А. Кочнев, Н.Д. Козырев Выявление суперколлекторов на примере карбонатных резервуаров рифового строения Геомодель 2023 : Сборник материалов 25-й юбилейной научно-практической конференции по вопросам геологоразведки и разработки месторождений нефти и газа, Геленджик, 04–07 сентября 2023 года. – Москва: ООО «Геомодель», 2023., С. 23-26. (год публикации - 2023)

7. Ширинкин Д.О., Кочнев А.А., Кривощеков С.Н., Путилов И.С., Боталов А.Н., Козырев Н.Д., Ожгибесов Е.С. High Permeability Streak Identification and Modelling Approach for Carbonate Reef Reservoir Energies, 2024, 17(1), 236 (год публикации - 2024)
10.3390/en17010236

8. Кривощеков С.Н., Кочнев А.А., Путилов И.С., Ширинкин Д.О., Боталов А.Н., Ожгибесов Е.С., Чалова П.О. Применение алгоритмов машинного обучения для совершенствования моделирования карбонатного рифового резервуара Недропользование (год публикации - 2025)

9. Ширинкин Д.О., Кочнев А.А., Кривощеков С.Н., Путилов И.С., Боталов А.Н., Козырев Н.Д., Ожгибесов Е.С. Разработка методики моделирования сложнопостроенного рифового резервуара с учетом суперколлектора ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. ИНЖИНИРИНГ ГЕОРЕСУРСОВ (год публикации - 2025)

10. Кривощеков С.Н., Кочнев А.А., Боталов А.Н., Ожгибесов Е.С. Изучение влияния вторичных преобразований карбонатных горных пород на фильтрационно-емкостные свойства рифовых резервуаров ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА И РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2024. №2 (386). С. 22-31 (год публикации - 2024)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Проведена дифференциация образцов керна на петротипы с поровым, кавернозным и трещиноватым типом пустотного пространства. Определены концевые точки ОФП, посчитаны средние значения для каждого петротипа и построены их зависимости от пористости и абсолютной проницаемости. Выявлена зависимость между остаточной водонасыщенностью и параметрами пористости и абсолютной проницаемости, а также установлены устойчивые зависимости между фазовыми проницаемостями и параметрами пористости и абсолютной проницаемости. Произведена нормировка относительных фазовых проницаемостей, после чего проведена аппроксимация по каждому петротипу. От порового типа к трещиноватому увеличивается гидрофобность коллектора, что обуславливает опережающие темпы обводнения продукции для резервуаров, осложненными высокопроницаемыми интервалами, формирующимися в условиях трещино- и кавернообразования. Расчитаны коэффициенты вытеснения для каждого петротипа. Увеличение коэффициента вытеснения от порового типа к трещиноватому объясняется уменьшением остаточной водонасыщенности вследствие повышения гидрофобности коллектора. Результаты исследований подготовлены для использования в гидродинамической модели. Наибольшие темпы обводнения продукция соответствуют трещиноватому типу. При использовании в интервалах суперколлектора кривых ОФП для трещиноватого типа удалось снизить отклонение накопленной добычи жидкости и нефти. Сделан вывод о возможности более точной оценки рисков преждевременных прорывов воды при использовании кривой ОФП для трещиноватого петротипа. 2. Разработана методика создания геолого-гидродинамических моделей сложнопостроенных коллекторов с учетом анизотропии проницаемости по различным направлениям, локализации типов коллекторов и их свойств согласно основным направлениям вторичных преобразований. Методика апробирована на ряде месторождений Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции. 3. Построены концептуальные геолого-гидродинамические модели для ряда приоритетных месторождений Тимано-Печерской провинции со сложнопостроенными коллекторами. Получены результаты адаптации геолого-гидродинамические моделей на фактические показатели разработки. Получены результаты ретроспективного прогноза. В результате применения методики получены вероятностные кривые наличия суперколлектора в разрезе скважин, на основе которых предложены 3 варианта выделения суперколлектора с разной степенью достоверности: p10, p50, p90. В ходе проведения гидродинамических расчетов наилучшая сходимость с историческими данными получена по модели р50. Для распределения высокопроницаемых интервалов, осложненными вторичными изменениями карбонатов, в межскважинном пространстве и корректного учета анизотропии в объеме резервуара использованы данные сейсмических исследований, которые способны указывать расположение зон разуплотнения коллекторов. С целью оценки пригодности использования модифицированных кубов проницаемости, учитывающих анизотропию, вызванную неоднородностью подверженности карбонатов вторичным преобразованиям, проведено их сравнение с кубами проницаемости, полученными по стандартной методологии, при помощи оценки сходимости исторических показателей разработки месторождений и расчетных, с использованием разных кубов, в гидродинамических моделях. Проведена поскважинная доадаптация гидродинамических моделей с использованием модифицированных кубов на исторические показатели. В ходе доадаптации сходимость исторических и модельных показателей разработки значительно увеличилась, как с точки зрения накопленных флюидов, так и с точки зрения воспроизведения динамики добычи. По результатам ретроспективного прогноза расхождения динамики добычи нефти не превышают 5%. В рамках исследований разработан подход для прогноза эффективности геолого-технических мероприятий. В рамках исследования по месторождениям Пермского края и Республики Коми создана сводная база данных скважин и геолого-технических мероприятий. В базу данных вошли 110 месторождений нефти и газа, 8400 скважин на которых проводились геолого-технические мероприятия. Предлагается использование алгоритмов регрессии для прогноза дебита жидкости на основе геолого-физических, технических и технологических параметров. По результатам сравнительно анализа установлено, что наиболее применимым является алгоритм Gradient boosting. Далее осуществлен подбор ГТМ по ряду скважин исследуемых месторождений, наиболее эффективными спрогнозированы мероприятия по дострелам нефтенасыщенных пропластков. По результатам прогноза дебита жидкости, ограничения заданы в гидродинамическую модель и выполнен прогноз показателей на 10 лет. На основе концептуальных геолого-гидродинамических моделей приоритетных месторождений Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции, проведены многовариантные расчеты по оценке мероприятий, направленных на оптимизацию системы разработки, бурение эксплуатационных скважин.

Публикации