Класифікації запасів і ресурсів нафти і газу

Університет нафти і газу

 

М.В. Ляху

 

 

ПІДРАХУНОК ЗАПАСІВ НАФТИ І ГАЗУ

 

Конспект лекцій

 

міністерство освіти і науки україни

 

Івано-Франківський національний технічний

Університет нафти і газу

Кафедра геології та розвідки

Нафтових і газових родовищ

М.В. Ляху

 

ПІДРАХУНОК ЗАПАСІВ НАФТИ І ГАЗУ

 

 

Конспект лекцій

 

 

Для студентів спеціальності

“Геологія нафти і газу”

 

 

Івано-Франківськ

ЗМІСТ

ВСТУП

ЛЕКЦІЯ №1 Класифікація запасів і ресурсів нафти і газу

 

ЛЕКЦІЯ №2 Підрахунковий план. Категорії запасів, перспективні і прогнозні ресурси нафти і газу та їх призначення

 

ЛЕКЦІЯ №3 Сумарні ресурси нафти, газу і конденсату

 

ЛЕКЦІЯ №4 Категорійність запасів і основні вимоги до розвіданості і вивченості покладів нафти і газу

 

ЛЕКЦІЯ №5 Поклади нафти і газу та їх основні класифікаційні ознаки і параметри

 

ЛЕКЦІЯ №6 Властивості і характер залягання нафти, газу і зв’язаної води в пластових умовах

 

ЛЕКЦІЯ №7 Комплексне вивчення нафтогазоносних об’єктів на різних етапах і стадіях геолого-розвідувальних робіт і розробки

 

ЛЕКЦІЯ №8 Виділення об’єктів підрахунку запасів і перспективних ресурсів та об’єктів оцінки прогнозних ресурсів нафти і газу на основні класифікації запасів і ресурсів

 

ЛЕКЦІЯ №9 Вимоги до геологічної вивченості об’єктів робіт

 

ЛЕКЦІЯ №10 Статистична і динамічна моделі покладів нафти і газу, як основна підрахунку запасів і переводу їх у більш вищі категорії

 

ЛЕКЦІЯ №11 Методи підрахунку запасів нафти, газу і конденсату

 

ЛЕКЦІЯ №13 Методи підрахунку початкових балансових і видобувних запасів газу розчиненого в нафті, конденсату, етану, пропану, бутанів та інших корисних компонентів

 

ЛЕКЦІЯ №14 Метод матеріального балансу

 

ЛЕКЦІЯ №15 Розрахунок ефективності різних видів енергії в нафтогазоносному пласті

 

ЛЕКЦІЯ №16 Матеріальний баланс при підрахунку запасів газу

 

ЛЕКЦІЯ №17 Статистичний метод

 

ЛЕКЦІЯ №18 Методи підрахунку перспективних і оцінка прогнозних ресурсів нафти, горючих газів і конденсатів

 

ЛЕКЦІЯ №19 Особливості підрахунку запасів нафти і вільного газу в складно побудованих колекторах

 

ЛЕКЦІЯ №20 Особливості підрахунку запасів нафти і вільного газу в газонафтових і нафтогазових покладах

 

ЛЕКЦІЯ №21 Вибір методу підрахунку запасів нафти і газу залежно від режиму і ступеня розвіданості покладу (родовища)

 

ЛЕКЦІЯ №24 Визначення коефіцієнтів нафти-, газо- і конденсатовіддачі

 

ЛЕКЦІЯ №25 Переведення запасів нафти і газу в більш високі категорії і перерахунок (повторний підрахунок) запасів

 

ЛЕКЦІЯ №26 Підрахунок запасів нафти і газу на ПЕОМ

 

ЛЕКЦІЯ №27 Складання звіту з геолого-економічної оцінки родовищ нафти і газу

 

ЛЕКЦІЯ №28 Типові недоліки звітів

 

ЛЕКЦІЯ №29 Точність підрахунку запасів і визначення раціональних об’ємів робіт

 

ЛЕКЦІЯ №30 Заключення

 

ВСТУП

Більше 100 років пройшло з часу виходу у світ першої російської роботи з підрахунку запасів нафти, а саме в 1888р. гірський інженер А.М. Коншин опублікував результати підрахунку запасів нафти об'ємним методом по Ільському і Кримському районам Кубані. Другий підрахунок запасів був виконаний тим же автором по старих Бакинських площах. В основу його були покладені статистичні дані про видобування нафти за період 1873-1892рр. по центральній частині Балаханськой площі. Звернувши увагу на постійне зниження річного видобування і припустивши, що темп її зниження буде залишатися постійним, А.М. Коншин визначив залишкові запаси нафти. Таким чином в цьому підрахунку вперше в світовій практиці була застосована статистика, а сам метод, заснований на її використанні, згодом В.В. Білібіним був названий статистичним. В цій же роботі А.М. Коншин вперше застосував і метод питомої густини запасів нафти по площі для оцінки запасів на ще нерозвіданих ділянках.

З початком ХХ – століття пов'язана поява класифікацій запасів. Першою була розроблена така класифікація для рудних корисних копалин. Виходячи з різної вивченості рудних блоків гірськими виробками було визнано доцільним виділити три категорії запасів, одна з яких (видимі запаси) відповідала повній оконтуреності запасів (підготовленості), інша (вірогідні запаси) – частковій, а третя категорія (можливі запаси) – характеризувала запаси, не перевірені гірськими виробками і тому не оцінені кількісно. На цьому принципі була побудована перша класифікація Лондонського інституту гірської справи і металургії (1907р.), якою користувалися в Росії на початку ХХ – століття для підрахунку запасів нафти. Серед робіт цього часу слід зазначити підрахунок запасів об'ємним методом по Грозненському району, виконаний И.Н. Стріжевим (1905р.) і підрахунок запасів тим же методом по Грозненському і Майкопському районах, здійснений С.І. Чарноцким в 1916-1917рр. і опублікований в 1922р.

На XI сесії Міжнародного геологічного конгресу в 1912р. категорії запасів були позначені за ступенем вивчення індексами А, В і С.

Після націоналізації нафтової промисловості в Радянській республіці роботи з підрахунку запасів були визнані роботами першорядної ваги, як основа для планування нафтової промисловості. З того часу в колишньому СРСР вони стали проводитися систематично.

Надаючи величезні значення цим питанням, ВСНХ СРСР в 1928р. утворив при Геолкомі комісію, на яку була покладена робота з підрахунку запасів нафти в країні. Перші результати цієї роботи були опубліковані в 1929р. Підрахунок грунтувався на класифікації, розробленій для запасів нафти.

В цій класифікації всі нафтоносні площі по запасах були розділені на дві групи – із з'ясованою і передбачуваною нафтоносністю.

В першій групі було виділено три категорії запасів, яким привласнювалися відповідні індекси і назви:

А – підготовлені запаси, тобто запаси, які можна видобути при роботі свердловин до мінімально рентабельного дебіта;

В – розвідані запаси, тобто запаси, які можна видобути з оконтуреної нафтоносної площі;

С – пропоновані запаси, тобто запаси, які можна видобути з родовищ за межами встановленого контура нафтоносності або з площі, недостатньо розвіданої бурінням. У зв'язку з таким формулюванням запаси категорії С передбачалося розділити на підгрупи С₁ і С₂.

Землі з передбачуваною нафтоносністю було вирішено розділити на дві категорії, що враховують:

а) площі геологічно вивчені;

б) площі можливо нафтоносні, але вимагають геологічного вивчення.

Таким чином, вперше була зроблена спроба максимально врахувати всі запаси в надрах, а також поділити їх за ступенем вивченості. Такий же принцип було покладено в основу класифікації І.М. Губкіним в 1932р.

І.М. Губкін вперше запропонував оцінювати запаси більш глибоких горизонтів, виділив в особливу категорію запаси нових площ (на даний час – перспективні ресурси), а також запаси окремих районів (прогнозні ресурси). Для підсумовування запасів всіх категорій він ввів поняття “загальні геологічні запаси”.

Вказані методичні міркування послужили основою підрахунку загальних геологічних запасів Великої Емби, виконаного в 1933р. під керівництвом І.М. Губкіна.

Період 1928-1932рр. характеризується помітними досягненнями в області розвитку і вдосконалення методів підрахунку запасів. В ці роки систематично по районах проводилися конференції під загальним керівництвом С.І. Міронова. В результаті був вдосконалений об'ємний метод, створений його об'ємно-статистичний варіант. У зв'язку з тим, що розробка покладів у той час велася на природному режимі, найбільш точним рахувався метод підрахунку запасів по кривих продуктивності. В.В. Білібін застосував для цього методу апарат математичної статистики. Він же запропонував назвати запаси підгрупи С₂ перспективними і для їхнього підрахунку в перспективних структурах розробив методику статистичної обробки параметрів об'ємного методу за даними відомих покладів. Зокрема, йому належить ідея визначення вірогідної продуктивної площі на перспективних структурах на основі співвідношення висоти виявленого покладу з висотою структури, встановленого на родовищі – аналогу.

На XVII сесії Міжнародного геологічного конгресу, яка відбулася в 1937р. основним було питання підрахунку запасів. І.М. Губкін в своєму докладі виклав результати підрахунку запасів в СРСР. У зв'язку з підготовкою до XVII сесії в країні було виконано ряд узагальнень за підсумками розвідувальних робіт і балансу запасів нафти. Зокрема, такі роботи були здійснені в 1936р. під керівництвом С.В. Шуміліна і М.А. Жданова. Ці ж вчені в 1937р. вперше підрахували запаси газу СРСР.

Значну роль в справі систематизації робіт з підрахунку запасів корисних копалин відіграла створена в 1935р. центральна комісії по запасах корисних копалин (ЦКЗ), яка в 1940р. була реорганізована у Всесоюзну комісію по запасах корисних копалин (ВКЗ) – самий найвищий державний орган з затвердження запасів всіх видів корисних копалин. В обов'язок ВКЗ ставилась також розробка нових класифікацій запасів корисних копалин, створення інструкцій по їхньому застосуванню для підрахунку запасів, а також апробації методів підрахунку. Свою діяльність ВКЗ почала з розробки “Классификации запасов твердых полезных ископаемых”, яка була затверджена в 1941р. Вслід за цим ВКЗ приступила до розробки класифікації запасів нафти.

“Классификация запасов месторождений нефти и горючих газов” 1942р. регламентувала категоризацію запасів як нафтових, так і газових родовищ. В затвердженій ВКЗ “Инструкции по применению классификации запасов к месторождениям нефти и газа” були викладені конкретні вимоги до обґрунтування запасів тієї чи іншої категорії. Вперше в цій Класифікації введені поняття про дві групи запасів: видобувні і позабалансові (не видобувні). Надалі назви цих груп змінилися.

Перші післявоєнні роки були ознаменовані широким розвитком робіт у Волго–Уральській провінції. Поява безлічі нових покладів вуглеводнів зажадало вироблення єдиних вимог до підрахунку і обліку запасів нафти і газу, а також до підготовленості покладів для промислового освоєння залежно від ступеня їхньої вивченості. Це знайшло віддзеркалення в “Классификация запасов нефти и горючих газов” 1953р. Зокрема, проектування розробки родовища (покладу) і виділення капітальних вкладень на будівництво промислових об'єктів і промислових споруд дозволялося на базі запасів категорій А₁+А₂+В+С₁, при цьому частка перших трьох повинна була складати не менше 40%, а запасів А₁+А₂ – не менше 15%.

В ці роки істотно розвиваються методи підрахунку запасів нафти і газу. Розвиток об'ємного методу йшов по шляху вдосконалення методик визначення параметрів, створення нових методів промислово–геофізичних досліджень і ін. Одночасно в практику підрахунків запасів стали впроваджуватися методи, засновані на принципі матеріального балансу. Значною мірою цьому сприяла публікація робіт М.А. Жданова в 1949р. і В.Н. Щелкачева в 1952р. Ці методи широко застосовувалися в тих районах, де геологи зіткнулися з колекторами складного типу (на родовищах Грозного, Ставропольського краю, України). З тим же періодом пов'язана розробка методу падіння пластового тиску для підрахунку запасів вільного газу.

Широкий розмах пошуково–розвідувальних робіт в післявоєнні роки обумовив необхідність максимального обліку запасів нафти і газу в надрах. В 1957–1958 рр. ВНІІГазом під керівництвом В.Г. Васильєва була здійснена оцінка позакатегорійних запасів газу, що отримали назву прогнозних. Ця оцінка охоплювала територію всієї країни. У зв'язку з складанням семирічного (1959 – 1965рр.) плану розвитку народного господарства країни інститути ВНІГНІ, ВНІГРІ і ВНІІГаз сумісно з геологічними організаціями республік, країв і областей, виробили методику оцінки прогнозних і перспективних (С₂) запасів нафти і газу по всій території СРСР. Починаючи з цього періоду оцінку прогнозних запасів по країні стали здійснюватися періодично раз у п'ятирічку. Природно, поява нової групи запасів повинна була знайти віддзеркалення в класифікації запасів.

В “Классификации запасов (залежей) нефти и горючих газов” 1959р. були виділені запаси нафти і газу:

а) балансові, які задовольняли кондиціям і гірничо-технічним умовам експлуатації;

б) позабалансові, розробка яких в даний час нерентабельна.

До балансових запасах нафти і конденсату враховувалися видобувні запаси.

В новій класифікації було виділено чотири категорії запасів: А, В, С₁ і С₂.

Підготовленість запасів для обгрунтовування проектування розробки і виділення капіталовкладень в промислове будівництво, визначалась затвердженими запасами категорії А+В+С₁, в числі яких частка запасів А+В повинна була складати не менше 30–40%, а категорії А – 10–30% (залежно від розмірів родовищ).

Крім цього, вперше передбачалося в необхідних випадках для оцінки потенційних можливостей розвитку нафтової і газової промисловості визначення прогнозних запасів на основі загальних геологічних уявлень.

В 1962р. великим колективом відомих геологів (Н.І. Буялов, В.Г. Васильєв, Н.С. Ерофєєв та ін.) була опублікована робота, в якій синтезувалися всі наявні відомості в області методів прогнозування запасів нафти і газу. Ця праця відіграла величезну роль в постановці робіт з підрахунку прогнозних запасів в СРСР і за рубежем. Ця робота сприяла подальшому вдосконаленню класифікацій і методів підрахунку та кардинальній зміні відношення до прогнозування збоку промисловості і плануючих органів.

Природно, що вимоги Класифікації 1959р. в частині підготовленості покладів для їхнього промислового освоєння, перестали відповідати прискореним темпам розвитку нафтової і газової промисловості. До того ж, дотримання регламентованих класифікацією невеликих відстаней між розвідувальними свердловинами, вело до затримки їх розробки. Щоб не затримувати введення нових родовищ в розробку, ДКЗ СРСР в своїй практичній діяльності дозволяла проектування розробки і виділення капітальних вкладень на будівництво промислових об'єктів і промислових споруд на базі запасів із значно меншою, ніж передбачено в Класифікації, питомою вагою запасів категорії В, а іноді і на базі запасів тільки категорії С₁. Все це спричинило до необхідності перегляду вимог до ступеня вивченості запасів цієї категорії, оскільки принцип “отримання промислового припливу хоча б в одній свердловині” для крупних родовищ був неприйнятний.

Ці зміни були закріплені “Классификацией запасов месторождений нефти и горючих газов” 1970р. В ній було збережено чотири категорії, але істотно підвищені вимоги до категорії С₁. Підготовленість покладів для промислового освоєння визначалося новою класифікацією, виходячи із співвідношень запасів категорій В і С₁, затверджених ДКЗ СРСР. Родовища складної будови дозволялося вводити в розробку на основі запасів категорії С₁. Для невеликих покладів припускали виключення, що передбачають введення в розробку на базі оперативно підрахованих запасів, прийнятих ЦКЗ міністерств і відомств, з подальшим затвердженням їх в ДКЗ СРСР не більше ніж в трирічний термін.

Разом з категорійними запасами (А, В, С₁ і С₂), підрахованими по окремих родовищах і площах, для оцінки потенційних можливостей нафтогазоносних провінцій, областей і районів „Классификацией...” передбачалося визначення прогнозних запасів на основі загальних геологічних уявлень.

Великого значення з 70-х років набула колективна апробація результатів прогнозних оцінок, яку очолили керівники геологічних служб Мінгео СРСР, Міннафтопрому, а також провідні фахівці ряду науково–дослідних інститутів: Н.С. Ерофєєв, В.В. Семенович, Г.П. Ованесов, В.Г. Васильєв, А.А. Трофімук, С.П. Максимов, М.Ф. Мірчинк, В.П. Налівкин, Н.А. Єременко, И.Х. Абрикосов, И.П. Жабрев, А.Г. Алексин та ін.

В 1971р. при ВНІГНІ була організована Наукова рада по вдосконаленню методики підрахунку і класифікації прогнозних запасів нафти і газу під головуванням С.П. Максимова.

Наукова рада почала свою діяльність з широкого обґрунтування і глибокого вивчення всіх фактичних матеріалів, що відносяться до прогнозної оцінки нафтогазоносності суші і акваторій, методів прогнозування і класифікації прогнозних запасів. В результаті в 1973р. було розроблено “Методическое руководство по количественной оценке перспектив нефтегазоносности”.

Завдяки роботам відомих радянських вчених А.А. Бакирова, М.Д. Белоніна, Н.І. Буялова, І.В. Висоцького, М.А. Жданова, А.Э. Конторовіча, В.Д. Налівкина, С.Г. Неручаєва, І.І. Нестерова, А.А. Трофімука, В.І. Шпільмана і ін. були розроблені основні принципи якісної оцінки нафтогазоносності надр, що базуються на комплексному обліку чотирьох найголовніших критеріїв: тектонічного, літолого–стратиграфічного, геохімічного і гідрогеологічного.

Використання в практиці прогнозу математичних методів – кластер–аналізу, апарату розпізнавання зразків та ін. – дозволило науково та обґрунтовано проводити порівняння добре розвіданих (еталонних) ділянок з розрахунковими на прогнозній території і ін.

В 60–70-их роках істотно збільшилося число методів кількісної оцінки прогнозних запасів. До середини 60-х років основними були методи питомої густини запасів і усередненої структури, об'єднані під назвою методу порівняльного геологічного аналізу. Для оцінки потенційних ресурсів слабо вивчених нафтогазоносних територій разом з методом питомої густини запасів застосовувався об'ємно–генетичний метод.

В практиці прогнозування стали використовуватися методи, засновані на широкому застосуванні математичного апарату: метод кількісних геологічних аналогій, структурна вірогідність і метод з використанням апарату розпізнавання зразків. Пізніше були розроблені методи засновані на визначенні (в різних модифікаціях) числа покладів різних розмірів на прогнозних територіях; методи з використанням регресійного і факторного аналізів і ін.

На математичній основі удосконалюється об'ємно – статистичний метод, який використовується для визначення початкових потенційних ресурсів. Розвивається також і об'ємно-генетичний метод.

В 70-і роки сформувалася ще одна група методів прогнозної оцінки – історико-статистичні, засновані на обліку кривих освоєння ресурсів. Значна увага стала приділятися також роздільному прогнозуванню нафтоносності і газоносності.

Для 70-х років характерний і подальший розвиток методів підрахунку запасів нафти, газу і конденсату.

Вдосконалення об'ємного методу здійснювалося у напрямі підвищення достовірності визначення окремих параметрів. З'явилися нові, більш інформативні методи промислово–геофізичних досліджень. Завдяки підвищенню детального вивчення керна стало можливим диференціювати запаси по типах колекторів і типах пустотного простору. В ці роки були розроблені різні варіанти визначення кондиційних меж параметрів продуктивних пластів і методичні основи їхнього обліку при підрахунку запасів. В результаті підрахунок запасів нафти і газу об'ємним методом отримав солідну наукову основу у вигляді комплексного вивчення неоднорідності продуктивних пластів. Комплексне вивчення неоднорідності ведеться з застосуванням математичних методів і ЕОМ. Підрахунок запасів нафти і газу об'ємним методом на ЕОМ стає звичайним явищем.

Певний прогрес намітився в практиці підрахунку запасів нафти і газу методами, заснованими на принципі матеріального балансу. Вступ багатьох покладів в старих нафтових районах СРСР в пізню стадію розробки стимулював розвиток статистичних методів за даними розробки покладів на пізній стадії. В 70-80 роки в різних галузевих інститутах розроблені і впроваджені гідродинамічні методи визначення коефіцієнта видобування нафти.

В квітні 1983р. радою Міністрів СРСР затверджена “Классификация запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов”. Вона розроблена колективом ДКЗ СРСР у відповідності до вимог “Основ законодательства СССР и союзных республик о недрах”. Ціллю нової „Классификации...” було подальше вдосконалення наукової і виробничої діяльності геологічних організацій в справі зміцнення сировинної бази країни.

ЛЕКЦІЯ №1

КЛАСИФІКАЦІЇ ЗАПАСІВ І РЕСУРСІВ НАФТИ І ГАЗУ