Статична і динамічна моделі покладів нафти і газу, як основа підрахунку запасів і переводу їх у більш вищі категорії

Ю.А. Косигін і Ю.А. Воронін, розвиваючи системно – структурний підхід в геології, виділяють три типи геологічних об’єктів: статичні, динамічні, ретроспективні.

Геологічні об’єкти статичної системи являються нерухомими. У них вивчаються: послідовність залягання шарів, форма, розміри, склад і співвідношення геологічних тіл, типи гірських порід і інші елементи в тому вигляді, в якому вони встановлені дослідником. Задачі статичного спрямування вирішуються, за допомогою різних просторових побудов.

При підході до геологічного об’єкту, як до динамічної системи вивчають динамічні явища – сучасні екзогенні, ендогенні і інші процеси які можна безпосередньо спостерігати. Сюди відносять і процеси, які проходять в нафтових і газових покладах при їх розробці. Задачі динамічного напрямку вирішуються, в основному, з допомогою законів фізики, гідродинаміки і ін.

Ретроспективні системи вивчаються з метою відновлення моделей геологічного минулого, уточнення питань послідовності виникнення геологічних об’єктів та інше.

Таким чином, при вивченні покладів нафти і газу взагалі необхідно підходити до них, як до об’єктів всіх трьох систем, а з метою підрахунку запасів – головним чином, як до об’єктів статичних і динамічних систем.

Поклад у вигляді статичної системи являється результатом попередніх геологічних процесів, які визначили особливості підземної будови структури, яка до початку розробки знаходилась у відносно стабільному стані. Вивчення покладу в такій якості необхідно для вияснення умов залягання нафти і газу, визначення їх початкових запасів, для того, щоб всебічно обґрунтувати всі технологічні методи видобутку нафти і газу, тобто запроектувати систему їх розробки.

Вивчення покладу у вигляді статичної системи, почате в процесі геологорозвідувальних робіт продовжується на протязі всього подальшого часу його розробки.

Поклад з точки зору динамічної системи розглядається як об’єкт, який випробував в процесі розробки дію людської діяльності. При розробці вуглеводнів, агенти, які витісняють їх знаходяться в покладі в рухомому стані, при цьому проходить поступове зменшення об’єму покладу, змінюється характер розподілення залишкових запасів; можуть також змінюватись режим роботи покладу, а також деякі його параметри і експлуатаційні характеристики. Поклад як динамічна система вивчається з моменту початку його розробки і до її закінчення.

Вивчення покладу як складної матеріальної системи в обох її проявах (статичному і динамічному) проводиться на різних ієрархічних рівнях. Як було показано вище на основі системного підходу оціночні і підрахункові об’єкти виділяються, як тіла геологічного простору всередині самої крупної системи – нафтогазоносної провінції і її осадового заповнення.

Як відмічає Л.Ф. Дементьєв, характерною рисою геологічних об’єктів є глибока ієрархія систем різних масштабів і рангів в межах геологічного простору. Об’єкти, які розглядаються як елементи крупної системи, які при зміні задач дослідження виступають в якості систем меншого масштабу. До подібних систем відноситься і поклад нафти і газу.

Його ієрархічна структура органічно повинна вписуватись в структуру нафтогазоносної провінції, а також відображати на відповідних рівнях і у взаємодії – будову резервуару, властивості порід – колекторів, властивості пластових флюїдів, характер сил, що рухають нафту і газ в пластах до вибою свердловин.

Структуру організації покладу нафти і газу, як статичної і динамічної систем можна представити у вигляді рівнів, які представляють собою послідовно взаємопов’язані об’єкти вивчення (табл. 10.1).

Таблиця 10.1 – Структура організації системи ”поклад”

Рівень структурної організації	Елементи покладу, як системи
	Поклад в нафтогазоносному горизонті, який складається з декількох гідродинамічно пов’язаних пластів четвертого рівня
	Частина покладу водному продуктивному пласті, який складається з елементарних тіл третього рівня в межах нафтової (газової) або водонафтової (газоводяної) частин покладу
	Елементарні тіла з різною продуктивністю або з колекторами різних типів в межах тільки нафтової (газової) або водонафтової (газоводяної) частини покладу, які виділяються в прошарках відповідно за кондиційними значеннями параметрів продуктивних пластів, встановленими випробуванням або за іншими ознаками
	Зразок породи, що вміщує залишки флюїду
	Мінеральна група та інші складові гірської породи

Примітка Якщо поклад пов’язаний з одним продуктивним пластом, то система обмежується чотирма рівнями

 

Вивчення статичної системи на першому рівні – рівні мінерального зерна дає інформацію про мінералогічний і петрографічний склад порід – колекторів.

Лабораторні дослідження зразка породи, які відповідають другому рівню, спрямовані на отримання: даних про структуру порового простору і колекторські властивості породи, насиченої флюїдами; відомостей про характеристику поверхневої взаємодії породи – колектора з пластовими флюїдами; кількісної оцінки вмісту залишкових флюїдів (води, нафти, конденсату) в породі – колекторі і показників їх фізико – хімічних властивостей; даних про граничну нафтогазонасиченість; значення коефіцієнту витіснення нафти з зразків породи і ін.

Вивчення покладу на третьому рівні передбачає: поінтервальне визначення колекторських властивостей продуктивних пластів в свердловинах побічними (непрямими) методами (ГДС), встановлення положення контактів і ін; визначення фізико – хімічних властивостей рухомих пластових флюїдів при поінтервальному випробуванні однорідних пластів і прошарків; визначення питомого коефіцієнта продуктивності пластів і прошарків з різними фільтраційно – ємкісними властивостями, що особливо важливо для встановлення і врахування кондиційних меж параметрів продуктивних пластів, виділення пластів прошарків з різною продуктивністю, з колекторами різних типів, простежування зон їх розповсюдження і ін.

Дослідження четвертого рівня дозволяють провести геометризацію кожного продуктивного пласта, зробити оцінку його параметрів і експлуатаційних характеристик.

На п’ятому рівні створюється модель покладу в загальному, визначається її природній режим і експлуатаційні характеристики.

На кожному рівні дається оцінка відповідним показникам неоднорідності продуктивного пласта.

Комплексне і різнопланове вивчення покладу, як статичної системи, на основі ієрархічної структури спрямовано на створення її об’єктивної, статичної моделі стосовно до кожної стадії геолого – розвідувальних робіт та розробки покладу. В цьому відношенні процес вивчення покладу нагадує спіраль, кожний новий виток якої відповідає більш високій стадії робіт, які проводяться на покладі. З вступом покладу в кожну нову стадію починається черговий етап комплексних досліджень на всіх ієрархічних рівнях. Він характеризується зростанням детальності досліджень по площі і розрізу, що дозволяє виділяти в межах покладу всі більш дрібні елементарні об’єкти. Тим самим кожна більш висока після пошукової стадія розвідувальних робіт або розробки забезпечує уточнення статичної моделі покладу та підвищує достовірність підрахунку запасів корисних копалин в наслідок їх більш глибокої диференціації.

Статична геологічна модель покладу представляється у вигляді схем детальної кореляції, геологічних профілів, карт покрівель продуктивних пластів і горизонтів, карт зміни різних параметрів пластів і горизонтів по площі, у вигляді графіків розподілу цих параметрів і залежностей між ними та ін.

Статична модель лежить в основі побудови динамічної моделі покладу. На першому і другому рівнях передбачається вивчення змін властивостей зразків породи: структури порового простору, поверхневих взаємодій, поточного нафтогазонасичення та ін. На третьому рівні досліджується робота пластів і прошарків методами потокометрії у видобувних і нагнітальних свердловинах, проводиться контроль за переміщенням газорідинних контактів методами ГДС в контрольних свердловинах. На цьому рівні оцінюється ефективність міроприємств, які впливають на привибійну зону.

Дослідження на четвертому рівні заключаються у вивченні охоплення кожного з пластів процесом розробки по площі покладу. Визначаються темпи виробки запасів, поточний коефіцієнт вилучення нафти, форма, розмір і місцезнаходження вироблених зон і залишкових запасів.

На п’ятому рівні вирішуються ті ж питання, що і на четвертому, але по всьому об’єму покладу: охоплення дією, темпи відбору, розміщення залишкових запасів і вироблених ділянок покладу. На цьому рівні вивчається ефективність технологічних рішень, тобто дії застосованого методу системи розробки в цілому, ефективність міроприємств з регулювання розробки. На основі всіх досліджень визначається розміщення вироблених ділянок покладу і залишкових запасів, досягнутий поточний коефіцієнт вилучення, підраховуються залишкові видобувні запаси нафти і конденсату і на їх базі уточнюються кінцеві коефіцієнти вилучення.

Дослідження динамічної моделі покладу дозволяють значно уточнити її статичну модель. Так, за допомогою використання даних експлуатації покладів можуть бути підраховані їх початкові балансові запаси методами, які засновані на принципі матеріального балансу. Результати вивчення взаємодії свердловин, пропластків, пластів дають можливість уточнити контури зон їх зливання, встановити наявність розміщення непроникних екранів і ін.

Динамічна модель представляється у вигляді різних карт (охоплення дією, залишкової газонафтонасиченої і заводненої товщин пласта, розподіл залишкових запасів, ізобар і ін.), графіків, які характеризують поточні і накопиченні показники розробки на дату складання моделі; параметрів, які відображають характер витиснення нафти і ін.

Таким чином, підрахунок і перерахунок запасів нафти і газу представляє собою геолого – промислові узагальнення з вивчення будови покладів, які виконані методами мінералогії, петрографії, геофізики, геохімії, гідродинаміки, фізики пласта і ін. На основі результатів вивчення, а також за допомогою власних методів дослідження промислова геологія створює уяву про поклад як про геолого – технологічний об’єкт в загальному, який розглядається в якості статичної і динамічної системи покладу.

Запаси покладів нафти і газу або їх частин, як статичних систем можуть бути визначені об’ємним методом при будь – якій ступені їх вивченості. В свою чергу різна ступінь вивченості покладів, особливості будови пустотного простору повинні бути відображені в різних модифікаціях формули об’ємного методу. Початкові балансові запаси покладів нафти і газу як динамічних систем визначаються методами, заснованими на принципі матеріального балансу, а видобувні запаси нафти покладів, які вступили в пізню стадію розробки – на основі даних розробки цих покладів.

ЛЕКЦІЯ №11

МЕТОДИ ПІДРАХУНКУ ЗАПАСІВ НАФТИ, ГАЗУ І КОНДЕНСАТУ

 

На теперішній час достатньо обґрунтовані теоретично і практично три групи методів підрахунку запасів і ресурсів нафти і газу: об’ємний; статистичний; матеріального балансу.

Супутні компоненти підраховуються за їх процентним вмістом в складі основної корисної копалини.

Вибір методу підрахунку – запасів нафти і газу залежить від режиму роботи, ступеня розвіданості та вивченості покладу, а це в свою чергу залежить від кількості і якості первинних даних. Виходячи з досвіду проведених геологорозвідувальних робіт та підрахунку запасів нафти і газу діючою інструкцією „Із застосуванням Класифікації запасів і ресурсів корисних копалин Державного фонду надр до геолого-економічного вивчення ресурсів перспективних ділянок та запасів родовищ нафти і газу” 1997 р. Державної комісії по запасах (ДКЗ) визначені наступні основні положення:

1) запаси нафти і газу підраховуються за допомогою підрахункових планів складених на основі структурних карт, масштаби планів 1:5000 – 1:25000, залежать від розмірів і складності геологічної будови покладів;

2) підрахунок запасів проводиться окремо по покладах з виділенням запасів нафтової, газової, водо-нафтової, газо-нафтової, газо-нафто-водяної, газо-водяної зон в загальному по родовищу, а також величини і розташування важко видобувних запасів нафти і газу;

3) підрахунок запасів нафти нових нафтових і газонафтових родовищ (покладів) проводиться об’ємним методом а тих, що перебувають в розробці – об’ємним методом, методом падіння пластового тиску, методом матеріального балансу. По покладах, що перебувають на пізній стадії розробки підрахунок балансових запасів може проводитись статистичним методом;

4) підрахунок запасів газу газових, газо-конденсатних і нафтогазових нових родовищ (покладів) проводиться об’ємним методом. Для родовищ (покладів), що розробляються застосовується об’ємний метод, а також інші види методу падіння пластового тиску у разі відсутності різко визначеного водонапірного режиму. У випадку використання методу падіння пластового тиску слід встановити: зміну в часі приведеного пластового тиску залежно від сумарного відбору газу; зниження середньозваженого пластового тиску; кількість води, що поступила до пласта за час розробки родовища. Одночасно запаси підраховуються за сумою дренованих об’єктів експлуатаційних свердловин;

5) підрахунок запасів газу розчиненого в нафті проводиться відповідно до режиму розробки нафтового покладу та за вмістом газу в нафті в пластових умовах, який визначається за результатами дегазування глибинних проб нафти в стандартних умовах;

6) видобувні (балансові) запаси газу розчиненого в нафті визначаються при водонапірному режимі по видобувних запасах нафти, а для родовищ з іншими режимами - по загальних запасах нафти з урахуванням її дегазації в процесі розробки;

7) підрахунок запасів конденсату газоконден-сатних покладів здійснюється за даними дослідження свердловин, експериментального вивчення властивостей пластових систем та розрахунків вмісту конденсату і його видобувної частини відповідно до режиму розробки;

8) підрахунок перспективних ресурсів вуглеводнів на площах підготовлених до глибокого буріння, а також в межах не розкритих бурінням пластів родовищ проводиться тільки об’ємним методом;

9) запаси і перспективні ресурси супутніх корисних компонентів, що мають промислове значення підраховуються згідно вимог “Класифікації запасів і ресурсів...” (1997 рік) та вимог до комплексного вивчення родовищ і підрахунку запасів супутніх корисних копалин і компонентів.