Автореферат (Смачиваемость и методы ее определения для сложнопостроенных пород-коллекторов природных резервуаров нефти и газа)

На правах рукописиБОРИСЕНКО СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧСМАЧИВАЕМОСТЬ И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯСЛОЖНОПОСТРОЕННЫХ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВПРИРОДНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НЕФТИ И ГАЗАСпециальность 25.00.10 – «Геофизика, геофизические методыпоисков полезных ископаемых»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата технических наукТверь  2019Работавыполненавобществесограниченнойответственностью«Арктик-ГЕРС».Научный руководитель:Топорков Владимир Георгиевичдоктор геолого-минералогических наук, ООО«Арктик-ГЕРС», научный консультантОфициальные оппоненты:Афанасьев Виталий СергеевичдокторОООтехническихнаук,«Геоинформационныепрофессор,технологииисистемы», заместитель генерального директора понаучной работеЗубков Михаил Юрьевичкандидат геолого-минералогических наук, доцент,ООО «Западно Сибирский Геологический Центр»,директор.Ведущая организация:ФилиалООО«ЛУКОЙЛИнжиниринг»«ПермНИПИнефть» в г. ПермиЗащита диссертации состоится 11 декабря 2019 г.

в 17:00 на заседании учёногосовета Д 212.200.05 при ФГАОУ ВО «РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина»по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, дом 65, корп. 1, ауд. 1212.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВО «РГУ нефти игаза (НИУ) имени И.М. Губкина» и на официальном сайте http://www.gubkin.ru.Автореферат разослан «» октября 2019 г.Учёный секретарьдиссертационного совета, кандидатгеолого-минералогических наукХохлова МарияСергеевнаОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемыСмачиваемость является весьма значимым, но часто недооцениваемым параметром при петрофизических исследованиях и интерпретации данных ГИС.Неучет смачиваемости в гидрофобизированных коллекторах часто приводит кневерной оценке насыщенности, и, как следствие, к ошибкам при подсчете запасов.

При этом особенно проблемными являются переходные зоны, характеризующиеся высокими значениями остаточной нефтенасыщенности, в которыхподвижным флюидом является вода. Отсутствие информации о характере смачивания позволяет рассматривать эти зоны в качестве продуктивных с высокими коэффициентами нефтегазонасыщенности. При этом результаты изучениякерна могут вносить дополнительные искажения вследствие того, что методикиисследований керна, закрепленные в действующей нормативной документации,разрабатывались по большей части для терригенных гидрофильных коллекторов Западной Сибири, во многом устарели и часто непригодны для целых классов геологических объектов.К сожалению, традиционно смачиваемость рассматривается лишь в контексте разработки месторождений как важный фактор, влияющий на динамические процессы и массоперенос флюидов в пласте, приводящий, например, кбыстрому обводнению в гидрофобизированных пластах, снижению темпов добычи и другим осложнениям при заводнении, и достаточно редко в связи с проблемами геофизики.Смачиваемость как петрофизическая характеристика начала привлекатьактивное внимание отечественных и зарубежных исследователей примерно с1950-х годов.

Для оценки смачиваемости был разработан ряд экспериментальных методик от прямых измерений краевого угла смачивания до множества вариаций способов пропитывания образцов горных пород водой, нефтью или газом. Следует отметить, что каждый метод разрабатывался для определенныхклассов геологических объектов (обычно гранулярных терригенных коллекторов) и функционирует в рамках индивидуальных ограничений. Тем не менее, вбольшинстве случаев в отечественной лабораторной практике массово используются методы ОСТ 39-180-85 и Амотта вне зависимости от типа исследуемогообъекта.

Данные методы показывают высокую результативность в породах споровым типом пустотного пространства, имеющих высокие фильтрационноемкостные свойства (ФЕС). Однако, в последнее время исследователи все чащевынуждены работать с объектами, со сложнопостроенным пустотным пространством с дифференцированными поверхностными свойствами (почти весьспектр карбонатных пород), а также с, так называемыми, «нетрадиционными»коллекторами нефти и газа, исследование которых требует применения нестандартных лабораторных методов и комплексного подхода. Исходя из этого разработка научных основ для комплексов исследования смачиваемости в сложнопостроенных природных резервуарах нефти и газа является актуальной задачей.3Цель работыЦелью данной работы является разработка научно-методических основисследования смачиваемости сложнопостроенных пород-коллекторов нефти игаза комплексированием лабораторных методов определения смачиваемости слитолого-петрофизическими методами исследования структуры пустотногопространства.Основные задачи исследований1.2.3.4.5.Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:Анализ современных методик исследования смачиваемости пород-коллекторов нефти и газа.Анализ вещественного состава сложнопостроенных кремнисто-глинистых и карбонатных пород-коллекторов.Анализ структуры пустотного пространства сложнопостроенных карбонатных и кремнисто-глинистых пород-коллекторов.Обоснование комплексов методов определения смачиваемости сложнопостроенных карбонатных и кремнисто-глинистых пород-коллекторов.Оценка содержания органического вещества в объеме органоминеральнойматрицы кремнисто-глинисто-керогеновых пород по данным комплексаисследований керна методами ядерной магнитной релаксометрии и рентгенофазового анализа.Методы решения поставленных задач1.2.3.Анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта определениясмачиваемости горных пород в лабораторных условиях.Комплекс литолого-петрофизических лабораторных методов исследования кернового материала, в том числе: Горного бюро США (USBM),Амотта, ОСТ 39-180-85, адсорбции, ЯМР, ртутной порометрии, микротомографии, имидж-анализа шлифов, РФА и другие.Статистическая обработка и интерпретация данных.Объекты исследованияКомплексы методов исследования смачиваемости сложнопостроенныхкарбонатных пород-коллекторов рассматривались на примере отложений фаменского яруса верхнего отдела девонской системы (D3fm) Центрально-Хорейверского поднятия Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции.

Комплексыметодов исследования смачиваемости сложнопостроенных кремнисто-глинисто-керогеновых пород рассматривались применительно к породам баженовской свиты Приобского поднятия, Красноленинского и Сургутского сводов Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.Научная новизна работы1.Обоснован дифференцированный подход к оценке смачиваемости различных литотипов сложнопостроенных коллекторов.42.3.4.5.Предложен комплекс методов для определения смачиваемости различныхлитотипов сложнопостроенных карбонатных коллекторов, учитывающийнеоднородность их строения и сложную структуру пустотного пространства.Показана взаимосвязь смачиваемости литотипов сложнопостроенныхнефтенасыщенных карбонатных коллекторов со структурой их пустотного пространства.Разработан комплекс методов для определения смачиваемости пород баженовской свиты, учитывающий сложный вещественный состав и низкуюпроницаемость органоминеральной матрицы.Проведена оценка содержания органического вещества в объеме органоминеральной матрицы пород баженовской свиты комплексированием результатов исследований керна методами ядерно-магнитной релаксометрии и рентгенофазового анализа.На публичную защиту выносятся следующие положения и результаты:1.2.3.4.Структура пустотного пространства и вещественный состав пород являются факторами, влияющими на смачиваемость сложнопостроенныхнефтенасыщенных карбонатных и кремнисто-глинисто-керогеновых пород.Комплекс методов для совместного определения смачиваемости и структуры пустотного пространства различных литотипов сложнопостроенныхнефтенасыщенных карбонатных коллекторов, учитывающий неоднородность их строения.Комплекс методов для определения смачиваемости кремнисто-глинистокерогеновых пород, учитывающий их сложный вещественный состав инизкую проницаемость.Метод оценки содержания органического вещества в объеме органоминеральной матрицы кремнисто-глинисто-керогеновых пород по даннымкомплекса исследований керна методами ядерно-магнитной релаксометрии и рентгенофазового анализа.Фактический материал и достоверность результатовВ основу работы положены результаты исследования керна 30 скважин,вскрывших породы пласта D3fm Тимано-Печорской провинции (ТПП) и 5 скважин – породы баженовской свиты Западно-Сибирской провинции.

База данныхлитолого-петрофизических исследований включает в себя результаты рутинных измерений более 11 тыс. стандартных и полноразмерных образцов керна,специальных исследований – порядка 1.2 тыс. образцов, комплексных исследований характеристик пустотного пространства – более 500 образцов.Достоверность научных выводов и результатов подтверждается использованием большой выборки фактического материала, известных проверенных методик измерения, математического моделирования и обработки данных, сертифицированного и поверенного оборудования.

Полученные результаты демонстрируют хорошую сходимость с данными, полученными другими методамиисследования. Для обработки массивов данных использовалось следующее5программное обеспечение: Excel (Microsoft), OriginPro 8 (OriginLab), Sapfir(«Арктик-Герс»), Mathcad 15 (PTC).Практическая значимость работы и личный вкладРабота выполнялась автором более десяти лет. Положенный в основу исследований фактический материал, был получен лично автором, либо при егонепосредственном участии в процессе работы в петрофизической лабораторииООО «Арктик-ГЕРС».

В работах, опубликованных в соавторстве с коллегами,соискателю принадлежит участие в постановке, планировании и решении поставленных задач, а также выбор объектов исследований, анализ, интерпретация и обобщение полученных результатов.В результате работы была создана обширная база данных литолого-петрофизической информации, которая явилась основой для дальнейшего изучениявлияния гидрофобизации поверхности пустотного пространства на подсчетныепараметры, а также массоперенос флюидов.Предложенные разработки целесообразно использовать при проведенииспециальных исследований на керне в петрофизических лабораториях, а полученные результаты учитывать при построении геологических моделей залежейи использовать их как при подсчете запасов, так и создании проектов разработкиместорождений нефти и газа.