Распределение запасов углеводородов

Пунанова С.А., Добрынина С.А.


Институт проблем нефти и газа РАН

В представленной работе охарактеризованы нефтегазоносные комплексы (НГК) юрских отложений — нижнесреднеюрский и верхнеюрский — северных регионов Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна (НГБ). Обобщены и систематизированы материалы по геологическим запасам углеводородных (УВ) скоплений. На основе ранее полученных выводов о связи крупных и уникальных по запасам скоплений УВ в юрских отложениях со структурными особенностями региона, литолого-фациальными и катагенетическими условиями седиментогенеза в настоящем исследовании рассмотрены зависимости величин геологических запасов от основных характеристик коллектора: его эффективного объема, фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) — пористости и проницаемости. На примере разномасштабных месторождений региона выявлены особенности связи ФЕС коллектора с величиной геологических запасов и показаны различия этих связей для НГК юры.
Введение
Так как задача поддержания добычи нефти и газа на высоком уровне усложняется год от года, проведенный анализ минерально-сырьевой базы мезозойских НГК на основе типизации скоплений УВ по величине начальных запасов с выяснением причин разномасштабности месторождений и залежей представляется актуальным, своевременным и имеет большое научное и практическое значение. Целью настоящего исследования является статистический анализ масштабности скоплений УВ и систематизация связи основных параметров залежи, таких как эффективный его объем и коллекторские свойства — проницаемость и пористость, с величиной геологических запасов. Для решения представленной задачи, с опорой на литературные данные и результаты собственных работ, обобщены и систематизированы материалы по геологическим запасам УВ скоплений в юрских НГК севера Западно-Сибирского НГБ и прогнозу мегарезервуаров. В работе дополнительно (кроме использованных ранее материалов Государственных балансов полезных ископаемых Российской Федерации по состоянию на 1 января 2003 г.) привлечены балансы запасов 2022 года [1]. Учтены геологические запасы (категорий А+В+С1) в юрских отложениях жидких УВ (нефть+конденсат, тыс. тонн) и газообразных УВ (свободный газ, млн м3). В соответствии с классификацией запасов [2] месторождения по величине начальных запасов (тыс. тонн) расчленяются на 4 группы: 1 — мелкие (от менее 5 000–15 000), II — средние (15 000–60 000), III — крупные (60 000–300 000) и IV — уникальные (более 300 000). Залежи с запасами более 1 млрд тонн условного топлива относятся к гигантским скоплениям.
Исследования по выявлению благоприятных факторов для генерации скоплений УВ с привлечением данных ФЕС проводились неоднократно [3–5]. Так, в работе [3] на примере уникальных и крупных по геологическим запасам месторождений зоны сочленения Енисей-Хатангского регионального прогиба с Западно-Сибирской впадиной выявлена зависимость с высоким коэффициентом корреляции между величиной запасов месторождений УВ и эффективным объемом ловушки, который определяется эффективной мощностью коллектора и площадью распространения ловушки в природном резервуаре. На основе обобщения фактического материала по 26 крупнейшим мировым месторождениям исследована связь крупности запасов с такими количественными геологическими параметрами, как площадь, фильтрационно-емкостные свойства коллекторов, а также качественными — литологический состав коллекторов, состав и мощность флюидоупоров, оценка нефтегазогенерационного потенциала региона и месторождения [4].
Показано, что крупнейшие по запасам УВ месторождения мира открыты на площадях от 800–900 км2 до 4000–5000 км2, пористость пород-коллекторов изменяется в интервале 15–35 %, проницаемость — от 300 до 1 500 мД [4]. По результатам изучения закономерностей распределения открытой пористости и нефтенасыщенности пород баженовской свиты, характеру нефтенасыщенности открытого порового пространства показана возможность использования результатов для оценки начальных геологических ресурсов баженовской свиты, а также для создания методик поисков и разведки залежей [5].
Объекты исследования, обсуждение
Анализ аналитического материала и литературных источников показал, что наиболее информативными показателями оценки перспектив нефтегазоносности применительно к юрским отложениям Надым-Тазовского междуречья являются тектонический и литолого-фациальный, так как именно они контролируют развитие здесь наиболее крупных мегарезервуарных скоплений УВ. Исходя из этих соображений при оценке причин масштабности УВ скоплений в юрских отложениях нами было обращено особое внимание на структурные особенности региона исследований, литолого-фациальную обстановку осадконакопления и на стадийность катагенетических преобразований юрских комплексов.
Основные выводы исследований, детально представленные авторами в работах [6, 7], сводятся к следующему. Анализ связи масштабности месторождений со структурными элементами выявил приуроченность уникальных и крупных по запасам месторождений к крупным положительным структурным элементам — мега- и мезовалам. Так, Бованенковское и Новопортовское месторождения (уникальные по запасам в J1-2) располагаются соответственно на Бованенско-Нурминском мегавалу и на Южно-Ямальском мезовалу; Новогоднее и Харампурское месторождения (крупные по запасам в J3) установлены соответственно на Вынгапуровском меговалу и в Восточно-Пурской мегамоноклинали. Уренгойское (уникальное по запасам в J1-2) — на Центрально-Уренгойском мезовалу. Наметилась некоторая зависимость величин запасов от палеофациальной обстановки осадконакопления и толщин отложений, а также от катагенетической преобразованности исходного органического вещества (ОВ). В работах [8–10] приводятся сведения о нефтематеринских свитах и высоких генерационных способностях юрских отложений. Отмечается на основе детальных исследований образцов керогенов нижнесредне- и верхнеюрских отложений Надым-Тазовского междуречья методом пиролиза Rock-Eval, что разрез юрских отложений в пределах региона характеризуется относительно высокими содержаниями органического углерода в отложениях, что позволяет рассматривать их в качестве потенциально нефтегазоматеринских пород (НГМП) [8].
Показано [9], что высокими генерационными способностями обладают не только отложения баженовского возраста, но и нижнесреднеюрские (зимняя, шараповская, китербютская, лайдинская и малышевская свиты), обогащенные смешанным высокозрелым ОВ. На рисунке 1 приведены зависимости водородного индекса (HI) от Tmax (диаграмма Ван Кревелена), а также генерационного потенциала (S2) от Сорг [10].
Рис. 1. Характеристика генерационного потенциала и типа органического вещества верхнеюрских отложений — а; нижнесреднеюрских отложений — б [10]

Данные пиролиза Rock-Eval свидетельствуют о том, что на изучаемой территории главные НГМП связаны с верхнеюрскими и нижнесреднеюрскими отложениями. На западе и частично в центре изученной территории в зонах распространения баженовской свиты и ее перехода в яновстанскую в составе верхнеюрской НГМП преобладают II и смешанные II и III типы керогенов. В нижнесреднеюрских НГМП на всей территории и в верхнеюрских НГМП восточных районов повышенное значение имеет III тип ОВ. Свиты имеют близкие генерационные характеристики при несколько отличном типе ОВ — более сапропелевого для баженовских отложений.
Рассмотрим детально, основываясь на реестре Государственных балансов запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 01.01.2022 [1], статистические закономерности распределения масштабности скоплений, сводные данные о коллекторах юрских НГК, а также характеристику связи запасов залежей двух комплексов с эффективным объемом и емкостными свойствами коллекторов.
Масштабность скоплений представлена на рисунке 2 (показаны варианты с учетом и без учета фазового состояния).
Рис. 2. Частотный график распределения запасов УВ в нижнесреднеюрском НГК — а, б — для нижнесреднеюрского: а — без учета,
б — с учетом фазового состояния; в, г — в верхнеюрском НГК: в — без учета, г — с учетом фазового состояния
Частотные графики масштабности скоплений свидетельствуют о том, что с увеличением величины запасов количество залежей закономерно уменьшается; кроме того, выявляется более высокая продуктивность нижнесреднеюрских отложений. В них обнаружено 4 месторождения с уникальными запасами, тогда как в верхнеюрских НГК залежи с такими высокими запасами отсутствуют, и 6 месторождений с крупными запасами (в верхнеюрском — 5). По фазовому состоянию верхнеюрские залежи с крупными запасами — нефтяные, газоконденсатные и нефтегазоконденсатные, а высокодебитные скопления нижнесреднеюрского комплекса, уникальные — газоконденсатные и нефтегазоконденсатные. Нефтяные залежи в этой категории запасов отсутствуют. Такие закономерности были нами ранее отмечены, и связаны они с типом органического вещества и стадийностью его катагенного преобразования [5].
В таблице 1 приведены различия в свойствах коллекторов и их эффективного объема.
Рис. 2. Частотный график распределения запасов УВ в нижнесреднеюрском НГК — а, б — для нижнесреднеюрского: а — без учета, б — с учетом фазового состояния; в, г — в верхнеюрском НГК: в — без учета, г — с учетом фазового состояния
Отчетливо видно, что нижнесреднеюрский НГК обладает по средним категориям запасов большим эффективным объемом, чем верхнеюрский, а для крупных по запасам залежей — величины очень близки. Максимальны эффективные объемы коллекторов уникальных по запасам скоплений УВ. По средним данным ФЕС отложений отмечается увеличение пористости и проницаемости в залежах с более крупными запасами. Этот вывод основан на достаточно приблизительных данных, т. к. в реестре балансов данные ФЕС указаны лишь для небольшого количества образцов. Стоит отметить, что коллектора в залежах с крупными запасами среднепроницаемые, а со средними — чаще слабопроницаемые (среднепроницаемые — 0,01–0,1 мкм2 (10–100 мД); слабопроницаемые — 0,001–0,01 мкм2 (1–10 мД) по классификации коллекторов).
На рисунках 3, 4 и 5 приведены графики зависимости запасов залежей от эффективного объема коллектора, пористости и проницаемости пластов.
Рис. 3. Связь геологических запасов УВ с эффективным объемом коллектора в отложениях НГК: а — нижнесреднеюрского;
Рис. 4. Связь геологических запасов УВ со средней пористостью коллектора в отложениях НГК: а — нижнесреднеюрского; б — верхнеюрского

Рис. 5. Связь геологических запасов УВ со средней проницаемостью коллектора в отложениях НГК: а — нижнесреднеюрского; б — верхнеюрского

Совершенно ожидаемо, что для юрских залежей достаточно четко проявляется связь запасов скоплений УВ с эффективным объемом коллекторов, их пористостью и проницаемостью. Наряду с констатацией очевидных зависимостей важно выявить показатели, показывающие наиболее четкие связи, с одной стороны, и существующие различия в полученных связях для залежей из различных НГК. Так вот если более четкая связь запасов для двух комплексов выявляется с эффективным объемом коллектора, то связь с пористостью коллектора можно признать довольно расплывчатой, при том что изменения показателей самой величины пористости коллекторов не столь существенны. Тем не менее, для коллекторов нижнесреднеюрских отложений эта связь проявляется более четко в разряде крупных и уникальных по запасам месторождений. Диапазон изменения величин проницаемости более значителен для нижнесреднеюрского комплекса, и зависимость величины запасов в этом комплексе от проницаемости проявляется более наглядно.
Пунанова С.А., Добрынина С.А.

Институт проблем нефти и газа Российской академии наук (ИПНГ РАН), Москва, Россия

punanova@mail.ru
Геолого-промысловые характеристики месторождений юрских нефтегазоносных комплексов Западной Сибири: фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов, их эффективный объем; Государственный баланс полезных ископаемых (ГБЗ ПИ) газы горючие; конденсат; нефть; 2022 год. Статистический анализ связи геологических параметров коллекторов с масштабностью месторождений по запасам для каждого комплекса.
нефть, газ, геологические запасы, мегарезервуары, пористость, проницаемость, нефтегазоносные комплексы
Пунанова С.А., Добрынина С.А. К вопросу о распределении запасов углеводородов в юрских нефтегазоносных комплексах Западной Сибири // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 6. С. 16–20. DOI: 10.24412/2076-6785-2024-6-16-20
20.09.2024
УДК 553.98 (571.1)
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-6-16-20
Работа выполнена в рамках плана НИР ИПНГ РАН (тема «Научно-методические основы поисков и разведки скоплений нефти и газа, приуроченных к мегарезервуарам осадочного чехла», номер государственной регистрации 122022800253-3)

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88