К ВОПРОСУ О СОВРЕМЕННЫХ ПРОЦЕССАХ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ УЧАСТКОВ НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

Салахидинова Г.Т.

ORCID: 0000-0003-4055-6831, Товарищество с ограниченной ответственностью, "Caspian Energy Research", г. Атырау, Республика Казахстан

К ВОПРОСУ О СОВРЕМЕННЫХ ПРОЦЕССАХ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ УЧАСТКОВ НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

Аннотация

В статье проведен обзор выполненных исследований по изучению процессов переформирования участков залежей и восполнения запасов углеводородов в пределах платформенных и складчатых территорий России и мира. Показано, что изучаемое явление носит масштабный характер, и не противоречит положениям существующих теорий нафтидогенеза. Материалы статьи могут быть использованы при построении геологических и флюидодинамических моделей, а также при проектировании наиболее оптимальных и экологически безопасных систем разработки залежей рассматриваемых регионов.

Ключевые слова: залежь нефти, миграция углеводородов, восполнение запасов, переформирование залежей углеводородов, длительная история добычи нефти.

Salakhidinova G.T.

ORCID: 0000-0003-4055-6831, Limited Liability Partnership, "Caspian Energy Research", Atyrau, Republic of Kazakhstan

TO THE QUESTION OF MODERN PROCESSES OF REFORMING OF OIL DEPOSIT POINTS AT THE LATE STAGE OF DEVELOPMENT

Abstract

The article reviews the studies carried out to investigate the processes of reformation of deposits and replenishment of hydrocarbon reserves within the platform and folded territories of Russia and the world. It is shown that the studying phenomenon is widely spread and does not contradict the provisions existing theories of naftidogenesis. The materials of the article can be used in the construction of geological and fluid dynamic models, as well as in the design of the most optimal and environmentally safe deposit development systems for the distinguished regions.

Keywords: oil deposit, hydrocarbon migration, replenishment of reserves, reformation of hydrocarbon deposits, long history of oil production.

Традиционно запасы нефтяных и газовых месторождений относят к невозобновляемым природным ресурсам, залежи которых формировались в течение десятков и сотен миллионов лет и, по мнению большинства исследователей, – на геологически ранних этапах развития осадочных бассейнов. Однако обширный фактический геолого-геофизический и геолого-промысловый материал, накопленный за последние два десятилетия, дает основание для внесения некоторых дополнений в существующие представления.

Старейшие месторождения Волго-Уральского региона - Дмитровское (пласт С₄), Ромашкинское, Бавлинское, Туймазинское (горизонт Д₁) - одни из первых объектов, где К.Б.Ашировым было отмечено существование взаимосвязи между геодинамическим режимом недр и геолого-промысловыми характеристиками разрабатываемых залежей. Предполагается, что, наличие древних горизонтальных водонефтяных контактов; более низкие отметки контактов, меньшая плотность, вязкость, более высокие значения давления насыщения нефти, газового фактора, пластовой температуры на крутых крыльях относительно сводовой части и пологих крыльев структур связаны с миграцией нефтяных углеводородов в залежи из нефтематеринских пород доманика по прилегающим к крутым крыльям тектоническим нарушениям в течение продолжающейся эпохи альпийского тектогенеза, чему способствуют образующиеся в залежах в процессе разработки депрессии пластового давления, и что вкупе обуславливает увеличение количества запасов залежей при каждом новом их подсчете [1]. В то же время насыщение миграционными углеводородами истощенных залежей Ромашкинского месторождения В.П.Гавриловым объясняется их продолжающейся генерацией под воздействием высоких температур и водородного флюида недр на содержащиеся в толще фундамента пласты (до 5-6 км) высокоглиноземистых гнейсов большечеремшанской серии, содержащих до 15% графита биогенного происхождения, которые по разломам и трещинам мигрируют в осадочный слой. Показано, что месторождения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции расположены в пределах развития рассматриваемого графитового комплекса, тогда как в районах отсутствия этой толщи - на западе и северо-западе Татарстана исчезает нефтегазоносность осадочного чехла [6]. Геохимические аспекты процесса восполнения запасов нефтяных залежей Татарстана рассмотрены в исследовании [14].

Почти полное восстановление пластового давления, наличие высокого столба нефти над ВНК, и дебиты нефти, близкие к начальным, были зафиксированы после 20-ти летнего перерыва в 60-е гг. в скважинах, ранее законсервированных по причине их высокой обводненности, на месторождениях Кинзебулатовской группы Башкортостана, разрабатываемых с 40-х гг. Современная миграция углеводородов отмечена и для месторождений Ишимбайской группы в связи с превышением объемов добычи над подсчитанными запасами [17]. Несмотря на то, что объяснение процессам, протекающим в залежах после остановки обводненных скважин, в работах И.А.Дьячука и П.П.Повжика дается за счет гравитационного перераспределения нефти в залежи [9], [10], [11], [15], в исследованиях Е.Ю.Горюнова на основе анализа динамики баланса запасов залежей, свойств углеводородов и пластовых температур для Урало-Поволжского региона с учетом работ К.Б.Аширова, Б.М.Юсупова, М.Н.Мингазова, Е.Н.Пермякова, в которых обоснованы мезозой-кайнозойское время поступления углеводородов в залежи, стадийная тектоническая активизация региона, наличие взаимосвязи неотектонических и флюидодинамических процессов, предполагается стадийное поступление углеводородов в осадочных чехол региона и современная миграция углеводородных флюидов в залежи региона, источником которых могут выступать глубокопогруженные части Предуральского прогиба и Прикаспийской впадины [7], [17].

А.В.Бочкаревым и С.Б.Остроуховым был описан ряд процессов, протекающих на месторождениях Волгоградского Поволжья и Прикаспийской впадины - Северо-Алексеевское, Малышевское, Восточно-Уметовское, Кудиновское, Степное, Ракушечное, - когда на последних стадиях разработки нефтяных залежей в скважины наблюдается поступление газоконденсата с восстановлением пластового давления [2], [3], [4], [5], [8], [16].

Объяснение наблюдаемым процессам исследователи дают за счет многостадийного процесса формирования залежей углеводородов, когда на первом этапе обогащенные органическим веществом породы, находясь в главной зоне нефтеобразования, генерируют нефть и отдают ее в пласты-коллекторы, а в процессе дальнейшего погружения вступают в главную зону газообразования и генерируют углеводородные газы. При отсутствии структурных изменений между первым и вторым этапом, продолжающаяся миграция углеводородных газов второго этапа в ранее сформированные залежи нефти определяет увеличение запасов, образование мультикомпонентных систем и изменение состава нефтей. При этом компенсация отборов нефти современными миграционными углеводородами может происходить в течение периода времени от нескольких месяцев до нескольких десятков лет в зависимости от близости к путям миграции, активных на различных этапах движения углеводородов от источника генерации к ловушке [5], [16].

В.П.Гавриловым было прослежено восстановление добычи безводной и мало обводненной нефти, образование новой горизонтальной поверхности ВНК и восстановление пластового давления в пределах неогеновых и меловых залежей на месторождениях Терско-Сунженского района, эксплуатирующихся с 1893г., за годы Великой Отечественной и Чеченских войн в скважинах, где до рассматриваемых событий наблюдалась высокая обводненность продукции, и велся насосный способ добычи. Современная миграция в залежи региона доказывается и высачиванием нефти через затрубное пространство в первых мелких скважинах на неогеновые песчаники, пульсирующим режимом работы скважин на Октябрьском месторождении и фактом превышения объема добытой нефти над вмещающим объемом структур этого района и прилегающих впадин [6]. В пользу рассматриваемой гипотезы может служить добыча значительных объемов конденсата и отсутствие падения давления внутри скважин на месторождениях Зых и Говсаны Апшеронского п-ва, несмотря на снижение объемов отбираемой нефти [16]. Наблюдаемые явления могут быть обоснованы посредством субдукционно-обдукционного механизма формирования залежей углеводородов с позиций тектоники литосферных плит, поскольку вдоль всей Крымско-Кавказской сутуры в настоящее время происходит внутриконтинентальная субдукция [6].

Подобные явления зафиксированы и зарубежными учеными - добыча нефти на месторождении Дигбой в Индии продолжается с 1890 г.; в США насчитывается более 100 месторождений с периодом разработки более 50 лет; в Мексиканском заливе на нефтяной залежи лицензионного блока Юджин Айленд, эксплуатируемой с 1972 г., установлено лишь незначительное истощение запасов в сравнении с прогнозными значениями [12]. Ситуацию на блоке Юджин Айленд доктор Джин Уэлан объясняет современной миграцией надкритического углеводородного флюида, которая в местах наибольшего развития разрывных нарушений пород может компенсировать добычу со скоростью отбора и обеспечивать стационарный режим работы залежи. Доктор K.K.Bissada, геохимик  Texaco Inc., Houston, считает это положение спорным, но подчеркивает, что в долгосрочной перспективе, возможна компенсация отборов современной миграцией углеводородов в течение 10-20 лет [12], [18].

Другие известные районы длительной разработки месторождений - это Цхенис-Цхали (эксплуатируется с конца 19в.); Западная Кубань (Ново-Димитровское – 52 года, Левкинское – 39 лет, Абино-Ураинское – 43 года, Ахтырско-Бугундырское – 40 лет и северное крыло Зыбзы – Глубокий Яр – 56 лет); Шебелинское месторождение (Украина, эксплуатируется с 1956г. ), на котором добытое количество газа (около 430 млрд. м³) давно превысило его начальные запасы (350 млрд. м³) [6], [12], [13].

Таким образом, в настоящее время прослеживается широкое развитие процессов миграции углеводородных флюидов в пределы разрабатываемых залежей как на платформенных, так и на складчатых территориях, объяснение которым может быть дано исходя из различных концепций нафтидогенеза. Как видно из приведенного анализа, компенсация отборов нефти на месторождениях вновь поступающими легкими углеводородами может происходить в течение нескольких десятков лет.

Поэтому, представляется целесообразным учитывать современные процессы генерации, миграции и аккумуляции углеводородов при планировании разведочных работ, рассматривая возможность существования в пределах изучаемых территорий современных очагов генерации нефтяных углеводородов и путей их миграции, и в ходе разработки залежей, внедряя новые способы их эксплуатации, которые позволят осуществлять экологически безопасный контролируемый отбор пластовых флюидов и увеличат продолжительность жизни нефтяных месторождений, необходимо дальнейшее развитие теоретических и прикладных направлений геологии нефти и газа.

Список литературы / References

1. Аширов К.Б. Обоснование причин многократной восполнимости запасов нефти и газа на разрабатываемых месторождениях Самарской области / К.Б. Аширов, Т.М. Боргест, А.Л. Карев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2000. – Т. 2. – № 1. – С. 166-173.
2. Бочкарев А.В. Модель строения и формирования залежей нефти и газа Ракушечной зоны поднятий / А.В. Бочкарев, С.Б. Остроухов, В.А. Бочкарев [и др.] // Тезисы доклада международной конференции Geomodel 2008 – 10th EAGE science and applied research conference on oil and gas geological exploration and development. doi: 10.3997/2214-4609.201404303.
3. Бочкарев А.В. Условия формирования углеводородных скоплений месторождения Укатное Северного Каспия / А.В. Бочкарев, С.Б. Остроухов, В.А. Бочкарев [и др.] // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. – 2011. – № 11. – С. 4-13.
4. Бочкарев В.А. Восполняемые и невосполняемые запасы как следствие многоэтапного формирования месторождений / В.А. Бочкарев, С.Б. Остроухов // Нефтепромысловое дело. – 2012. – № 7. – С. 4-10.
5. Бочкарев В.А. Концепция двухэтапного формирования залежей углеводородов западного борта Прикаспийской впадины / В.А. Бочкарев, С.Б. Остроухов, С.Э. Сианисян // Успехи органической геохимии: Материалы Всерос. науч. конф. – Новосибирск : ИНГГ СО РАН, 2010. – С. 64-69.
6. Гаврилов В.П. Возможные механизмы естественного восполнения запасов на нефтяных и газовых месторождениях / В.П. Гаврилов // Геология нефти и газа. – 2008. – № 1. – С. 56-64.
7. Горюнов Е.Ю. Закономерности пространственного распределения типов нефтей и их характеристик в нефтегазоносных комплексах на территории Волго-Урала / Е.Ю. Горюнов, П.А. Игнатов, Е.И. Чесалова [и др.] // Геология нефти и газа. – 2014. – № 2. – С. 27-37.
8. Дорофеев Н.В. Формирование, переформирование и деградация нефтяных залежей Среднего Каспия / Н.В. Дорофеев, А.В. Бочкарев, С.Б. Остроухов [и др.] // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений.– 2014. – № 12. – С. 4-10.
9. Дьячук И.А. Исследование процессов, происходящих при переформировании нефтяной залежи на заключительной стадии разработки [Электрон. ресурс] / Автореф. дис...канд. техн. наук.: 05.15.06 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений / И.А. Дьячук ; УГНТУ. – Уфа, 1997. – 21 с. – URL: http://dlib.rsl.ru/viewer/01000280684#?page=1
10. Дьячук И.А. К вопросу о формировании иных условий разработки нефтяных месторождений в условиях заводнения на завершающей стадии [Электрон. ресурс] / И.А. Дьячук // Нефтегазовое дело. – 2015. – № 1. – С. 93-140. – URL: http://www.ogbus.ru/issues/1_2015/ogbus_1_2015_p93-140_DyachukIA_ru.pdf
11. Дьячук И.А. Оценка скорости накопления остаточной нефти в стволах простаивающих высокообводненных скважин / И.А. Дьячук // Георесурсы. – 2015. – № 1(60). – С. 70-78.
12. Запивалов Н.П. Динамика жизни нефтяного месторождения [Электрон. ресурс] / Н.П. Запивалов // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2011. – Т. 6. – № 3. – URL: http://www.ngtp.ru/rub/6/28_2011.pdf
13. Казанцев Ю.В. Возможность пополнения запасов углеводородного сырья в старых месторождениях в свете сейсмотектонических исследований / Ю.В. Казанцев, Т.Т. Казанцева // Геологический сборник №6: Информационные материалы ИГ УНЦ РАН. – Уфа : ИГ УНЦ РАН, 2007. – С. 74-78.
14. Каюкова Г.П. Геохимические аспекты исследования процесса восполнения нефтяных залежей / Г.П. Каюкова, Г.В. Романов, И.Н. Плотникова // Георесурсы. – 2012. – № 5(47). – С. 37-40.
15. Повжик П.П. Повышение эффективности разработки карбонатных коллекторов путем реэксплуатации обводненных скважин / Автореф. дис...канд. техн. наук.: 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений / П.П. Повжик; РГУНГ. – М., 2010. – 34 с.
16. Убедительные доказательства концепции воспроизводимости углеводородов / [Электрон. ресурс] // EnergyFuture.RU. – URL: http://energyfuture.ru/ubeditelnye-dokazatelstva-koncepcii-vosproizvodimosti-uglevodorodov
17. Халиков А.Н. О восполнении запасов нефти на группе месторождений Кинзебулатовского типа (Башкортостан) / А.Н. Халиков, Е.Ю. Горюнов, И.В. Моторин // Геология нефти и газа. – 2014. - № 6. – С. 30-34.
18. Malcolm W. Browne Geochemist says oil fields may be refilled naturally [Electronic resource] // The New York Times. – 1995. – 26, September. – URL: http://www.nytimes.com/1995/09/26/science/geochemist-says-oil-fieldsmay-be-refilled-naturally.html?pagewanted=1

Список литературы на английском языке / References in English

1. Ashirov K.B. Obosnovanie prichin mnogokratnoj vospolnimosti zapasov nefti i gaza na razrabatyvaemyh mestorozhdenijah Samarskoj oblasti [Substantiation of the reasons for the multiple replenishment of oil and gas reserves in the developed fields of the Samara Region] / K.B. Ashirov, T.M. Borgest, A.L. Karev // Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk [Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. – 2000. – V. 2. – № 1. – P. 166-173. [in Russian]
2. Bochkarev A.V. Model' stroenija i formirovanija zalezhej nefti i gaza Rakushechnoj zony podnjatij [Model of the structure and formation of the oil and gas deposits of the Rakushechnaja zone of uplifts] / A.V. Bochkarev, S.B. Ostroukhov, V.A. Bochkarev and others // Tezisy doklada mezhdunarodnoj konferencii Geomodel 2008 [Book of abstracts of the International Conference Geomodel 2008] – 10th EAGE science and applied research conference on oil and gas geological exploration and development. doi: 10.3997/2214-4609.201404303. [in Russian]
3. Bochkarev A.V. Uslovija formirovanija uglevodorodnyh skoplenij mestorozhdenija Ukatnoe Severnogo Kaspija [Conditions for the formation of hydrocarbon accumulations in the Ukatnoe deposit of the North Caspian Basin] / A.V. Bochkarev, S.B. Ostroukhov, V.A. Bochkarev and others / Geologija, geofizika i razrabotka neftjanyh mestorozhdenij [Geology, geophysics and oil field development]. – 2011. – № 11. – P. 4-13. [in Russian]
4. Bochkarev V.A. Vospolnjaemye i nevospolnjaemye zapasy kak sledstvie mnogojetapnogo formirovanija mestorozhdenij [Renewable and non-renewable reserves as a consequence of multi-stage formation of deposits] / V.A. Bochkarev, S.B. Ostroukhov // Neftepromyslovoe delo [Oilfield Engineering]. – 2012. – № 7. – P. 4-10. [in Russian]
5. Bochkarev V.A. Koncepcija dvuhjetapnogo formirovanija zalezhej uglevodorodov zapadnogo borta Prikaspijskoj vpadiny [The concept of two-stage formation of hydrocarbon deposits of the western edge of the Pre-Caspian depression] / V.A. Bochkarev, S.B. Ostroukhov, S.Je. Sianisjan // Uspehi organicheskoj geohimii: Materialy Vseros. nauch. konf. [Success of organic geochemistry: Proceedings of the All-Rus. Sci. Conf.]. – Novosibirsk : INGG SO RAN, 2010. – P. 64-69. [in Russian]
6. Gavrilov V.P. Vozmozhnye mehanizmy estestvennogo vospolnenija zapasov na neftjanyh i gazovyh mestorozhdenijah [Possible mechanisms of natural replenishment of reserves in oil and gas fields] / V.P. Gavrilov // Geologija nefti i gaza [Geology of oil and gas]. – 2008. – № 1. – P. 56-64. [in Russian]
7. Gorjunov E.Ju. Zakonomernosti prostranstvennogo raspredelenija tipov neftej i ih harakteristik v neftegazonosnyh kompleksah na territorii Volgo-Urala [Regularities of the spatial distribution of oil types and their characteristics in the oil and gas bearing strata in the territory of the Volga-Ural Region] / E.Ju. Gorjunov, P.A. Ignatov, E.I. Chesalova and others // Geologija nefti i gaza [Geology of oil and gas]. – 2014. – № 2. – P. 27-37. [in Russian]
8. Dorofeev N.V. Formirovanie, pereformirovanie i degradacija neftjanyh zalezhej Srednego Kaspija [Formation, reformation and degradation of oil deposits in the Middle Caspian Basin] / N.V. Dorofeev, A.V. Bochkarev, S.B. Ostroukhov and others // Geologija, geofizika i razrabotka neftjanyh mestorozhdenij [Geology, geophysics and oil field development].– 2014. – № 12. – P. 4-10. [in Russian]
9. D'jachuk I.A. Issledovanie processov, proishodjashhih pri pereformirovanii neftjanoj zalezhi na zakljuchitel'noj stadii razrabotki [Investigation of the processes occurring during the reformation of the oil deposit at the final stage of development] [Electronic resource] / Abstract of dis. of PhD in Engineering: 05.15.06. / Ivan .Alekseevich D'jachuk; UGNTU. – Ufa, 1997. – 21 p. – URL: http://dlib.rsl.ru/viewer/01000280684#?page=1. [in Russian]
10. D'jachuk I.A. K voprosu o formirovanii inyh uslovij razrabotki neftjanyh mestorozhdenij v uslovijah zavodnenija na zavershajushhej stadii [On the issue of the formation of other conditions for the development of oil fields in the conditions of flooding at the final stage] [Electronic resource] / I.A. D'jachuk // Neftegazovoe delo [Oil and gas business]. – 2015. – № 1. – P. 93-140. – URL:_http://www.ogbus.ru/issues/1_2015/ogbus_1_2015_p93-140_DyachukIA_ru.pdf [in Russian]
11. D'jachuk I.A. Ocenka skorosti nakoplenija ostatochnoj nefti v stvolah prostaivajushhih vysokoobvodnennyh skvazhin [Estimation of the rate of accumulation of residual oil in inactive drowned wells] / I.A. D'jachuk // Georesursy [Georeources]. – 2015. – № 1(60). – P. 70-78. [in Russian]
12. Zapivalov N.P. Dinamika zhizni neftjanogo mestorozhdenija [The dynamics of the life of the oil field] [Electronic resource] / N.P. Zapivalov // Neftegazovaja geologija. Teorija i praktika [Petroleum Geology – Theoretical and Applied Studies]. – 2011. – V.6. – №3. – URL:http://www.ngtp.ru/rub/6/28_2011.pdf [in Russian]
13. Kazancev Ju.V. Vozmozhnost' popolnenija zapasov uglevodorodnogo syr'ja v staryh mestorozhdenijah v svete sejsmotektonicheskih issledovanij [The possibility of replenishing hydrocarbon reserves in old oil fields in the light of seismotectonic studies] / Ju.V. Kazancev, T.T. Kazanceva // Geologicheskij sbornik №6: Informacionnye materialy IG UNC RAN [Geological collection №6: Information proceedings IG USC RAS]. – Ufa : IG UNC RAN, 2007. – P. 74-78. [in Russian]
14. Kajukova G.P. Geohimicheskie aspekty issledovanija processa vospolnenija neftjanyh zalezhej [Geochemical aspects of the investigation of the process of replenishment of oil deposits] / G.P. Kajukova, G.V. Romanov, I.N. Plotnikova // Georesursy [Georesources]. – 2012. – № 5(47). – P. 37-40. [in Russian]
15. Povzhik P.P. Povyshenie jeffektivnosti razrabotki karbonatnyh kollektorov putem rejekspluatacii obvodnennyh skvazhin [Increase of efficiency of development of carbonate reservoirs by re-exploitation of drowned wells] / Abstract of dis. of PhD in Engineering: 25.00.17. / Petr Petrovich Povzhik; RGUNG. – M., 1997. – 34 p. [in Russian]
16. Ubeditel'nye dokazatel'stva koncepcii vosproizvodimosti uglevodorodov [Strong evidence of the concept of hydrocarbon reproducibility] / [Electronic resource] // EnergyFuture.RU. – URL: http://energyfuture.ru/ubeditelnye-dokazatelstva-koncepcii-vosproizvodimosti-uglevodorodov [in Russian]
17. Halikov A.N. O vospolnenii zapasov nefti na gruppe mestorozhdenij Kinzebulatovskogo tipa (Bashkortostan) [On the replenishment of oil reserves on a group of deposits of the Kinzebulat type (Bashkortostan)] / A.N. Halikov, E.Ju. Gorjunov, I.V. Motorin // Geologija nefti i gaza [Geology of oil and gas]. – 2014. - № 6. – P. 30-34. [in Russian]
18. Malcolm W. Browne Geochemist says oil fields may be refilled naturally [Electronic resource] // The New York Times. – 1995. – 26, September. – URL: http://www.nytimes.com/1995/09/26/science/geochemist-says-oil-fieldsmay-be-refilled-naturally.html?pagewanted=1