Оценка вторичных фильтрационных параметров с помощью геомеханического моделирования Аяшского лицензионного участка (Присахалинский шельф)
* (внс, Геологический факультет МГУ им. , v. *****@***ru), (зав. лабораторией, РГУ нефти и газа имени ), (нс, РГУ нефти и газа имени ), (мнс, РГУ нефти и газа имени , *****@***ru)
The secondary filtration parameters by the geomechanical modeling of the Ayashsky license area (SAHALINSKY SHELF)
Zaitsev VA * (Leading Researcher, Geological Faculty of Moscow State University аfter M. V.Lomonosov, v. *****@***ru), Ryabukhina S. G. (Head. laboratory, Gubkin Russian State University of Oil and Gasl), Dmitrievskaya T. V. (Researcher, Gubkin Russian State University of Oil and Gas) Sizikov EA (Researcher, Gubkin Russian State University of Oil and Gas, *****@***ru)
Оценка вторичной флюидной проницаемости Аяшского лицензионного участка была выполнена с помощью технологии включающей геомеханическое моделирование, прогноза появления новообразованных трещин и расчета трещинной проницаемости. Установлено, что вторичная проницаемость существенным образом отличается у верхних и нижних стратиграфических горизонтов рассматриваемой территории, причем поверхностью раздела служит окобыкайская глинистая пачка, являющаяся региональной покрышкой. Все расчеты были выполнены на 3D сетке геологической модели, что позволяет использовать полученные данные для гидродинамического моделирования.
The secondary fluid permeability of the Ayashsky license area was completed with the help of technology including geomechanical modeling, forecasting of the newly formed cracks and fracture permeability calculation. It is found that the secondary permeability significantly is different of the upper and lower stratigraphic horizons and the okobykayskaya clay stratum is the surface, which is a regional tire. All calculations were performed on a 3D grid geological model, which allows using the data for hydrodynamic modeling.
Вторичная проницаемость, геомеханическое моделирование, Аяшская лицензионная площадь.
Secondary permeability, geomechanical modeling, Ayashsky licensed area.
При разработке многих нефтяных и газовых месторождений необходимо учитывать наличие естественной трещиноватости продуктивных пластов. При этом возникает необходимость определить, какая доля флюидного потока будет фильтроваться по трещинам, а какая по межзерновым порам (классический коллектор). В том случае, если трещины имеют значительную густоту и степень раскрытости, их влияние может быть определяющим для величины флюидной проницаемости пласта. При прочих равных условиях, распределение флюида в пределах природного резервуара определяется двумя факторами - степенью проницаемости горных пород и характером их напряженного состояния. Причем, напряженное состояние обусловливает не только направление и скорость миграции флюида, но и оказывает значимое влияние на величину проницаемости самих горных пород. Особо отметим, важность изучения современного поля напряжений определяющего тектоническую активность трещин.
Таким образом, для оценки вторичной флюидной проницаемости необходимо с помощью геомеханической модели реконструировать поле тектонических напряжений, формирующих трещиноватость, построить вероятностную модель распределения трещин и рассчитать трещинную проницаемость.
Объектами исследования являлись:
– структурные ловушки верхненутовского резервуарного комплекса;
–структурные и литологические ловушки нижненутовского резервуарного комплекса;
– структурные ловушки окобыкайско-дагинского резервуарного комплекса.
Помимо этого, к перспективным частям разреза относится комплекс пород миоцен-олигоценового возраста, обладающих трещинно-поровыми резервуарами, а также комплекс пород фундамента, в котором предполагается присутствие кавернозно-трещинного резервуара.
Для построения геомеханической модели необходимо знать ориентировку внешнего сжатия и тип напряженного состояния, о которых можно судить с помощью решения фокальных очагов землетрясений. Существует несколько сейсмических событий, которые произошли в непосредственной близости от рассматриваемой территории. Все они свидетельствуют о субширотном положении оси сжатия при север-северо-западном ориентировке оси растяжения. Таким образом, на территории Аяшского лицензионного участка наблюдаются активные тектонические процессы, приводящие к современному структурообразованию. В таком случае, есть все основания предполагать наличие новообразованной трещиноватости и, как следствие этого, вторичной пористости и проницаемости.
Территория Аяшского блока изучена крайне слабо, отсутствуют данные бурения. Практически в нашем распоряжении была только структурная модель построенная на материалах сейсморазведки. Несмотря на это, программный модуль RMSFracture позволил создать вероятностную дискретную модель трещиноватости, используя геомеханическую модель и ряд геологических параметров, таких как удаленность от разрыва, степень кривизны структурной поверхности, удаленность от конца разрыва и др. Отметим, что при моделировании трещиноватости, как правило, уровень неопределенности очень высок и только комплексный анализ помогает преодолеть эту неоднозначность. На первом этапе построения геомеханической модели Аяшского блока, были проанализированы имеющиеся исходные данные и построена трехмерная цифровая геологическая модель. При создании сетки были учтены смещения по 645 разрывным нарушениям. В качестве реперных горизонтов были использованы следующие структурные поверхности:
Построенная детальная цифровая трехмерная геологическая модель позволила перейти к следующему этапу - построению геомеханической модели (Рисунок 1). Напряженное состояние коллектора в программном модуле RMSFracture моделируется с помощью упругой конечно-элементной модели (Elastic Stress). В результате приложенной нагрузки происходит смещение по существующим разломам, что приводит к появлению локального поля напряжений. Основной целью такого (геомеханического) моделирования является выявление локального поля напряжений и оценка его влияния на появление новых или изменение степени раскрытости существующих трещин. Расчеты появления новообразованных трещин в горных породах «Fracture Likelihood» и «Fracture Regions» делаются на основании математической модели Мора - Кулона, описывающей зависимость появления касательных напряжений от величины приложенных нормальных напряжений при заданном пределе прочности.
Рисунок 1. 3D геологическая модель Аяшского лицензионного участка. (Стрелками показана ориентировка «внешнего» сжатия, красные линии – разрывные нарушения)
Следующий этап прогноза вторичной проницаемости ─ создание аналитической дискретной модели трещиноватости Аяшского блока, с помощью программы «Create Fracture Mode». Для данной территории удалось установить шесть параметров, определяющих появление новых или изменение степени раскрытости существующих трещин:
кривизна структурной поверхности (антиформы), ориентировка трещин – MaxCurvatureDirection; кривизна структурной поверхности (синформы), ориентировка трещин – MaxCurvatureDirection; близость к разломам (FaultProximity), ориентировка трещин – FaultStrike; близость к концам разломов (FaultTipProximity), ориентировка трещин – FaultStrike; величина горизонтального смещения (DisplacementY), ориентировка трещин – FaultStrike; вероятность появления новообразованных трещин (FractureLike), ориентировка трещин – Shmaxdir.Построенная и адаптированная дискретная модель трещиноватости Аяшского блока послужила основой для расчета вторичной проницаемости. Для этого был использован программный модуль Dual-Porosity Modelling. Построенные схемы относительной трещинной проницаемости (Perm Khmax) позволили выявить потенциальные зоны миграции углеводородов для разных горизонтов Аяшского блока.
К нижним частям разреза относятся даехуриинский (Ք32) и дагинский (N11-2dg) горизонты. Для данного возрастного интервала характерны зоны повышенных значений проницаемости вытянутые, главным образом, субмеридионально вдоль крутых склонов наиболее крупных поднятий. Помимо этого, выделяются области повышенных значений проницаемости субширотной и северо-восточной ориентировок. Отмечается увеличение плотности трещин вниз по разрезу.
Залегающие выше отложения окобыкайского горизонта (N12-3ok) более глинистые, а, следовательно, более пластичные, поэтому в результате геомеханического воздействия не образуют трещиноватости, сохраняя фильтрационные свойства региональной покрышки. Для этого горизонта актуальным является вопрос сохранности (тектонической ненарушенности) данного горизонта. С данных позиций можно объяснить отсутствие скоплений углеводородов под активными тектоническими зонами.
Выше окобыкайского горизонта заметно меняется стиль разрывных дислокаций и, как следствие этого, картина распределений повышенных значений проницаемости. В пределах нижненутовского горизонта (N12-3nt1) более трещиноватым становится южная часть Аяшского блока. Унаследованным от нижележащих горизонтов остается лишь субмеридиональная ориентировка зон повышенных значений вторичной проницаемости. Наиболее перспективными участками являются области сгущений субширотных дуговидных сбросов.
Схема вторичной проницаемости верхненутовского горизонта (N21nt2) в пределах Аяшского блока подобна нижележащему горизонта, поскольку структурно-геологическая ситуация практически не меняется.
Отметим, что с глубиной максимумы вторичной проницаемости становятся менее распределенными, локализуясь вдоль разломов в фундаменте. Особенно хорошо это видно на разрезах, проведенных через лицензионную площадь (Рисунок 2).
Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено следующее:
1. Геомеханическая модель позволила оценить напряженное состояние пород, создать дискретную модель трещиноватости и рассчитать вторичную пористость и проницаемость.
2. Выявленная вторичная проницаемость существенным образом отличается у верхних и нижних стратиграфических горизонтов, причем поверхностью раздела служит окобыкайская глинистая пачка.
3. Большинство зон повышенных значений проницаемости вытянуты в субмеридиональном направлении согласно общему простиранию структуры. Наиболее высокопроницаемые участки локализованы на крутых склонах поднятий.
4. Разные участки изучаемой территории неодинаково затронуты процессом трещинообразования, причем, с глубиной максимумы вторичной проницаемости локализуются вдоль полого падающих разломов фундамента.
5. Вторичная проницаемость верхних горизонтов более проявлена в пределах южной половины Аяшского блока.
6. Все расчеты были выполнены на 3D сетке геологической модели, что позволяет использовать полученные данные для гидродинамического моделирования.
Рисунок 2. Куб и разрез трещинной проницаемости Kh max, построенные с помощью дискретной модели трещиноватости Аяшского блока.
