Освоение залежей ТРИЗ в Арктической зоне
Аржиловский А.В., Архипов В.Н., Широков А.С., Грандов Д.В.
ООО «Тюменский нефтяной
научный центр»
В статье описаны подходы к реализации комплексной стратегии ПАО «НК Роснефть» (Компания) в области геолого-разведочных работ, подготовки к вводу в разработку активов крупного проекта (Проект) Арктической зоны Российской Федерации на значительном удалении от объектов инфраструктуры. Преимущественно углеводородный потенциал рассматриваемых активов связан с запасами, относящимися к категории трудноизвлекаемых (ТРИЗ). Их разработка требует применения и развития современных технологий в смежных областях: геологии, сейсморазведке, бурении, геофизике, исследовании скважин, разработке.
Введение
Проект объединяет несколько десятков лицензионных участков, находящихся на этапах поиска и разведки, включает 13 уже открытых месторождений нефти и газа [1].
В связи с активизацией геолого-разведочных работ на арктических территориях и шельфе Карского моря регион переживает новый виток экономического развития [2, 3].
Открытые месторождения и разведываемые территории Проекта представляют широкий спектр примеров залежей углеводородов и продуктивных коллекторов в диапазоне от «сложных» до «очень сложных». Характеристики нефти варьируются от легкой премиальной до высоковязкой и трудноизвлекаемой по одной из основных характеристик: проницаемости.
Суммарный ресурсный потенциал активов превышает 6 млрд т легкой малосернистой нефти. Потенциал поставок по Северному морскому пути (СМП) оценивается до 110 млн т к 2030 г. [1, 4].
Более 50 % запасов и ресурсов нефти сосредоточены в продуктивных пластах со сложным геологическим строением и низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). Ловушки углеводородов представлены преимущественно тектонически и литологически экранированными типами. Структурные варианты также присутствуют, но часто осложнены высокой литологической неоднородностью. Терригенный коллектор, содержащий углеводороды, представлен как рыхло сцементированными, так и уплотненными, высокопроницаемыми и ультранизкопроницаемыми (менее 0,5 мД) породами, при общепринятых критериях для трудноизвлекаемых запасов до 2 мД.
В связи с активизацией геолого-разведочных работ на арктических территориях и шельфе Карского моря регион переживает новый виток экономического развития [2, 3].
Открытые месторождения и разведываемые территории Проекта представляют широкий спектр примеров залежей углеводородов и продуктивных коллекторов в диапазоне от «сложных» до «очень сложных». Характеристики нефти варьируются от легкой премиальной до высоковязкой и трудноизвлекаемой по одной из основных характеристик: проницаемости.
Суммарный ресурсный потенциал активов превышает 6 млрд т легкой малосернистой нефти. Потенциал поставок по Северному морскому пути (СМП) оценивается до 110 млн т к 2030 г. [1, 4].
Более 50 % запасов и ресурсов нефти сосредоточены в продуктивных пластах со сложным геологическим строением и низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). Ловушки углеводородов представлены преимущественно тектонически и литологически экранированными типами. Структурные варианты также присутствуют, но часто осложнены высокой литологической неоднородностью. Терригенный коллектор, содержащий углеводороды, представлен как рыхло сцементированными, так и уплотненными, высокопроницаемыми и ультранизкопроницаемыми (менее 0,5 мД) породами, при общепринятых критериях для трудноизвлекаемых запасов до 2 мД.
В отношении генезиса осадков, слагающих продуктивные горизонты, Проект представляет огромный научный интерес для геологов и геологоразведчиков. Этаж нефтегазоносности по месторождениям достигает четырех километров. В числе продуктивных — пласты от континентальных, переходных, морских отложений до глубоководных сложнопостроенных клиноформных — фондаформ. В разрезе в том числе присутствуют пласты с аномально высоким пластовым давлением.
Сложности наземной и подземной части Проекта, недостаточная эффективность существующих в соседних регионах методик и оборудования, помноженные на уникальные геологические и природные условия, приводят к необходимости поиска и развития новых технологических решений. За период 2020–2022 гг. реализации Проекта специалисты Компании обосновали, апробировали, разработали методы и подходы в работе со сложными запасами, позволяющие сегодня и в перспективе готовить залежи к промышленной разработке в очень сжатые сроки.
Сложности наземной и подземной части Проекта, недостаточная эффективность существующих в соседних регионах методик и оборудования, помноженные на уникальные геологические и природные условия, приводят к необходимости поиска и развития новых технологических решений. За период 2020–2022 гг. реализации Проекта специалисты Компании обосновали, апробировали, разработали методы и подходы в работе со сложными запасами, позволяющие сегодня и в перспективе готовить залежи к промышленной разработке в очень сжатые сроки.
Стадия геолого-разведочных работ
Изучение геологического строения территории запланировано в условиях планомерного покрытия сейсморазведкой 2D и 3D. Для возбуждения сейсмических волн используются вибрационные источники колебаний, которые не причиняют вреда экосистеме.
Максимальные темпы охвата перспективных площадей сейсморазведочными работами обеспечиваются применением современных полевых технологий с одновременным использованием нескольких групп возбуждения: Flip-Flop и Slip-Sweep. Это позволяет за один сезон покрывать площадь до 1 000 км2, что в два-три раза больше по сравнению с традиционными методиками.
В акватории р. Енисей, в том числе на особо охраняемых природных территориях, отработаны речные профили 2D c применением электромагнитных импульсных невзрывных источников. Данные источники обладают хорошими характеристиками генерируемого сейсмического импульса, имеют высокие показатели надежности и безопасности. В отличие от других технологий возбуждения сейсмических колебаний, их выделяет простота обслуживания, наилучшее соотношение цена/качество, низкие эксплуатационные затраты, а также возможность проведения исследований в самых труднодоступных местах и различных поверхностных условиях, в частности в районах рек. По итогам работ получен качественный материал, который позволит уточнить геологическую модель участка.
При обработке и интерпретации полученных данных применяются современные подходы, обеспечивающие высокую степень достоверности прогноза геологических свойств изучаемых объектов: томографическое уточнение скоростной модели среды, синхронная инверсия и др.
Максимальные темпы охвата перспективных площадей сейсморазведочными работами обеспечиваются применением современных полевых технологий с одновременным использованием нескольких групп возбуждения: Flip-Flop и Slip-Sweep. Это позволяет за один сезон покрывать площадь до 1 000 км2, что в два-три раза больше по сравнению с традиционными методиками.
В акватории р. Енисей, в том числе на особо охраняемых природных территориях, отработаны речные профили 2D c применением электромагнитных импульсных невзрывных источников. Данные источники обладают хорошими характеристиками генерируемого сейсмического импульса, имеют высокие показатели надежности и безопасности. В отличие от других технологий возбуждения сейсмических колебаний, их выделяет простота обслуживания, наилучшее соотношение цена/качество, низкие эксплуатационные затраты, а также возможность проведения исследований в самых труднодоступных местах и различных поверхностных условиях, в частности в районах рек. По итогам работ получен качественный материал, который позволит уточнить геологическую модель участка.
При обработке и интерпретации полученных данных применяются современные подходы, обеспечивающие высокую степень достоверности прогноза геологических свойств изучаемых объектов: томографическое уточнение скоростной модели среды, синхронная инверсия и др.
Перспективные объекты залегают на глубинах 3 000–4 000 м и характеризуются аномально высоким пластовым давлением, чередованием глин и коллекторов с толщиной до 1 метра в интервалах активного роста градиента аномальности давления. Данное обстоятельство значительно усложняет процесс первичного вскрытия объекта. Для целей безаварийного бурения необходимо использовать сложную конструкцию скважины и специальные утяжеленные буровые растворы. Состав раствора подбирается таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечивать минимальную проникающую способность в пласт, а с другой стороны, не допускать поступления пластового флюида в ствол скважины. Все это приводит к значительному удорожанию процесса строительства скважины.
Для изучения свойств пласта в каждой скважине традиционно записывается комплекс геофизических исследований (ГИС), на основе которого следуют этапы выделения коллекторов, оценки их свойств, а также обоснование оптимального интервала испытания объекта. Применительно к рассматриваемым объектам дополнительно выполняется запись инновационных методов: лито-сканер и диэлектрик-сканер, что позволяет еще до начала испытания определить насыщение интервалов пласта.
Уже на стадии поисково-оценочных и разведочных работ осуществляется подготовка к эффективной разработке месторождений. В скважинах проводится гидроразрыв пласта (ГРП) и отработка на различных режимах, что позволит повысить точность прогноза работы эксплуатационных скважин.
Для изучения свойств пласта в каждой скважине традиционно записывается комплекс геофизических исследований (ГИС), на основе которого следуют этапы выделения коллекторов, оценки их свойств, а также обоснование оптимального интервала испытания объекта. Применительно к рассматриваемым объектам дополнительно выполняется запись инновационных методов: лито-сканер и диэлектрик-сканер, что позволяет еще до начала испытания определить насыщение интервалов пласта.
Уже на стадии поисково-оценочных и разведочных работ осуществляется подготовка к эффективной разработке месторождений. В скважинах проводится гидроразрыв пласта (ГРП) и отработка на различных режимах, что позволит повысить точность прогноза работы эксплуатационных скважин.
Сервисное обеспечение проекта
му изучению Компания руководствуется главным принципом, основанным на качественных исходных геолого-геофизических данных. В условиях слабой геолого-геофизической изученности арктических регионов, значительного диапазона геологических, технологических неопределенностей получение высокого качества геофизических данных является важной составляющей Проекта.
Основным драйвером Проекта являются клиноформные отложения нижнехетской свиты, характеризующиеся аномально низкими ФЕС и являющиеся объектами ТРИЗ. Это, в свою очередь, накладывает значительные ограничения на информативность стандартных комплексов исследований и достоверность определения подсчетных параметров. В этой связи Компанией запланирована адресная программа исследований высокотехнологичных ГИС и керна (рис. 1).
Специальные методы ГИС на месторождении включают ядерно-магнитный каротаж, импульсный нейтрон-гамма спектрометрический каротаж, многочастотный метод диэлектрической дисперсии, кросс-дипольный акустический каротаж, электрический микроимиджер. Применение расширенного комплекса ГИС позволяет повысить достоверность решения задач литологического расчленения разреза, определения фильтрационно-емкостных свойств коллектора и построения флюидальной модели (общий объем углеводородов, объем остаточных и подвижных флюидов). Более подробно задачи применения специального комплекса ГИС представлены на рисунке 1.
Основным драйвером Проекта являются клиноформные отложения нижнехетской свиты, характеризующиеся аномально низкими ФЕС и являющиеся объектами ТРИЗ. Это, в свою очередь, накладывает значительные ограничения на информативность стандартных комплексов исследований и достоверность определения подсчетных параметров. В этой связи Компанией запланирована адресная программа исследований высокотехнологичных ГИС и керна (рис. 1).
Специальные методы ГИС на месторождении включают ядерно-магнитный каротаж, импульсный нейтрон-гамма спектрометрический каротаж, многочастотный метод диэлектрической дисперсии, кросс-дипольный акустический каротаж, электрический микроимиджер. Применение расширенного комплекса ГИС позволяет повысить достоверность решения задач литологического расчленения разреза, определения фильтрационно-емкостных свойств коллектора и построения флюидальной модели (общий объем углеводородов, объем остаточных и подвижных флюидов). Более подробно задачи применения специального комплекса ГИС представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Матрица подходов к снижению рисков при подготовке месторождения к разработке
Ввиду малоприточности изучаемых пластов до ГРП, с целью подтверждения характера насыщения и получения достоверной величины минерализации пластовых вод на объектах успешно апробированы гидродинамические исследования с применением специализированного (для низкопроницаемых отложений) испытателя пластов на кабеле с фокусированным радиальным зондом.
На проекте широко применяются отечественные высокотехнологичные разработки в области приборов ГИС, которые дают возможность регистрации объемной плотности и водородосодержания в процессе бурения (LWD), а также получения азимутального распределения параметров относительно ствола скважин (имидж) и Корпоративное петрофизическое программное обеспечение для оперативной обработки данных. На рисунке 2
представлен типичный пример геолого-геофизического разреза скважины с записью высокотехнологичных методов ГИС.
На проекте широко применяются отечественные высокотехнологичные разработки в области приборов ГИС, которые дают возможность регистрации объемной плотности и водородосодержания в процессе бурения (LWD), а также получения азимутального распределения параметров относительно ствола скважин (имидж) и Корпоративное петрофизическое программное обеспечение для оперативной обработки данных. На рисунке 2
представлен типичный пример геолого-геофизического разреза скважины с записью высокотехнологичных методов ГИС.
Рис. 2. Пример геолого-геофизического разреза скважины с записью высокотехнологичных методов ГИС
Применение современных высокотехнологичных зондов при проведении исследований ГДК (гидродинамический каротаж) / ОПК (опробователь пластов на кабеле) существенно сокращает время опробования скважин, особенно вскрывающих многопластовые залежи. Широкая номенклатура приборов позволяет проводить исследования в различных геологических условиях, в том числе и в слабопроницаемых коллекторах до ГРП. В последнем случае хорошо себя зарекомендовали фокусированные радиальные зонды, обеспечивающие получение притока из слабоприточных интервалов и его быструю очистку от фильтрата бурового раствора. Эта технология уже успешно применяется на многих месторождениях Компании в различных регионах, в том числе ачимовских отложениях. Опыт проведения таких работ нарабатывается, только за последние годы проведено 1 154 кондиционных заметов притока, из них в низкопроницаемых пластах 71. В настоящий момент разрабатываются методические рекомендации по постановке на государственный баланс запасов категорий В1 и С1 на суше по методам опробования ОПК, что позволит повысить оперативность принятия решений в условиях существенных затрат времени и средств на спускоподъемные операции (СПО) при классическом испытании.
Начиная с 2020 г. в изучаемом регионе пробурено шесть поисково-разведочных скважин с суммарным отбором керна около 600 м, что составляет практически половину от общего объема (1 300 м), полученного за период геолого-разведочных работ с 1990 г.
Начиная с 2020 г. в изучаемом регионе пробурено шесть поисково-разведочных скважин с суммарным отбором керна около 600 м, что составляет практически половину от общего объема (1 300 м), полученного за период геолого-разведочных работ с 1990 г.
Отбор керна из продуктивных пластов-коллекторов и покрышек осуществляется по изолированной технологии с применением современного отечественного оборудования. Это позволяет обеспечить линейный вынос керна на уровне 95–100 % и сохранность свойств горной породы. Таким образом, на практике реализуется высокое качество исходной фактической информации.
Для снятия неопределенностей по отбору представительных проб пластовых флюидов дополнительно, в рамках поисково-разведочного бурения, закладывается комплекс мероприятий по отбору и исследованию изолированного керна с сохраненной насыщенностью. Помимо прочего, технология включает добавление индикаторов проникновения фильтрата бурового раствора в керн (например, флуоресцеин натрия) и анализ поровой воды при вытеснении маслом под высоким давлением с определением химического состава и концентрации индикаторов.
Несмотря на географическое положение и удаленность изучаемых территорий, осуществляется оперативная доставка кернового материала в лабораторные центры
Компании и проведение исследований в кратчайшие сроки.
Для обеспечения наличия исходной информации при подсчете запасов и проектировании разработки сложных коллекторов и ТРИЗ в Компании применяются инновационные технологии исследования керна, специализированное оборудование и аттестованные, зарегистрированные в государственных органах методики исследований, адаптированные к особенностям изучаемых отложений.
Все это в комплексе позволяет оперативно решать поставленные перед лабораторным центром задачи. Например, для построения качественной петрофизической модели пласта-коллектора и дальнейшего подсчета запасов используются кривые капиллярного давления, полученные с применением инновационных лабораторных стендов — индивидуальных капилляриметров, моделирующих условия пласта (рис. 3).
Для снятия неопределенностей по отбору представительных проб пластовых флюидов дополнительно, в рамках поисково-разведочного бурения, закладывается комплекс мероприятий по отбору и исследованию изолированного керна с сохраненной насыщенностью. Помимо прочего, технология включает добавление индикаторов проникновения фильтрата бурового раствора в керн (например, флуоресцеин натрия) и анализ поровой воды при вытеснении маслом под высоким давлением с определением химического состава и концентрации индикаторов.
Несмотря на географическое положение и удаленность изучаемых территорий, осуществляется оперативная доставка кернового материала в лабораторные центры
Компании и проведение исследований в кратчайшие сроки.
Для обеспечения наличия исходной информации при подсчете запасов и проектировании разработки сложных коллекторов и ТРИЗ в Компании применяются инновационные технологии исследования керна, специализированное оборудование и аттестованные, зарегистрированные в государственных органах методики исследований, адаптированные к особенностям изучаемых отложений.
Все это в комплексе позволяет оперативно решать поставленные перед лабораторным центром задачи. Например, для построения качественной петрофизической модели пласта-коллектора и дальнейшего подсчета запасов используются кривые капиллярного давления, полученные с применением инновационных лабораторных стендов — индивидуальных капилляриметров, моделирующих условия пласта (рис. 3).
Рис. 3. Лабораторный стенд по определению кривых капиллярного давления в термобарических условиях
Важное значение при реализации Проекта имеет уточнение составов и свойств нефти и газа, насыщающих продуктивные пласты. Для проведения исследований в Компании разработаны специальные процедуры оценки качества и расширенного комплекса исследований отобранных проб, которые позволяют с высокой степенью достоверности определять характеристики пластовых флюидов.
При испытании новых разведочных объектов в открытом стволе впервые были отобраны глубинные пробы нефти, что позволило поинтервально определить тип пластового флюида (нефть, газ, вода), его свойства, а также детальный компонентный состав.
Изучение таких проб проводилось в лабораторных центрах Компании на самом современном исследовательском оборудовании (рис. 4), которое дает возможность изучать пластовые углеводородные флюиды при крайне высоких давлениях (выше 60 МПа) и температурах (около 100 °С). Это позволяет в условиях аномальных свойств пластов достоверно оценивать фазовое состояние углеводородных систем (т.е. определять нефтяной объект или газовый), а также изучать их фазовое поведение при снижении давления. Полученные результаты позволяют оценить, какие процессы будут происходить в пластовых условиях в ходе длительной эксплуатации месторождения.
При испытании новых разведочных объектов в открытом стволе впервые были отобраны глубинные пробы нефти, что позволило поинтервально определить тип пластового флюида (нефть, газ, вода), его свойства, а также детальный компонентный состав.
Изучение таких проб проводилось в лабораторных центрах Компании на самом современном исследовательском оборудовании (рис. 4), которое дает возможность изучать пластовые углеводородные флюиды при крайне высоких давлениях (выше 60 МПа) и температурах (около 100 °С). Это позволяет в условиях аномальных свойств пластов достоверно оценивать фазовое состояние углеводородных систем (т.е. определять нефтяной объект или газовый), а также изучать их фазовое поведение при снижении давления. Полученные результаты позволяют оценить, какие процессы будут происходить в пластовых условиях в ходе длительной эксплуатации месторождения.
Рис. 4. Лабораторный стенд по определению
PVT-свойств проб пластовых флюидов
PVT-свойств проб пластовых флюидов
Проведенные исследования позволили уточнить подсчетные параметры пластовой нефти и оценить дифференциацию свойств пластового флюида по отдельным пластам. Вся полученная информация ложится в основу проектирования систем добычи, транспорта и переработки продукции и существенно влияет на эффективность работ по Проекту.
Результаты ГРР, привлечение специализированных методов промысловой геофизики для изучения ТРИЗ, исследований керна и пластовых флюидов позволяют взвешенно подходить к освоению запасов и обоснованию оптимальных систем воздействия.
Результаты ГРР, привлечение специализированных методов промысловой геофизики для изучения ТРИЗ, исследований керна и пластовых флюидов позволяют взвешенно подходить к освоению запасов и обоснованию оптимальных систем воздействия.
Технологии разработки
C целью эффективного, оперативного и экологичного ввода запасов углеводородного сырья (УВС) низкопроницаемых коллекторов в промышленную разработку необходима апробация проектных решений на участках опытно-промышленных работ (ОПР). Задачи определения оптимальной технологии разработки в условиях ускоренного ввода актива в разработку диктуют необходимость усложнения программы ОПР, применения обширного комплекса технологий и исследований с учетом геологических особенностей участков.
При этом геологические и технологические риски по ускоренному вводу снимаются детальной программой доразведки, включающей подходы, апробированные на этапе поисково-разведочного бурения, и применение принципа «от простого к сложному» при реализации работ.
С целью определения оптимальной технологии разработки на участках ОПР предлагается поэтапное усложнение конструкции скважин от наклонно направленных (ННС)
до многозабойных (МЗС), увеличение протяженности горизонтального участка
от 500 до 1 500 м (ограничившись существующим на сегодняшний день технологическим фактором), вариативность по плотности сетки скважин, апробация различных технологий ГРП / МГРП (многостадийного ГРП). Размещение скважин осуществляется с учетом геологических рисков и оптимальной траектории бурения. Концептуальные примеры проектирования подобных участков опытных работ приведены на рисунке 5.
При этом геологические и технологические риски по ускоренному вводу снимаются детальной программой доразведки, включающей подходы, апробированные на этапе поисково-разведочного бурения, и применение принципа «от простого к сложному» при реализации работ.
С целью определения оптимальной технологии разработки на участках ОПР предлагается поэтапное усложнение конструкции скважин от наклонно направленных (ННС)
до многозабойных (МЗС), увеличение протяженности горизонтального участка
от 500 до 1 500 м (ограничившись существующим на сегодняшний день технологическим фактором), вариативность по плотности сетки скважин, апробация различных технологий ГРП / МГРП (многостадийного ГРП). Размещение скважин осуществляется с учетом геологических рисков и оптимальной траектории бурения. Концептуальные примеры проектирования подобных участков опытных работ приведены на рисунке 5.
Рис. 5. Концептуальное представление участков ОПР
К контролю за разработкой в таких условиях предъявляются особые требования. Мероприятия включают в себя микросейсмический мониторинг (МСМ) для оценки азимута распространения трещин МГРП, контроль высоты трещины ГРП в ННС, определение профиля притока с целью оценки эффективности конструкции протяженных горизонтальных скважин (ГС) с МГРП с использованием байпасных систем Y-tool и альтернативного метода контроля притока с закачкой маркированного проппанта.
Обоснование агента воздействия
Согласно практике разработки низкопроницаемых коллекторов добыча УВ осуществляется с организацией системы поддержания пластового давления (ППД) путем закачки воды. В различных зонах коллектора эффективность заводнения может существенно отличаться в зависимости от коэффициента расчлененности и проницаемости.
С целью поиска эффективных технологий разработки Компанией прорабатываются различные агенты воздействия, включая закачку попутного газа, СО2. При условии возможности организации в пласте режима смешивающегося вытеснения, на границе нефть/газ, в результате массообменных процессов обеспечивается снижение межфазного натяжения. По предварительным расчетам, применение газового воздействия с использованием ПНГ (попутного нефтяного газа) / СО2 позволит снизить вязкость, коэффициент остаточной нефтенасыщенности, увеличить объем подвижных запасов.
Для изучения физических основ, эффективности газовых методов сегодня проводятся современные лабораторные исследования с реализацией пилотных работ на ряде участков в периметре Проекта.
С целью поиска эффективных технологий разработки Компанией прорабатываются различные агенты воздействия, включая закачку попутного газа, СО2. При условии возможности организации в пласте режима смешивающегося вытеснения, на границе нефть/газ, в результате массообменных процессов обеспечивается снижение межфазного натяжения. По предварительным расчетам, применение газового воздействия с использованием ПНГ (попутного нефтяного газа) / СО2 позволит снизить вязкость, коэффициент остаточной нефтенасыщенности, увеличить объем подвижных запасов.
Для изучения физических основ, эффективности газовых методов сегодня проводятся современные лабораторные исследования с реализацией пилотных работ на ряде участков в периметре Проекта.
Гидравлический разрыв пласта и геомеханическое моделирование
Как показывает современная практика, применение ГРП является основной технологией разработки низкопроницаемых коллекторов. Таким образом, одной из ключевых задач на этапе ОПР является апробация и последующее развитие технологий ГРП.
На участках ОПР предлагается тестирование спектра технологий ГРП:
• вариации типов гелей и скоростей закачки (гуаровые гели, гибридные закачки, низковязкие жидкости);
• технологии с созданием проводящих каналов в проппантной пачке;
• технология Zipper Frac для создания разветвленной сети трещин ГРП [5].
Геометрия и характер создаваемых трещин зависят от упругих характеристик пород и разницы горизонтальных напряжений, поэтому важным аспектом достижения поставленных задач является привлечение геомеханического моделирования на этапе поисково-разведочного бурения с планированием полного перечня исследований.
С этой целью на первых скважинах проведен полный комплекс исследований для геомеханического моделирования, включающий кросс-дипольный широкополосный акустический каротаж до и после ГРП для контроля высоты трещины, гидродинамический каротаж для калибровки профиля поровых давлений, стресс-тесты для определения давления разрыва и смыкания трещин, механические и акустические исследования кернового материала. Упрощенная схема исследований при отработке технологии ГРП в вертикальной скважине представлена на рисунке 6 [6].
На участках ОПР предлагается тестирование спектра технологий ГРП:
• вариации типов гелей и скоростей закачки (гуаровые гели, гибридные закачки, низковязкие жидкости);
• технологии с созданием проводящих каналов в проппантной пачке;
• технология Zipper Frac для создания разветвленной сети трещин ГРП [5].
Геометрия и характер создаваемых трещин зависят от упругих характеристик пород и разницы горизонтальных напряжений, поэтому важным аспектом достижения поставленных задач является привлечение геомеханического моделирования на этапе поисково-разведочного бурения с планированием полного перечня исследований.
С этой целью на первых скважинах проведен полный комплекс исследований для геомеханического моделирования, включающий кросс-дипольный широкополосный акустический каротаж до и после ГРП для контроля высоты трещины, гидродинамический каротаж для калибровки профиля поровых давлений, стресс-тесты для определения давления разрыва и смыкания трещин, механические и акустические исследования кернового материала. Упрощенная схема исследований при отработке технологии ГРП в вертикальной скважине представлена на рисунке 6 [6].
Рис. 6. Схема исследований при отработке технологии ГРП в вертикальной скважине
Кроме того, бурение скважин на залежах Проекта осложняется большими глубинами, наличием зон аномально высокого пластового давления и интервалов несовместимого бурения в разрезе. Данные обстоятельства требуют индивидуального подхода к проектированию конструкций скважин, реализации дополнительных исследований для калибровки порового давления, градиентов начала поглощения и разрыва породы.
По результатам проведенных исследований строится 1D геомеханическая модель, откалиброванная на скважинные данные (пластовые давления и давления закрытия трещины), лабораторные исследования керна. Результаты геомеханического моделирования применяются для составления дизайнов ГРП, подбора плотности бурового раствора, выбора конструкции скважины, уточнения интервалов проводки горизонтальных скважин.
С учетом вышеперечисленного эффективная разработка трудноизвлекаемых запасов требует тщательного планирования, формирования новых концепций и привлечения современных инновационных технологий. Применение полного комплекса исследований уже на этапе геолого-разведочных и опытно-промышленных работ делает возможным подготовку к освоению таких залежей в кратчайшие сроки. По результатам доизучения построены комплексные геологические, петрофизические и геомеханические модели, позволяющие реализовать адресный подход к проектированию разработки. Сложность рассматриваемых объектов потенциально потребует внедрения различных систем воздействия на пласт. Прорабатывается блочный подход к проектированию инфраструктуры в зависимости от геологических условий каждой конкретной зоны освоения, позволяющий значительно повысить мобильность решений.
По результатам проведенных исследований строится 1D геомеханическая модель, откалиброванная на скважинные данные (пластовые давления и давления закрытия трещины), лабораторные исследования керна. Результаты геомеханического моделирования применяются для составления дизайнов ГРП, подбора плотности бурового раствора, выбора конструкции скважины, уточнения интервалов проводки горизонтальных скважин.
С учетом вышеперечисленного эффективная разработка трудноизвлекаемых запасов требует тщательного планирования, формирования новых концепций и привлечения современных инновационных технологий. Применение полного комплекса исследований уже на этапе геолого-разведочных и опытно-промышленных работ делает возможным подготовку к освоению таких залежей в кратчайшие сроки. По результатам доизучения построены комплексные геологические, петрофизические и геомеханические модели, позволяющие реализовать адресный подход к проектированию разработки. Сложность рассматриваемых объектов потенциально потребует внедрения различных систем воздействия на пласт. Прорабатывается блочный подход к проектированию инфраструктуры в зависимости от геологических условий каждой конкретной зоны освоения, позволяющий значительно повысить мобильность решений.
Организация временного подземного хранилища нефти
В связи с необходимостью рационального использования углеводородов, добытых в период строительства инфраструктуры внешнего транспорта, Компанией предприняты шаги по созданию временного подземного хранилища нефти (ВПХН), что в условиях территориальной удаленности и сезонной доступности промысла позволит выполнять ОПР по оценке добычного потенциала залежей ТРИЗ безопасно и экологично.
В связи с отсутствием в РФ опыта аналогичных работ, Компания взаимодействует с государственными органами по вопросам подготовки необходимой научно-методической и нормативно-технологической документации. В настоящее время экспертной комиссией ФАН Роснедра согласованы проекты геологического изучения недр для оценки пригодности участков недр для строительства и эксплуатации ВПХН. Работы ориентированы на поэтапное выполнение промысловой программы изучения с параллельной разработкой нормативно-регламентирующей законодательной базы, регламентирующей процесс создания подземных хранилищ нефти.
Сегодня, на основании имеющейся геолого-промысловой информации и исследований по району работ, обоснованы объекты для размещения УВ, выполнено геолого-
гидродинамическое и геомеханическое моделирование по определению технологических параметров ВПХН для безопасного ведения работ, предложены мероприятия по предупреждению возможного негативного воздействия на окружающую среду.
В связи с отсутствием в РФ опыта аналогичных работ, Компания взаимодействует с государственными органами по вопросам подготовки необходимой научно-методической и нормативно-технологической документации. В настоящее время экспертной комиссией ФАН Роснедра согласованы проекты геологического изучения недр для оценки пригодности участков недр для строительства и эксплуатации ВПХН. Работы ориентированы на поэтапное выполнение промысловой программы изучения с параллельной разработкой нормативно-регламентирующей законодательной базы, регламентирующей процесс создания подземных хранилищ нефти.
Сегодня, на основании имеющейся геолого-промысловой информации и исследований по району работ, обоснованы объекты для размещения УВ, выполнено геолого-
гидродинамическое и геомеханическое моделирование по определению технологических параметров ВПХН для безопасного ведения работ, предложены мероприятия по предупреждению возможного негативного воздействия на окружающую среду.
Инфраструктура
В начальный период освоения актива с целью подготовки нефти для обратной закачки в пласты горных пород на опытных участках предусмотрены мобильные инфраструктурные решения, не требующие длительной процедуры согласования проектной документации. На кустовых площадках ОПР запроектированы мобильные установки подготовки нефти (МУПН) для сепарации скважинной продукции, отделения и очистки воды. Нефть товарного качества с остаточной обводненностью не более 0,5 % очищается от механических примесей и закачивается во временное подземное хранилище нефти. Очищенная пластовая вода на начальном этапе размещается в водоутилизационную скважину посредством блочной насосной станции. Апробация системы ППД планируется к реализации с помощью насосной станции, закачивающей смесь подтоварной воды и адресных объемов из водозаборной скважины. Мобильные решения позволили ускорить подготовку месторождения к опытно-промышленным работам. На сегодняшний день ожидаемое время от начала проектирования до реализации составит менее трех лет.
Одним из ключевых объектов проектных работ является «Порт бухта Север. Приёмо-сдаточный пункт» (далее ПСП), который является конечной точкой нефтепровода «Головная нефтеперекачивающая станция– Порт бухта Север. ПСП» и предназначен для: приема нефти группы месторождений формируемого добычного кластера, её отгрузки на Нефтяной терминал «Порт бухта Север», обеспечения контроля качества нефти в химико-аналитической лаборатории, временного хранения продукции в соответствии с ГОСТ 1510-22 [7].
В процессе согласования проектных решений детально проработана технологическая схема основных объектов обустройства и вспомогательных сооружений, разработана заказная документация для своевременной комплектации материально-техническими ресурсами, а также в полном объёме выполнены работы по линейным объектам.
Одним из ключевых объектов проектных работ является «Порт бухта Север. Приёмо-сдаточный пункт» (далее ПСП), который является конечной точкой нефтепровода «Головная нефтеперекачивающая станция– Порт бухта Север. ПСП» и предназначен для: приема нефти группы месторождений формируемого добычного кластера, её отгрузки на Нефтяной терминал «Порт бухта Север», обеспечения контроля качества нефти в химико-аналитической лаборатории, временного хранения продукции в соответствии с ГОСТ 1510-22 [7].
В процессе согласования проектных решений детально проработана технологическая схема основных объектов обустройства и вспомогательных сооружений, разработана заказная документация для своевременной комплектации материально-техническими ресурсами, а также в полном объёме выполнены работы по линейным объектам.
Сложное геологическое строение рассматриваемых отложений накладывает значительные ограничения на информативность стандартных комплексов исследований и достоверность определения подсчетных параметров. В этой связи Компанией запланирована адресная программа исследований высокотехнологичных ГИС и керна. Применение современных высокотехнологичных зондов при проведении исследований
ГДК / ОПК существенно сокращает время опробования скважин, особенно вскрывающих многопластовые залежи. Для снятия неопределенностей по отбору представительных проб пластовых флюидов дополнительно, в рамках поисково-разведочного бурения, закладывается комплекс мероприятий по отбору и исследованию изолированного керна с сохраненной насыщенностью.
C целью эффективного ввода запасов УВС низкопроницаемых коллекторов в промышленную разработку необходима апробация проектных решений на участках ОПР. Задачи определения оптимальной технологии разработки в условиях ускоренного ввода актива в разработку диктуют необходимость усложнения программы ОПР, применения обширного комплекса технологий и исследований с учетом геологических особенностей участков. Важным аспектом является применение геомеханического моделирования в поддержку разработки низкопроницаемых коллекторов. С этой целью на первых скважинах проведен полный комплекс исследований, включающий кросс-дипольный широкополосный акустический каротаж, стресс-тесты, механические и акустические исследования кернового материала. Результаты геомеханического моделирования применяются для составления дизайнов ГРП, подбора плотности бурового раствора, выбора конструкции скважины, уточнения интервалов проводки горизонтальных скважин.
Рациональное использование углеводородов, добытых в период строительства инфраструктуры внешнего транспорта, достигается путем закачки нефти в подземные хранилища, что делает возможным эффективную и экологически безопасную реализацию ОПР по оценке добычного потенциала ТРИЗ.
ГДК / ОПК существенно сокращает время опробования скважин, особенно вскрывающих многопластовые залежи. Для снятия неопределенностей по отбору представительных проб пластовых флюидов дополнительно, в рамках поисково-разведочного бурения, закладывается комплекс мероприятий по отбору и исследованию изолированного керна с сохраненной насыщенностью.
C целью эффективного ввода запасов УВС низкопроницаемых коллекторов в промышленную разработку необходима апробация проектных решений на участках ОПР. Задачи определения оптимальной технологии разработки в условиях ускоренного ввода актива в разработку диктуют необходимость усложнения программы ОПР, применения обширного комплекса технологий и исследований с учетом геологических особенностей участков. Важным аспектом является применение геомеханического моделирования в поддержку разработки низкопроницаемых коллекторов. С этой целью на первых скважинах проведен полный комплекс исследований, включающий кросс-дипольный широкополосный акустический каротаж, стресс-тесты, механические и акустические исследования кернового материала. Результаты геомеханического моделирования применяются для составления дизайнов ГРП, подбора плотности бурового раствора, выбора конструкции скважины, уточнения интервалов проводки горизонтальных скважин.
Рациональное использование углеводородов, добытых в период строительства инфраструктуры внешнего транспорта, достигается путем закачки нефти в подземные хранилища, что делает возможным эффективную и экологически безопасную реализацию ОПР по оценке добычного потенциала ТРИЗ.
Ключевым фактором успеха реализации любого проекта являются кадры.
ПАО «НК «Роснефть» оперативно сформировала профессиональную команду специалистов, охватывающую весь спектр услуг нефтегазового бизнеса: геолого-разведочные работы, геолого-промысловый анализ и проектирование разработки месторождений, технологии строительства и освоения скважин, концептуальное и детальное проектирование инфраструктуры. Междисциплинарный центр компетенций включает
в себя сотрудников ведущих научно-проектных институтов, в числе которых ООО «ТННЦ», АО «ТомскНИПИнефть», ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть». Ведущую позицию в проекте занимают центральный аппарат управления Компании (г. Москва) и добывающее общество ООО «РН Ванкор» (г. Красноярск), основным логистическим и производственным центром является ООО «Таймырбурсервис» (г. Дудинка). В результате участия в процессах лучших отраслевых специалистов и производственных компаний стало возможным реализовывать сложный нефтегазовый проект с трудноизвлекаемыми запасами, расположенными в Арктической зоне на значительном удалении от объектов инфраструктуры, в сжатые сроки.
ПАО «НК «Роснефть» оперативно сформировала профессиональную команду специалистов, охватывающую весь спектр услуг нефтегазового бизнеса: геолого-разведочные работы, геолого-промысловый анализ и проектирование разработки месторождений, технологии строительства и освоения скважин, концептуальное и детальное проектирование инфраструктуры. Междисциплинарный центр компетенций включает
в себя сотрудников ведущих научно-проектных институтов, в числе которых ООО «ТННЦ», АО «ТомскНИПИнефть», ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть». Ведущую позицию в проекте занимают центральный аппарат управления Компании (г. Москва) и добывающее общество ООО «РН Ванкор» (г. Красноярск), основным логистическим и производственным центром является ООО «Таймырбурсервис» (г. Дудинка). В результате участия в процессах лучших отраслевых специалистов и производственных компаний стало возможным реализовывать сложный нефтегазовый проект с трудноизвлекаемыми запасами, расположенными в Арктической зоне на значительном удалении от объектов инфраструктуры, в сжатые сроки.
1. «Роснефть» начинает строительство нефтетранспортной системы «Восток Ойл». URL: https://www.rosneft.ru/press/news/item/208503 (дата обращения: 09.10.2022).
2. СП Роснефти и ВР открыло крупное газовое месторождение Зиничева на Таймыре. URL: https://neftegaz.ru/news/Geological-exploration (дата обращения: 09.10.2022).
3. «Роснефть» открыла новое месторождение с запасами более 20 млн т нефти. URL: https://www.interfax.ru/business/718673 (дата обращения: 09.10.2022).
4. «ВОСТОК ОЙЛ» Перспектива развития мировой нефтяной отрасли. URL: https://fedpress.ru/projects/east_oil (дата обращения: 09.10.2022).
5. Rafiee M., Soliman M.Y., Pirayesh E. Hydraulic fracturing design and optimization: a modification to zipper frac. SPE Annual technical conference and exhibition, October 8–10, 2012 San Antonio, Texas, USA, SPE-159786-MS. (In Eng).
6. Королев Д.О., Павлов В.А., Анкудинов А.А., Архипов В.Н., Зольников Д.А. Успешное планирование и реализация геомеханического моделирования гидроразрыва пласта в условиях аномально высокого пластового давления // Каротажник. 2021. № 8. С. 157–172.
7. ГОСТ 1510-2022. Межгосударственный стандарт. Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.
Дата введения. 2023-01-01. Российский институт стандартизации, 2022. 70 с.
2. СП Роснефти и ВР открыло крупное газовое месторождение Зиничева на Таймыре. URL: https://neftegaz.ru/news/Geological-exploration (дата обращения: 09.10.2022).
3. «Роснефть» открыла новое месторождение с запасами более 20 млн т нефти. URL: https://www.interfax.ru/business/718673 (дата обращения: 09.10.2022).
4. «ВОСТОК ОЙЛ» Перспектива развития мировой нефтяной отрасли. URL: https://fedpress.ru/projects/east_oil (дата обращения: 09.10.2022).
5. Rafiee M., Soliman M.Y., Pirayesh E. Hydraulic fracturing design and optimization: a modification to zipper frac. SPE Annual technical conference and exhibition, October 8–10, 2012 San Antonio, Texas, USA, SPE-159786-MS. (In Eng).
6. Королев Д.О., Павлов В.А., Анкудинов А.А., Архипов В.Н., Зольников Д.А. Успешное планирование и реализация геомеханического моделирования гидроразрыва пласта в условиях аномально высокого пластового давления // Каротажник. 2021. № 8. С. 157–172.
7. ГОСТ 1510-2022. Межгосударственный стандарт. Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.
Дата введения. 2023-01-01. Российский институт стандартизации, 2022. 70 с.
Аржиловский А.В., Архипов В.Н., Широков А.С., Грандов Д.В.
ООО «Тюменский нефтяной
научный центр», Тюмень, Россия
vnarkhipov@tnnc.rosneft.ru
ООО «Тюменский нефтяной
научный центр», Тюмень, Россия
vnarkhipov@tnnc.rosneft.ru
Материалы и методы
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
УДК и DOI
Применены специализированные методы промысловой геофизики, исследований керна и пластовых флюидов для обеспечения эффективного освоения залежей ТРИЗ. По результатам проведенных исследований построены комплексные геологические, петрофизические и геомеханические модели, позволяющие реализовать адресный подход к проектированию разработки.
трудноизвлекаемые запасы, опытно-промышленные работы, инфраструктура
Аржиловский А.В., Архипов В.Н., Широков А.С., Грандов Д.В. Современные технологии поиска и подготовки к освоению трудноизвлекаемых запасов углеводородов в Арктической зоне // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 8. С. 53–59. DOI: 10.24412/2076-6785-2022-8-53-59
25.11.2022
УДК 622.276
DOI: 10.24412/2076-6785-2022-8-53-59
DOI: 10.24412/2076-6785-2022-8-53-59
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88