Понятие зоны нефтегазонакопления

ЛЕКЦИЯ 6

Зоны нефтегазонакопления

Существенное повышение эффективности поисков УВ может быть достигнуто изучением не только традиционных локальных антиклинальных структур, но и изучением локальных неантиклинальных объектов не самих по себе, а как составных частей систем – зон нефтегазонакопления (ЗНГН).

ЗНГН – определенная система ловушек, которая служит объектом поисковых работ.

Нефтегазоносные зоны (НГЗ), приуроченные к поднятиям, могут точно совпадать с ЗНГН, которые часто выделяются в пределах всего осадочного чехла. Но, чаще, эти зоны не совпадают; отклонение тем сильнее, чем больше влияние свойств пород на размещение залежей в конкретных интервалах разреза.

Обычно ЗНГН выделяются в нефтегазоносных комплексах (НГК) – мощных и относительно гидродинамически изолированных толщах осадочных пород, характеризующихся единством условий нефтегазонакопления.

В некоторых НГБ интервал разреза, включающего ЗНГН, может возрастать и достигать (захватывать) не только базальные горизонты чехла, но и породы фундамента. В других НГБ ЗНГН может сужаться до одного продуктивного пласта.

В США поисковым региональным объектом является часть продуктивного разреза, приуроченная к однородному резервуару, перекрытому надежной покрышкой, с однородными флюидными и инженерными условиями, примыкающая к области генерации в период миграции из последней.

В перспективном разрезе может оказаться несколько этих самых частей, не совпадающих друг с другом по площади и в разрезе. Поэтому точное изображение ЗНГН возможно только на отдельных картах отдельных нефтегазоносных толщ в изученном разрезе. На сводных же картах неминуемо выделяются отдельные пятна и полосы причудливых очертаний, ограничивающие площади нефтегазонакопления во всем осадочном чехле. Последние и следует рассматривать как крупнейшие ЗНГН.

Формированию ЗНГН как таковых способствует определенное дифференцированное (ступенчатое) расположение различных блоков земной коры друг относительно друга, сложившееся в эпоху активной работы очага нефте- и газообразования (ОНГО).

ЗНГН соответствуют определенной системе ловушек, в качестве которой могут быть выделены:

· группа поднятий;

· зона регионального стратиграфического несогласия, связанная с длительными размывами и включающая серию срезанных эрозией проницаемых пластов, перекрытых покрышками;

· зона регионального литологического выклинивания, связанная со сменой песчаной формации краевого прогиба песчано-глинистой платформенной формацией и также включающая серию выклинивающихся проницаемых тел;

· зона повышенной песчанитости (речные отложения);

· группа палеоподнятий, позднее расформированных (погребенных);

· приразломная зона, сопровождающаюся интенсивными трещиноватостью и выщелачиванием;

· газогидратная и подгидратная (криогенная) зона;

· зона на перегибе крутой моноклинали, где мощный инфильтрационный поток создает региональный гидродинаический барьер.

Возможно обнаружение неизвестных нам экранированных коллекторских систем, физическое состояние которых благоприятно для аккумуляции УВ. Каждая система характеризуется преобладанием ловушек определенного типа.

Не всякая система ловушек является ЗНГН. Наличие залежей нефти и газа определяются этапами: генерации, миграции, аккумуляции и консервации (сохранности).

Однако поскольку выделение ЗНГН производится только в пределах перспективных территорий, два первых этапа можно не рассматривать. Тогда степень обогащенности ЗНГН относительно смежных территорий и характер распределения залежей определяются исключительно условиями аккумуляции и сохранностью залежей в ходе последующей истории развития территории.

Если систему ловушек характеризует неоднородность пород по физическим параметрам (пористости и проницаемости), то механизм аккумуляции определяется свойствами заключенных в поровом пространстве флюидов.

Газы угольных бассейнов.

Тяжелые нефти

Тяжелые (ρ>0,904 г/см³) вязкие и высоковязкие (>30 мПа-с) нефти занимают особое место среди нетрадиционных источников УВ. Скопления их наиболее хорошо изучены методами нефтегазовой геологии вплоть до эксплуатационного бурения и промышленной разработки, а запасы во многих залежах оценены по высоким (A+B+C₁) категориям. Промышленные запасы тяжелых нефтей (ТН), достигающие в сумме нескольких млрд. т, выявлены во всех основных НГП Российской Федерации с падающей добычей нефти - Тимано-Печорской (16,6% от общих запасов), Волго-Уральской (26%) и Западно-Сибирской (54%). Значительные запасы (3%) имеются также в районах Северного Предкавказья и Сахалина. Существенны и общие ресурсы (запасы + прогнозные ресурсы) ТН в этих регионах, достигающие нескольких десятков млрд. т. [].

Всего в России в настоящее время открыто 480 месторождений ТН, из которых по величине запасов 1 уникальное (Русское в Западной Сибири), 5 крупнейших, 4 крупных, остальные - средние и мелкие.

Месторождения расположены в широком диапазоне глубин - от 180 до 3900 м. Температура в их пределах составляет 6-65°С, пластовое давление - 1,1-35 МПа. Большинство месторождений приурочено к антиклинальным структурам. Как правило, они многопластовые. Высота залежей - от нескольких метров до первых сотен метров.

Как и для обычных нефтей, характерна высокая степень концентрации запасов в крупных и крупнейших месторождениях. В них, в Западно-Сибирской НГП сосредоточено 90,5% запасов ТН этой провинции, Тимано-Печорской -70,5%. Волго-Уральской - 31,9%, в Северном Предкавказье - 52%, на Сахалине - 38%. Подобная закономерность характерна и для всей РФ - 72%. Основные запасы ТН сосредоточены на глубинах менее 1,5 км в 1-2 залежах крупных и крупнейших месторождений. Подобная асимметрия вызвана развитием исключительно терригенных коллекторов в Западной Сибири и Сахалинской области. В остальных НГП коллекторы - терригенные и карбонатные, и запасы распределены в них примерно поровну [].

В фазовом отношении большинство залежей ТН являются чисто нефтяными. Исключение представляет Западная Сибирь, где почти все залежи (около 90% запасов) относятся к категории нефтегазовых или газовых с нефтяной оторочкой. В газе наиболее погруженных залежей отмечается присутствие конденсата, в то время как газ менее глубоких залежей преимущественно метановый "сухой".

Степень освоения месторождений ТН наиболее высокая в Краснодарском крае и Сахалинской области, где накопленная добыча ТН составляет 66-72% извлекаемых запасов. Соответственно, накопленная добыча по месторождениям Волго-Уральской НГП - 22%, Тимано-Печорской НГП - 15%, Западно-Сибирской НГП — 3%. Максимальная освоенность отмечается в тех регионах, где больше всего выработаны запасы легких и менее вязких нефтей [].

Качество запасов ТН в целом таково, что они могут эффективно осваиваться при современном уровне технологий их добычи [Егор Арч Степ Норвегия].

В первую очередь это относится к относительно легким нефтям с плотностью до 0,934 г/см и вязкостью до 30-50 мПа-с. Но не менее перспективны и более тяжелые и вязкие нефти.

Экономический эффект использования ТН будет определяться не только стоимостью освоения месторождений, добычи и транспортировки нефти, но и качеством самих нефтей и глубиной их промышленной переработки, в том числе переработки на месте получения. Чем глубже переработка, тем шире спектр получаемых продуктов и меньше величина отходов, используемых обычно как котельное топливо. ТН - комплексное полезное ископаемое. Только из этих нефтей получают продукты со специфическими свойствами, такие, как различные высококачественные масла и как нефтяной кокс, используемый в цветной металлургии и атомной промышленности, а также сырье для нефтехимических производств. Из них возможно извлечение в промышленных масштабах ванадия, никеля и других металлов. И все это при том, что из ТН может быть получен весь набор продуктов, типичных для обычных нефтей.

Анализ распространения ТН, их запасов и качества запасов позволил наметить основные объекты для освоения и оценить возможный уровень добычи ТН [].

В Тимано-Печорской НГП основные запасы TH сосредоточены в Тиманской, Печоро-Колвинской, Хорейверской и Варандей-Адзьвинской нефтегазоносных областях. Продолжается освоение крупных по извлекаемым запасам ТН Усинского и Ярегского месторождений.

В Волго-Уральской НГП основные запасы ТН сосредоточены в Верхнекамской, Южно-Татарской и Мелекесской НО.

В Западно-Сибирской НГП основные запасы ТН сосредоточены в Пур-Тазовской, Надым-Пурской и Среднеобской ИГО. Качество запасов этих НГО различно. В Среднеобской НГО развиты в нефтяных оторочках ТН с низкой вязкостью, а их месторождения (Федоровское, Лянторское, Вачимское, Быстринское) разрабатываются на основе технологий, принятых для обычных нефтей. На севере НГП распространены, в основном, высоковязкие ТН. Качество их запасов ниже, но запасы огромны. В качестве первоочередного объекта освоения намечено уникальное Русское месторождение, самое крупное по геологическим запасам ТН в РФ. В ближайшей перспективе в этой провинции возможно дальнейшее освоение месторождений ТН Широтного Приобья (Федоровского, Оленьего, Ново-Аганского) и подготовка к освоению других крупнейших месторождений на севере - Северо-Комсомольского, Тазовского, Ван-Еганского и др. При внедрении передовых технологий разработки общие запасы месторождений Западно-Сибирской НГП могут обеспечить годовую добычу более 100 млн. т ТН.

Газы угольных бассейнов

На территории России выделяется 24 угольных бассейна, порядка 20 угленосных площадей и районов, а также множество отдельных угольных месторождений. Большинство из них газоносны. Объемы выделяющегося газа при разработке угля в крупных углепромышленных регионах достаточно велики, чтобы, по крайней мере частично покрыть их потребности в газе, Так например, ежегодный ввоз природного газа в Кемеровскую область составляет ~ 1.5 млрд. м³, а ежегодное выделение УВ газов при разработке Кузнецкого бассейна - 2,0 млрд. м³, в т.ч. 0,17 млрд. м³ отсасывается дегазационными системами. На каждую тонну добычи угля в России в среднем выделяется 20 м³ метана []. В 2009 г. впервые в России началась промышленная утилизация углеметана в Кемеровской области.

Газоносность углей, по-сути дела метаноносность (по составу газ преимущественно метановый, сухой); в ряде бассейнов достигает 30-40 м³/т (Печорский, Кузнецкий и др.). Отличительной особенностью угольного газа является форма его содержания - преимущественно сорбционная в монолитных угольных пластах, и свободная в зонах трещиноватости угольных пластов и во вмещающих породах. Высокие содержания газа в угольных бассейнах, с одной стороны - причина аварий при отработке угля, а с другой - представляют собой существенный резерв газового сырья для промышленности, особенно в энергодефицитных регионах. Многократное чередование в разрезе и по площади продуктивных отложений различных форм содержания газа, предопределяющих различия в технологиях его добычи - фактор, создающий трудности в освоении угольных газов.

Прогнозные ресурсы газа в угольных пластах подсчитанные по 18 угольным бассейнам в пределах глубин оценки запасов и ресурсов углей (< 1800 м) и составляют в сумме около 45 трлн. м', при колебаниях от единиц млрд. м³ (Угловский, Аркагалинский, Кизеловский, Челябинский) до 13-26 трлн. м³ (Кузнецкий, Тунгусский). Оценка ресурсов газов в свободных газовых скоплениях выполнена только по двум бассейнам - Печорскому и Кузнецкому, и составила в сумме ~ 120 млрд. м³. Около 90% всех общих ресурсов приходится на категорию Д₂. Однако по отдельным бассейнам долевое участие ресурсов более высоких категорий может составлять 50-70% (Минусинский, Улугхемский, Кизеловский и др.), что связано с превышением запасов углей над ресурсами в этих бассейнах. Наиболее богатыми регионами России по ресурсам угольных газов являются Восточная и Западная Сибирь ~ 58 и 29%, соответственно, от общего объема ресурсов, в то время как в Европейской части сосредоточено не более 4% [] .

Угольные газы по своим качественным и количественным характеристикам ничем не уступают УВ газам традиционных месторождений.

В настоящее время в более чем 3 тысячах угольных шахтах мира выделяется около 40 млрд. м³ метана в год, из которых в -500 шахтах каптируется около 5.5 млрд. м³/год, а утилизируется - 2.3 млрд.м³. Мировой опыт утилизации угольного газа свидетельствует о перспективности и экономической целесообразности вовлечения его в местный топливный баланс. В 12 странах мира каптируемый газ рассматривают как попутное полезное ископаемое, а в отдельных странах - как самостоятельное (США). В первом случае себестоимость его разработки не превышает себестоимости добычи традиционного газа, во втором - несколько выше (в 1.3-1.5 раз).

В России метан из угленосных толщ извлекается в объеме 1.2 млрд. м³ /год различными системами дегазации на полях 132 действующих шахт. Утилизируется он в двух бассейнах - Печорском и Кузнецком в количестве 100-150- млн. м³/год. Разработаны технологии, позволяющие рентабельно извлекать и выгодно использовать газ из угленосных толщ.

Наиболее перспективными для разработки газа являются Печорский и Кузнецкий каменноугольные бассейны, где для этого уже выполнено технико-экономическое обоснование и есть положительный опыт добычи газа. Кроме того, попутная добыча газа возможна в ряде дальневосточных бассейнов - Партизанском, Угловском, Сахалинском. Тунгусский и Ленский бассейны представляют собой крупные резервы газового сырья в будущем.

В целом нетрадиционные ресурсы УВ представляют резерв возможностей расширения сырьевой базы нефти и газа в России, особенно для провинций с истощенными запасами, но они нуждаются в целенаправленных исследованиях и, главное, в разработке новых принципов теории и практики, как их выявления, так и разведки и добычи [].

ЛЕКЦИЯ 6

Зоны нефтегазонакопления

Понятие зоны нефтегазонакопления