USD 103.3837

-0.85

EUR 109.7802

-0.42

Brent 72.2

-0.04

Природный газ 3.088

+0.01

14 мин
1197

Условия залегания нефти баженовской свиты

Проведен анализ данных об условиях залегания нефти баженовской свиты в Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне с использованием информации из базы данных о физико-химических свойствах нефти, созданной и пополняемой в Институте химии нефти СО РАН, и методов статистического и пространственного анализа данных на основе географических информационных систем. Определены средние значения пластовых параметров, характеризующих фильтрационно-емкостные свойства залежей баженовской нефти, как для всей территории распространения, так и для отдельных административных регионов. Для проведения анализа условий залегания баженовской нефти использована выборка объемом 2833 образцов нефти из 127 месторождений. Проведен сравнительный анализ пластовых параметров, оказывающих непосредственное влияние на режим разработки и эффективность используемых технологий извлечения баженовской нефти. Установлено, что большинство залежей баженовской свиты расположено в низкопроницаемых коллекторах на глубинах от 2000 до 4000 м. Представлена цифровая карта размещения месторождений на территории Западно-Сибирского бассейна.

Условия залегания нефти баженовской свиты

В последнее время успехи и перспективы добычи сланцевой нефти в Северной Америке и на других континентах привлекли значительное внимание разработчиков недр к баженовской свите в Западной Сибири [1, 3, 4, 6–8, 11–13, 15, 16].

Ресурсный потенциал баженовской свиты (БС) очень высок (табл. 1), по масштабам нефтеобразования она занимает лидирующее место среди нефтегазоносных территорий России [3, 8].


Трудноизвлекаемые нефти БС в настоящее время рассматриваются как фактор прироста нефтедобычи России в среднесрочной перспективе ввиду истощения запасов традиционной нефти. Баженовская свита распространена в Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне (ЗСНГБ) на территории 1,5 млн км2, отличается высокой степенью неоднородности и особой сложностью геологического строения. Известно [1, 6, 13], что включение в разработку трудноизвлекаемой нефти из сложно построенных коллекторов создает различные технологические и экономические проблемы и усиливает негативное влияние на окружающую среду, увеличивая экологические издержки предприятий нефтяной и нефтехимической отраслей. Решение этих проблем вызывает необходимость изучения особенностей залегания отложений БС Западной Сибири.

Методы и характеристика данных

Методологическую базу исследования представляют статистические методы анализа информации: сравнительный анализ, корреляционно-регрессионный анализ. Для изучения пространственного распределения трудноизвлекаемой нефти применялась созданная в ИХН СО РАН геоинформационная система (ГИС) на базе ArcGis 10.8 «Трудноизвлекаемые нефти мира», перспективная для изучения пространственных, временных, геологических, термобарических, литологических и др. закономерностей условий их залегания на территориях различного масштаба – от континентов до регионального уровня. На основе данной ГИС выявлены и показаны районы локализации трудноизвлекаемой нефти из БС.

Исследования проведены на основе информации из БД по физико-химическим свойствам нефти мира [2, 17], в которой в настоящее время содержатся информационные описания более 45 600 образцов нефти из 7460 месторождений 195 нефтегазоносных бассейнов (НГБ) на разных континентах. Объектом исследования являются месторождения из баженовских отложений на территории Западно-Сибирского (ЗСНГБ) бассейна.

Для проведения исследования особенностей условий залегания нефти (глубина залегания, литологический состав коллекторов, пластовые температура и давление, пористость и проницаемость пород) БС, на основе информации из БД сформированы выборка в количестве 2833 образца из 127 месторождений БС. Расширенный (по сравнению с [14, 18]) перечень этих месторождений с залежами баженовской нефти приведен в табл. 2, в которой дана общая информация о количестве месторождений и числе образцов в БД.

Как видно из табл. 2, большинство месторождений БС составили ханты-мансийские месторождения, доля которых равна почти 70 %, количество месторождений Томской области – более 16 %, доли месторождений ЯНАО и Новосибирской области минимальные – 12 и 2 % соответственно. Однако распределение запасов месторождений БС иное: максимальные запасы сосредоточены в месторождениях ХМАО (89 % запасов всех месторождений), в ЯНАО запасы БС на второй позиции – 10 %, в Томской области – 1 %, информация о запасах месторождений Новосибирской области в БД отсутствует.

Карта-схема расположения месторождений с залежами баженовской нефти на территории Западной Сибири приведена на рисунке 1, из которого видно, что наибольшая часть этих залежей и самые крупные месторождения расположены в центральной части ЗСНГБ на территории Ханты-Мансийского автономного округа


Результаты и обсуждение

Анализ по глубине залегания

По данным [8], залежи баженовской свиты приурочены к коллекторам с относительно большими глубинами залегания. Установлено, что глубокозалегающие нефти (глубина залегания от 4000 до 8000 м) составили малочисленную выборку объемом 23 образца (1,1 %) из Ен-Яхинского, Уренгойского и Комсомольского месторождений ЯНАО. Наибольшее количество (почти 77 %) образцов баженовской нефти залегает в интервале глубины 2000–4000 м, к ним относятся нефти почти всех месторождений Томской области и ЯНАО (13 и 12 месторождений соответственно) и 65 месторождений ХМАО. На глубинах от 1000 до 2000 м залегает 18 % нефти, а выборка для малых глубин, до 1000 м, составила 2 %.

Анализ литологических особенностей

Согласно [3, 4, 8], баженовская свита, распространенная на площади около 1,5 млн км2, отличается высокой степенью литологической неоднородности и сложностью геологического строения с чередованием пластов терригенных пород: песчаников, уплотненных глин (аргиллитов), алевролитов, углистых и слабо битуминозных глин и угольных пластов. По нашим данным, распределение по литологическим характеристикам залежей в среднем следующее: песчаники составили более 56 %, песчано-алевролитовые коллекторы – почти 30 %, аргиллиты – более 7 %, терригены, битуминозные аргиллиты и глины по 3 %, глины – меньше 1 %. В табл. 3 рассмотрен литологический состав коллекторов месторождений БС каждого административного региона.




По данным табл. 3 установлены отличия литологического состава коллекторов БС в разных административных регионах Западной Сибири. Показано, что самый разнообразный минералогический состав коллекторов у месторождений ХМАО, для месторождений ТО установлено наличие только пород аргиллитов и песчаников (табл. 2). В целом песчаники продуктивных пластов месторождений БС на территориях регионов занимают лидирующее положение, их доля составляет от 80 % в Томской области до 45 % в ЯНАО. В ХМАО и ЯНАО большая доля принадлежит песчано-алевролитовым коллекторам – 25 % и 45 % соответственно. В коллекторах ТО и ЯНАО выделяются по количеству аргиллиты, в месторождениях ХМАО в среднем их меньше всего, однако в продуктивных пластах месторождений ХМАО больше всего битуминозных аргиллитов и глин и терригенов.

Анализ данных о пластовых температурах и давлении

Известно [8, 11, 15], что пластовые температура и давление являются одними из наиболее важных характеристик залегания нефти, существенно определяющих свойства нефти. Средние значения пластовых показателей отложений БС представлены в табл. 4.


Как видно из табл. 4, пористость пластов варьируется от 1 до 36 %, проницаемость – от тысячных долей до 13 мкм2, широкий диапазон изменений характерен и для термобарических и пластовых характеристик.

Согласно [8], трудноизвлекаемые нефти характеризуются высокими либо низкими значениями пластовых температур и давления. «Горячие» баженовские нефти (пластовая температура выше 100 °С) характерны для месторождений на территории ХМАО и ЯНАО, где выявлено 184 образца из 30 месторождений, из которых 22 месторождения относятся к ХМАО, 7 – к ЯНАО и месторождение Ломовое, которое находится в Томской области. Самые «горячие» нефти приурочены к Уренгойскому, Салымскому, Пальяновскому и Лемпинскому месторождениям. Нефти БС с низкой пластовой температурой (менее 20 °С) выявлены только на месторождении Ватьеганское (ХМАО). Самая большая выборка БН получена для образцов нефти со средними значениями пластовой температуры от 20 до 99 °С. В этой выборке насчитывается более 1140 образцов из 71 месторождения, 49 из которых находится в ХМАО, по 11 месторождений – в Томской области и ЯНАО.

В табл. 3 отмечены широкие вариации изменения пластового давления, от низкого до аномально высокого. Установлено 100 образцов (11 % от 965 значений в таблице 3.4), залегающих в пластах с высоким давлением (выше 40 МПа), в основном эти образцы из месторождений ЯНАО (Уренгойское, Вынгаяхинское, Ен-Яхинское, Губкинское, Харасавейское и др.). Наибольшее количество баженовской нефти находится в пластах с давлением ниже среднего значения (табл. 3), всего их 614 образцов, что составило 67,5 %.

Для сравнения особенностей залегания нефти БС в разных регионах Западной Сибири в табл. 5 представлены данные о пластовых характеристиках по регионам.

Здесь термобарический коэффициент определяется как отношение пластовой температуры к пластовому давлению. Как видно из табл. 5, приведенные данные показывают заметные изменения пластовых характеристик в среднем при переходе от одного региона к другому. Пласты ТО отличаются самой высокой температурой, что отразилось на значениях термобарического коэффициента, значение которого для пластов ТО оказалось самым высоким. В ЯНАО температура залежей самая низкая и термобарический коэффициент также самый низкий (на 34 % ниже по сравнению с коэффициентом для залежей ТО). Пластовое давление в регионах изменяется в пределах 24–30 МПа. Проницаемость и пористость самые низкие для коллекторов ТО, самые высокие значения – в ЯНАО (проницаемость выше на 42 %, а пористость выше на 20 % по сравнению с данными по ТО).

Проницаемость и пористость пород баженовской свиты

Проницаемость и пористость оказывают непосредственное влияние на режим разработки и используемые технологии извлечения нефти. По проницаемости продуктивные пласты делятся на низкопроницаемые (менее 0,05 мкм2), среднепроницаемые (от 0,05 до 0,5 мкм2) и высокопроницаемые (более 0,5 мкм2). Установлено, что большинство коллекторов БС относится к низкопроницаемым (53,2 %), что определяет нефти из таких залежей как трудноизвлекаемые, 40,4 % – к среднепроницаемым и 6,4 % являются высокопроницаемыми коллекторами.

Как видно из рисунка 2, количество месторождений со среднепроницаемыми коллекторами (рисунок 2б) в 2,7 раз больше, чем месторождений с высокопроницаемыми коллекторами (рисунок 2а).

Так, в Томской области выявлено месторождений со среднепроницаемыми коллекторами – 5 (рисунок 2б), с высокопроницаемыми коллекторами – 2 месторождения (рисунок 2а), в ЯНАО месторождений со среднепроницаемыми коллекторами – 8 (рисунок 2б), с высокопроницаемыми коллекторами – 5 (рисунок 2а), в ХМАО – 27 месторождений со среднепроницаемыми коллекторами (рисунок 2б), и 7 месторождений с высокопроницаемыми коллекторами (рисунок 2а). На рисунке 2б увеличились и зоны размещения данных месторождений.

Выявлено, что в Томской области из 15 месторождений (табл. 2) 40 % месторождений БС обладают высоко- и среднепроницаемыми коллекторами, а низкопроницаемые пласты находятся в 60 % месторождений). В ЯНАО из 14 месторождений БС (табл. 2) 8 месторождений (57 %) имеют высоко- и среднепроницаемые коллекторы. Наибольшая доля месторождений с слабопроницаемыми коллекторами (67 %) относится к ХМАО, где доля месторождения с высоко- и среднепроницаемыми коллекторами составила всего 33 %.

Изучены закономерности распределения пород баженовской свиты по проницаемости (табл. 6). Для всех районов показано, что образцов в интервале проницаемости более 0,5 мкм2 оказалось мало (всего 5 % от всей выборки), большинство составили образцы из месторождений ХМАО. В интервал значений проницаемости от 0,05 до 0,5 мкм2 попало более 40 % образцов выборки, из них всего 8 образцов из Томской области и 113 образцов из ЯНАО, остальные из ХМАО.


Наконец, в выборке 54 % образцов имеют низкую проницаемость (менее 0,5 мкм2), в Томской области таких образцов всего 33, в ЯНАО – 100 образцов, наибольшее количество образцов приходится на ХМАО. В среднем для каждого региона отмечено, что большинство образцов выборок относится к низкопроницаемым коллекторам, а наименьшее количество образцов – к высокопроницаемым коллекторам.

По степени пористости горных пород эффективная емкость коллекторов разделяется на малую (при пористости менее 5 %), среднюю (при пористости от 5 до 15 %) и большую (более 15 %). Установлено, что менее 1 % образцов баженовской нефти приурочено к низкопористым коллекторам (пористость менее 5 %, рисунок 3а), абсолютное большинство БН находится в высокопористых пластах (почти 90 %), в среднепористых коллекторах – менее 10 % (рисунок 3б).

Как видно из рисунка 3, количество месторождений со среднепористыми коллекторами (рисунок 3б) в 12 раз больше, чем месторождений с низкопористыми коллекторами (рисунок 3а), которые (Верхне-Шапшинское, Правдинское и Салымское) находятся только в ХМАО. В ТО (рисунок 3б) находится 4 месторождения со среднепористыми коллекторами (Ломовое, Медвежье, Оленье и Первомайское), в ЯНАО (рисунок 3б) – 10 месторождений, в ХМАО (рисунок 3б) – 22 месторождения. Установлено, что в ТО из 15 месторождений (табл. 2) только 26,7 % месторождений БС обладают среднепористыми коллекторами, а 73,3 % месторождений – высокопористыми коллекторами. Высокая доля (72,8 %) месторождений с высопористыми коллекторами относится к ХМАО, где доля месторождений с низко- и среднепористыми коллекторами составила всего 27,2 %. В ЯНАО из 14 месторождений БС (табл. 2) 71,4 % месторождений имеют среднепористые пласты, доля высокопористых коллекторов составила почти 30 %.


В табл. 7 представлены закономерности распределения пород баженовской свиты для каждого региона по значениям пористости.


Для всех регионов показано, что образцов в интервале пористости менее 5 % оказалось мало, всего 0,5 % всей выборки, большинство составили образцы из месторождений ХМАО (Верхне-Шапшинское, Правдинское, Салымское). В интервал значений пористости от 5 до 15 % попало более 14 % образцов выборки, из них всего 10 образцов из Томской области и 61 образец из ЯНАО, остальные из ХМАО. Наконец, в выборке 85 % образцов имеют высокую пористость (более 15 %), в ТО таких образцов всего 43, в ЯНАО – 277 образцов, наибольшее количество образцов приходится на ХМАО. В среднем для каждого региона отмечено, что большинство образцов находится в высокопористых коллекторах, а наименьшее количество образцов – в низкопористых коллекторах.

В работах [5, 9, 10] проведена типизация коллекторов баженовской свиты в зависимости от пористости и содержания органического углерода в породах, выделено три типа коллекторов с определенными пластовыми свойствами: западно-томский, салымский и усть-тымский. Как показал анализ, месторождения на территории ТО имеют различные типы коллекторов: западно-томский (месторождения Нюрольской впадины и около с. Александровское); салымский (Западно-Квензерское месторождение); усть-тымский (Толпаровское месторождение). На территории Новосибирской области установлен западно-томский тип коллекторов Межовского и Ракитинского месторождений. В ХМАО в большинстве случаев распространены коллекторы салымского типа (юганское скопление месторождений, ряд салымских месторождений, скопление месторождений около г. Сургута и Лангепаса). Западно-томский тип коллекторов установлен в районе Ай-Пимского месторождения.

Выводы

Разработка месторождений с залежами баженовской свиты в настоящее время ведется недостаточно из-за слабой изученности и отсутствия необходимых технологий добычи, а ведь по оценкам специалистов в ней может содержаться до 15 % нефтяных ресурсов Западной Сибири. Для полноценного изучения и реализации ресурсного потенциала баженовской свиты необходима активизация опытных работ и создание полигонов для отработки технологий добычи нефти из сложнопостроенных и низкопроницаемых коллекторов. Так, в Томской области рекомендовано использовать в качестве полигона Еллейский участок и Арчинское месторождение [11]. Минэнерго присвоило статус национального проекту компании «Газпром нефти» – «Создание комплекса отечественных технологий и высокотехнологичного оборудования разработки запасов баженовской свиты». В ХМАО создается технологический центр «Бажен», что будет способствовать применению новых технологических решений разработки и добычи трудноизвлекаемой баженовской нефти.

С использованием информации из базы данных о физико-химических свойствах нефти проведен анализ условий залегания нефти баженовской свиты. Установлено, что большинство залежей расположено в низкопроницаемых коллекторах на глубинах от 2000 до 4000 м. Пластовые температура и давление демонстрируют широкие вариации изменений. Показаны региональные особенности термобарических и коллекторских свойств пород баженовской свиты в Томской области, Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах.

Приведенные в статье результаты исследований (особенности геологических, литологических, термобарических и коллекторских свойств пород БС) важны для оценки ресурсов баженовской свиты, разработки новых технологий поиска и разведки залежей, увеличения нефтеотдачи пластов и могут быть также использованы при усовершенствовании существующих методов и технологий добычи трудноизвлекаемой нефти, что особенно актуально для запасов баженовской свиты Западной Сибири.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИХН СО РАН, финансируемого Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (НИОКТР 121031500048-1).

Литература

1. Prischepa O.M., Nefedov Y.V., Kochneva O.E., Raw material base of hard-to-extract oil reserves of Russia // Periodico Tche Quimica. 2020. No. 17(34). P. 915–924.

2. Yashchenko I.G., Polishchuk Yu. M., Classification of Poorly Recoverable Oils and Analyis of Their Quality Characteristics (Reviews) // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2016. Vol. 52. No. 4, P. 434–444. DOI: 10.1007/s10553-016-0727-9.

3. Баженова Т.К. Оценка ресурсов УВ битуминозных толщ нефтегазоносных бассейнов России // Геология нефти и газа. 2017. № 5. С. 37–50.

4. Брехунцов А.М., Нестеров И.И. (мл.), Нечипорук Л.А. Битуминозные глинистые отложения баженовского горизонта – приоритетный стратегический объект нефтедобычи в Западной Сибири // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014. № 2. http://oilgasjournal.ru/vol_10/brekhuntsov.pdf (дата обращения: 10.01.2024).

5. Гаврилов А.Е., Жуковская Е.А., Тугарова М.А., Остапчук М.А. Целевая классификация пород баженовской свиты (на примере месторождений центральной части Западной Сибири) // Нефтяное хозяйство. 2015. № 12. С. 38–40.

6. Галлямова Д.Х., Шинкевич М.В. Современные вызовы и перспективы развития мирового рынка нефти // Управление устойчивым развитием. 2019. № 2 (21). С. 20–25.

7. Герт А., Гермаханов А., Гончаров И., Прокопьев В., Сысоев Е. Трудноизвлекаемые запасы Томской области // Oil & Gas Journal Russia. 2015. № 7 (95). С. 30–37.

8. Конторович А.Э., Бурштейн Л.М., Казаненков В.А., Конторович В.А., Костырева Е.А., Пономарева Е.В., Рыжкова С.В., Ян П.А. Баженовская свита – главный источник ресурсов нетрадиционной нефти в России // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014. № 2. http://oilgasjournal.ru/vol_10/kontorovich.pdf (дата обращения: 10.01.2024).

9. Конторович А.Э., Родякин С.В., Бурштейн Л.М., Костырева Е.А., Рыжкова С.В., Ян П.А. Пористость и нефтенасыщенность пород баженовской свиты // Геология нефти и газа. 2018. № 5. С. 61–73. DOI: 10.31087/0016-7894-2018-5-61-73.

10. Конторович А.Э., Ян П.А., Замирайлова А.Г., Костырева Е.А., Эдер В.Г. Классификация пород баженовской свиты // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 11. С. 2034–2043. DOI: 10.15372/GiG20161106.

11. Коровина Т.А., Кропотова Е.П., Гультяев С.В., Крицкий И.Л., Шадрина С.В. Генетические аспекты формирования баженовской свиты и критерии прогноза ее промышленной продуктивности // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014. № 2. http://oilgasjournal.ru/vol_10/korovina.pdf (дата обращения: 10.01.2024).

12. Ларионова Е.И., Чинаева Т.И., Шпаковская Е.П. Анализ развития нефтегазового сектора в современных условиях // Статистика и экономика. 2019. Т. 16. № 6. С. 29–36. DOI: http://dx.doi.org/10.21686/2500-3925-2019-6-29-36.

13. Прищепа О.М. Состояние сырьевой базы и добычи трудноизвлекаемых запасов нефти в России // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2019. № 5 (168). С. 14–20.

14. Соболева Е.В. Формирование состава нефти пласта Ю0 баженовской свиты Салымского месторождения // Георесурсы. 2017. Спецвыпуск. Ч. 2. С. 144–154. DOI: http://doi.org/10.18599/grs.19.15.

15. Стрижнев К.В., Литвин В.Т. Возможность применения технологии интенсификации добычи нефти для коллекторов баженовской свиты // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014. № 2. http://oilgasjournal.ru/vol_10/strizhnev.pdf (дата обращения: 10.01.2024).

16. Шпуров И.В., Растрогин А.Е., Браткова В.Г. О проблеме освоения трудноизвлекаемых запасов нефти Западной Сибири // Нефтяное хозяйство. 2014. № 12. С. 95–97.

17. Ященко И.Г., Полищук Ю.М. Трудноизвлекаемые нефти: физико-химические свойства и закономерности размещения / Под ред. А.А. Новикова. Томск: В–Спектр. 2014. 154 с.

18. Ященко И.Г., Полищук Ю.М., Козин Е.С. Трудноизвлекаемые нефти: классификация и анализ качественных особенностей // Oil & Gas Journal Russia. 2015. № 11. С. 65–70.



Статья «Условия залегания нефти баженовской свиты » опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№2, 2024)

Авторы:
Комментарии

Читайте также