Продуктивный горизонт

Введение

Нефтяные залежи, приуроченные к терригенным и карбонатным коллекторам, занимают достаточно обширные площади. Площадь нефтеносности может изменяться от нескольких квадратных километров до десятков, сотен и даже тысяч квадратных километров. Толщина продуктивных отложений может варьировать от нескольких метров до десятков метров. В результате нефтяная залежь или месторождение образуют в толще осадочных пород тело, в котором объемы продуктивных нефтеносных отложений измеряются миллионами и миллиардами кубических метров. Как правило, при расчленении и корреляции геологического разреза определенный комплекс пород, к которому приурочены продуктивные отложения, выделяется в самостоятельную стратиграфическую единицу, именуемую горизонтом. Точное определение этого понятия дано в третьем издании «Большой Советской Энциклопедии»: «Горизонт в геологии, местное стратиграфическое подразделение.., включающее одновозрастные породы разного литологического состава… Иногда термином «горизонт», обозначают пачку слоев небольшой толщины с характерными литологическими и палеонтологическими признаками…».В отличие от горизонта «пласт, слой, геологическое тело – основная форма залегания осадочных пород, отражающая их последовательное отложение. Имеет более или менее однородный состав…». Таким образом, продуктивный горизонт слагается из нескольких пластов различного литологического состава. Отмеченное различие является очень важным при изучении вопросов неоднородности продуктивных пластов, и об этом различии всегда следует помнить.

 

 

Продуктивный горизонт.

Геологический профильный разрез горизонта ДI Минибаевской площади Ромашкинского месторождения: 1 – песчаник; 2 – алевролиты; 3 – глины, аргиллиты; 4 – известняки

 

Очень часто в специальной литературе по разработке неф- тяных месторождений понятия горизонт и пласт отождествляют. Например, говорят: пласт Д1 Туймазинского месторождения; пласт Д 1 Ромашкинского месторождения и т.д. Правильнее и точнее говорить – горизонт Д 1. Известно, что горизонт Д1 Туймазинского месторождения состоит из трех песчаных пластов, разделенных на большей части площади глинистыми пластами.Горизонт Д1 Ромашкинского месторождения состоит из семи песчаных пластов, также разделенных глинистыми пластами на большей части площади (рис. 1.1). В подавляющей части случаев именно продуктивный горизонт, а не пласт, является самостоятельным объектом разработки. Поэтому при изучении вопросов неоднородности объектом исследования следует считать продуктивный горизонт. Как уже отмечалось, продуктивный горизонт может включать в себя породы различного литологического состава. Это означает, что в случае терригенных коллекторов продуктивный пласт может состоять из песчаников, аргиллитов, глин, алевролитов, углистых сланцев, мергелей и т.д. Все перечисленные породы по своей внутренней структуре также могут изменяться в пределах объема продуктивной залежи. Например, минералогический состав, фракционный состав, глинистость и карбонатность песчаников и других пород могут варьировать в очень широких пределах. Сами породы, слагающие горизонт, довольно часто переслаиваются между собой, выклиниваются, замещаются, образуя довольно сложную картину геологического строения залежи. Нефтеносные породы, входящие в состав продуктивного горизонта, в свою очередь характеризуются непостоянством коллекторских свойств. Пористость, проницаемость, начальная нефтенасыщенность, сжимаемость, эффективная толщина пласта и другие параметры изменяются в очень широких пределах. Поэтому по коллекторским свойствам нефтеносные породы можно отнести к категории анизотропных сред. В физике анизотропными называются такие тела, физические свойства которых изменяются в различных направлениях. Тогда продуктивный горизонт можно рассматривать как физическую анизотропную систему. Все изложенное позволяет прийти к довольно простому, но очень важному заключению. Продуктивным горизонтам присуща или свойственна одна особенность – изменчивость их свойств по всему занимаемому объему. Было бы неправильно называть эту изменчивость анизотропией, поскольку последняя характеризуется изменением физических свойств в различных направлениях.

В продуктивных пластах наряду с изменением физических свойств наблюдается изменение литолого-фациального и минералогического состава, изменение агрегативного состояния пород и пр. Поэтому для характеристики изменчивости продуктивного горизонта в объеме нефтяной залежи требуется более обобщенный термин. Таким термином является неоднородность. Теперь можно дать определение понятия неоднородности. Неоднородностью продуктивных пластов называется изменчивость литолого-фациального и минералогического состава, агрегативного состояния и физических свойств пород, слагающих продуктивный горизонт.

Неоднородность нефтяных залежей именуется в трудах многих авторов геологической, так как она обусловлена в основном геологическими процессами, в результате которых изменяются литология, петрография, а также физические свойства пород и насыщающих их флюидов. Следует отметить, что при изучении неоднородности строения нефтяных залежей мало обращается внимания на неоднородность состава и свойств пластовых жидкостей, в то время, как в работах многих авторов отмечается существенное различие нефтей, например, по содержанию высокомолекулярных компонентов, плотности, вязкости и др. Формулировка понятия геологической неоднородности впервые приводится в работах Е.И. Семина и Л.Ф. Дементьева. Так, Е.И. Семин под геологической неоднородностью понимает изменчивость литолого-физических свойств пород объекта разработки. Л.Ф. Дементьев дает несколько расширенное определение геологической неоднородности продуктивного пласта, понимая под этим непостоянство, изменчивость как по площади, так и по разрезу литологической характеристики и физических свойств пород, слагающих продуктивный пласт. Как видно из приведенных определений, неоднородность залежей в основном оценивается характером пространственного распределения и изменчивостью пород продуктивного пласта. С точки зрения оптимизации процессов разработки такое определение, по нашему мнению, является недостаточным. В настоящее время не представляется возможным обоснованно подобрать универсальный критерий или меру для оценки неоднородности. Однако следует отметить, что вряд ли такая мера существует или может быть выбрана, поскольку данное выше определение неоднородности включает в себя целый комплекс понятий и свойств из различных областей знаний.

Изменчивость продуктивных отложений является следствием действия разнородных факторов, так или иначе оказывающих влияние на процессы осадкообразования. Разнообразие факторов как раз не позволяет выбрать какую-то универсальную меру неоднородности. Отсутствие универсальной меры неоднородности затрудняет возможность удовлетворительного учета неоднородности вообще в гидродинамических и технологических расчетах. Поэтому возникает необходимость систематизации или классификации неоднородностей. Систематизация неоднородностей, выделение каких-либо их видов по определенным признакам позволяет более детально изучить практически важные вопросы неоднородности. При этом, как и всякая классификация, систематизация неоднородностей требует меньших затрат времени и сил на ее изучение. Довольно часто в специальной литературе и в проектах разработки делаются оговорки о том, что те или иные расчеты проведены с учетом неоднородности пласта. При этом специально не оговаривается, какой конкретно вид неоднородности учитывается, и не дается обоснование учета данного вида неоднородности, исходя из постановки задач. В подобных случаях правомерность учета неоднородности и получаемые результаты могут оказаться сомнительными. На основе обобщения исследований ряда авторов по изучению неоднородности пластов можно предложить следующую классификацию неоднородности продуктивных пластов нефтяных залежей.

Следует выделить два типа неоднородности продуктивного пласта на основе использования геологического и физикогидродинамического признаков:

1) литолого-фациальная неоднородность продуктивного горизонта (пласта); 2) неоднородность по физическим (коллекторским) свойствам продуктивного пласта. Более детальное изучение литолого-фациальной неоднородности позволяет выделить следующие разновидности:

- минералогическую неоднородность пород, слагающих продуктивный горизонт;

- гранулометрическую (агрегативную) неоднородность;

-неоднородность по толщине горизонта в целом и неоднородность по толщине пластов, входящих в состав горизонта.

Для более детального изучения неоднородности по коллекторским свойствам необходимо выделить следующие виды неоднородности пластов-коллекторов:

- по проницаемости;

- по пористости;

-по распределению остаточной водонасыщенности;

- параметрическую неоднородность, или микронеоднородность.

 

Использование в гидродинамических расчетах производных параметров, образующихся за счет одновременного учета геолого-физических свойств пласта, приводит к необходимости выделения дополнительных видов неоднородности:

-по проводимости пласта; по гидропроводности пласта;

- по коэффициенту продуктивности и т.д. В гидродинамических расчетах реальную залежь приходится заменять расчетной схемой или моделью.

В связи с этим для обоих типов неоднородности следует выделить еще три очень важных вида неоднородности:

1) послойную неоднородность горизонта (пласта), в том числе с наличием гидродинамической связи и ее отсутствием между отдельными пропластками;

2) зональную (площадную) неоднородность горизонта (пласта);

3) пространственную (объемную) неоднородность горизонта (пласта).