Недропользование

Отечественные стандарты по проведению лабораторных исследований на образцах керна пород нефтяных и газовых пластов предусматривают очистку от углеводородов с помощью экстракции. Очистка подготавливает образцы керна к основным видам исследований. При этом применяется ряд различных растворителей и специальные экстракционно-дистилляционные аппараты. Образцы керна, помещенные в аппараты, проходят циклы очистки в течение длительного времени с высокотемпературным воздействием. Однако экстракция приводит к искаженным представлениям об естественной смачиваемости поверхности породы, которая подвергается изменению и, как правило, гидрофилизируется. В связи с этим представляют научный и практический интерес оценки смачиваемости породы на различных этапах подготовки образцов – до и после процедуры экстракции. Цель исследований – анализ величины смачиваемости образцов керна до экстракции от углеводородов с применением статистических методов исследований. В работе проводится анализ влияния на изменение смачиваемости коэффициента пористости и проницаемости. Результаты исследований показали, что с помощью проведенного комплекса лабораторных исследований с использованием различных статистических методов удалось создать математические модели прогноза значений показателя смачиваемости по нефти до экстракции на основе фильтрационно-емкостных свойств образцов керна. В работе приведены примеры анализа корреляционных полей различных параметров до и после экстракции. Проведенный в работе многомерный статистический анализ позволил установить, что прогнозирование значений смачиваемости после экстракции наиболее целесообразно выполнять дифференцированно по методам смачиваемости и по изучаемым пластам. Полученные в работе многомерные модели в дальнейшем можно использовать для прогноза изменения смешиваемости для некоторых объектов в Тимано-Печорской провинции.

Одной из фундаментальных проблем при изучении свойств продуктивных нефтегазовых резервуаров является масштабный эффект. При анализе результатов разномасштабных исследований зачастую отмечается различие данных. Например, для одного интервала глубин свойства пористости и проницаемости, определенные для стандартных и полноразмерных образцов, могут значительно различаться. Так и при переходе на масштаб околоскважинной зоны данное различие проявляется более контрастно. В то же время сильное влияние на масштабный эффект оказывает тип коллектора. Если для порового коллектора проявление масштабного эффекта свойств может быть незначительно, то в сложнопостроенных коллекторах при переходе от одного масштаба к другому свойства могут изменяться на порядок ввиду наличия высокой неоднородности, обусловленной наличием вторичных преобразований, таких как выщелачивание, доломитизация, перекристаллизация. Пренебрежение масштабным эффектом может оказать негативное влияние на понимание строение резервуара.В рамках данного исследования проведено изучение масштабного эффекта свойств на примере сложнопостроенного карбонатного коллектора. Выполнена качественная оценка масштабного эффекта методами математической статистики и петротипизации. Для количественной оценки масштабного эффекта построена модель множественной регрессии, позволяющей скорректировать значения пористости от стандартных образцов керна к полноразмерным для построения куба пористости. Для прогноза значений проницаемости полноразмерных образцов использовалось несколько алгоритмов машинного обучения, среди которых градиентный бустинг, случайный лес, многослойный перцептрон и k-ближайших соседей. Установлено, что наиболее точной является модель на основе алгоритма случайного леса. Построенные модели с высокой достоверностью позволяют прогнозировать пористость и проницаемость при изменении масштаба (R2 = 0,77–0,94).

Приведен анализ современных исследований о генезисе углеводородов. Сделаны выводы, что за последние десятилетия, в том числе в связи с принципиальным усовершенствованием научного оборудования, появились новые факты, ставящие под сомнение концепцию исключительно биогенного генезиса углеводородов. К настоящему времени накоплено достаточно много аргументов в пользу нефтегазообразования за счет реакций абиогенного синтеза. Например, присутствие биомаркеров в природной нефти, которое является одним из постулатов органической теории, может быть объяснимо фильтрацией через слои, содержащие органическое вещество. При этом анализ биомаркеров нефти ряда сверхглубоких месторождений показывает абиогенное происхождение нефти. Органическая гипотеза происхождения нефти не в состоянии адекватно объяснить существование гигантских скоплений нефти и газа, для которых расчеты генерационного потенциала нефтематеринских свит значительно уступают установленным запасам нефти.В последние годы получена обширная фактическая информация о существовании процессов дегазации Земли и подпитке осадочного чехла углеводородами из недр через флюидо-дренажные каналы в кристаллическом фундаменте. Данный процесс сопровождается глубинными флюидами, представляющими собой промежуточное, связующее звено между внутренними и внешними факторами нефтегазового бассейна. Глубинные флюиды влияют на формирование нефтематеринских пород, эффективность генерации, формирование физических свойств коллекторов, а также на миграцию и агрегацию нефти и газа. Для Южно-Каспийского нефтегазоносного бассейна выявлен особый класс геологических структур сложной формы в виде субвертикальных и субгоризонтальных геологических тел, которые могут служить путями миграции (дренажными зонами) и зонами накопления углеводородов. Формирование подобной структуры внутрикоровых путей миграции объясняется процессом трансформации глинистых минералов в элизионных отложениях. Возможность такой трансформации в Южно-Каспийском бассейне обосновывается изучением влияния глинистости на процессы флюидопереноса.

Для определения прочности горных пород проводятся экспериментальные исследования с нагружением образцов. Не всегда удается провести значительное количество экспериментальных исследований с нагружением. Прогнозировать прочностные показатели горных пород можно на основе литологии, пористости, плотности пород и т.д. В данном исследовании оценивалась возможность использования известных методов для прогнозирования статистического модуля Юнга известняков башкирского горизонта Москудинского месторождения. На месторождении отобрано восемь образцов горных пород, для каждого образца определены плотность, пористость и проницаемость до нагружения. В процессе нагружения определялись статический и динамический модуль Юнга и предел прочности на растяжение. Отмечено, что известные методы правильно отражают направление изменения статистического модуля Юнга от динамического значения, но для каждого географического района необходимо вводить уточняющие коэффициенты. Получена зависимость статического модуля Юнга от динамического. На основе метода наименьших квадратов выявлено, что из известных параметров до нагружения на статический модуль Юнга наибольшее влияние оказывают плотность и пористость горных пород, а на предел прочности на разрыв дополнительно влияет проницаемость. Большим пределом прочности на разрыв обладают низкопроницаемые породы. При снижении проницаемости с 5223 до 0,002 мД и пористости с 22,9 до 0,54 % предел прочности на разрыв в пластовых условиях увеличился с 44,1 до 166,2 МПа. Соответственно, в высокопроницаемых пористых породах для создания трещин при гидроразрыве пласта требуются меньшие давления.

Российская Федерация как страна, являющаяся одним из крупнейших центров добычи нефти, в настоящее время все чаще озадачивается вопросом угроз снижения объемов нефти. Несмотря на развитость отраслевой инфраструктуры, серьезные проблемы возникают с разработкой новых разведанных (в первую очередь, в нефтематеринских породах и коллекторах вязкой нефти) и довыработкой остаточных запасов, поскольку в них большинство скважин не выходят на уровни дебита, близкие к рентабельным. Это связано, в первую очередь, с многолетним интенсивным исчерпанием легкоизвлекаемой (активной) нефти на всех разведанных площадях. Увеличение доли трудноизвлекаемой нефти в общем балансе ее запасов, что особенно актуально для «старых» регионов добычи, неизбежно делает необходимым поиск и промышленное внедрение новых способов ее извлечения. Между тем геополитические проблемы, возникшие в последние годы в отношении Российской Федерации, актуализируют вопросы ее технологического суверенитета и в этой области знания.Среди множества методов увеличения нефтеотдачи и интенсификации притока выделяется метод воздействия на призабойную зону пласта высокочастотным электромагнитным полем, который, несмотря на многолетние исследования, до сих пор считается в России экспериментальным и ограничивается оценкой производственно-технических характеристик использования. При этом упускаются из виду финансово-экономические показатели, выявление которых позволит обосновать относительную малозатратность и высокую рентабельность инновационного метода.Предметом исследования выступают технологические разработки в области воздействия на нефтесодержащие породы источником электромагнитного излучения. Целью является определение степени технико-технологической готовности методов разработки нефтяных месторождений, основанных на использовании электромагнитной энергии, с точки зрения эффективности внедрения технологии и возможности коммерциализации разработок.Основными методами исследования выступают анализ научной литературы и обзор имеющихся патентов, систематизация и обобщение специализированных данных, методы экономической аналитики.В работе выявлены коммерческая перспективность электромагнитных технологий и степень разработанности данной тематики в научной среде России и зарубежных стран; описан процесс электромагнитного воздействия на призабойную зону, его термогидродинамические эффекты, направления промышленного использования в нефтедобывающей отрасли, обозначены ключевые проблемы рыночного позиционирования технологии и ограничения возможностей ее коммерциализации. Кроме того, представлен анализ результативности электромагнитной обработки в сравнении с другими видами воздействия на пласт, а также определены дополнительные эффекты и усиление эффективности электромагнитного воздействия при их сочетании с образованием комбинированных методов. На основе расчета энергетического баланса установлена экономическая эффективность внедрения технологии, рассмотрены вопрос разработанности расчетного неизотермического модуля и возможность его включения в состав коммерческих симуляторов.Результаты работы могут применяться в анализе перспектив довыработки месторождений с запасами нефти, извлечение которых другими методами, помимо электромагнитного нагрева (или комбинированных с ним), являются экономически нерентабельными.