Коллекторам при поисках, разведке и разработке залежей УВ

Основы системного подхода к трещинным и трещинно-карстовым

Опыт изучения нефтяных и газовых мес­торождений выявил одну из важнейших особенностей неод­нородности строения природных резервуаров. Неоднородность нефтегазоносных резервуаров определяется пространственным распределением в породах пустот различных форм и размеров (пор, каверн, трещин, стилолитов и др.), предопределяющих фильтрационно-емкостные свойства коллекторов. Таким образом, неоднородность природных резервуаров обусловлена структурной организацией пустот различного генезиса в горных породах, ее системностью. Именно это явилось причиной появления нового подхода к изучению нефтяных и газовых месторождений, который получил название системного или системно-структурного [64].

Идея представления геологических тел, как разноуровенных систем не нова и в настоящее время получила широкое развитие в структурной геологии, тектонике, механике скальных массивов, гид­рогеологии, инженерной геологии, геологии нефти и газа, нефтегазопромысловой геологии. Углубление и развитие данной идеи мы можем найти в работах М.В. Раца и С.Н. Чернышева (1970), М.В. Раца (1973), А.Е. Михайло­ва (1974), И.П. Шарапова (1977), С.А. Акинфиева и И.С. Комарова (1978), И.С. Комарова (1983), Л.Ф. Дементьева (1983), М.М. Ивановой, Л.Ф. Дементьева, И.П. Чоловского (1985), Л.А. Моло­кова (1985), И.В. Баклашова (1988), Ю.А. Косыгина (1988), В.И. Осипова (1991), В.Н. Катаева, К.А. Горбуновой (1993), В.Н. Катаева (1999), М.М. Ивановой, И.П. Чоловского, Ю.И. Брагина (2000) и многих других авторов.

Сегодня, в силу традиционности применения системного подхода, выделение структурных эле­ментов и определение их статистических параметров не составляет сложной задачи (роль элементов на разных уровнях выполняют нефтегазоносные бассейны, формации, фации, природные резервуары, образцы горных пород и т.д.). Однако изучение поведения структуры систем в динамике, а также взаимодействия элементов структур, особенно при разведке и разработке месторождений, до сих пор исследованы слабо. Наиболее проблемным является изучение ди­намики сложных систем и прогноз их поведения при различных формах внешнего воздействия, поскольку при данных условиях физическая модель теряет свое прогно­стическое значение. Необходима разработка не просто моделей на основе методов многомерной статистики, учитывающей характеристики системы на «внешнем кон­туре», но создание концептуальной модели прогнозируемого процесса применитель­но к определенному иерархическому уровню системы.

Наиболее детальная проработка основных исходных принципов, понятий и определений при использовании системного подхода в процессе разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений была проведена в работах Л.Ф. Дементьева [49], М.М. Ивановой, Л.Ф.Дементьева, И.П. Чоловского [63], М.М. Ива-новой, И.П. Чоловского, Ю.И. Брагина [64]. Однако в этих работах в основе системных представлений лежала слоистая модель нефтегазоносных резервуаров. В данной работе автор использовал основные понятия, принципы и категории, предложенные вышеназванными исследователями, но несколько уточненные, дополненные и адаптированные для изучения сложнопостроенных трещинных и трещинно-карстовых резервуаров нефти и газа, имеющих дискретную слоисто-блоковую структуру.

 

3.1.1. Понятие системы

В общем случае под системой понимается внутренне организованная на основе того или иного принципа целостность, в которой все элементы настолько тесно связаны друг с другом, что выступают по отношению к окружающим условиям и другим системам как нечто единое. Системами являются и живой организм, и кибернетическое устройство, и научная теория, и осадочно-породный бассейн, и атом. Любой объект, как и система, состоит из некоторого чис­ла меньших объектов, которые, в свою очередь, состоят из еще более мелких объектов. Такая процедура может про­должаться глубоко внутрь изучаемого явления с учетом тре­бований решаемой задачи.

Каждое явление входит в ту или иную систему, но не всякая совокупность объектов, определенным образом связанных и взаимо­действующих друг с другом, представляет собой систему. Так, в пределах нефтегазоносных резервуаров могут быть выявлены трещины различного происхождения: тектонические, литогенетические, выветривания и разгрузки и др. (рис. 2.9). Однако совокупность этих полигенетических трещин системой не является, хотя все эти трещины являются элементами природного резервуара. Характер связи, существующий между элементами системы (полигенетическими трещинами), фиксируется в понятии структуры. Структура – это взаимообусловливаемая совокупность связей элементов в составе системы, определяющая собой ее качественную специфику. Для того чтобы, определить эту взаимообусловливаемую совокупность связей, мы должны руководствоваться другим важным общенаучным принципом – причинности. Причинность – это один из основных видов всеобщей связи, позволяющий определить генетическую связь явлений. Исходя из принципа причинности, одно явление (причина) порождает другое (следствие). Например, причиной образований тектонических трещин является разрядка тектонических напряжений. Литогенетические трещины являются следствием изменений, происходящих в горных породах в процессе седиментогенеза и диагенеза. Трещины выветривания и разгрузки образуются в горных породах при выводе их на поверхность в зону гипергенеза. Таким образом, когда структура трещиноватости горных пород рассматривается с позиции каузальных (причинных) отношений, тем самым определяется конкретное качество системы. Определив генезис трещин и их ориентировку, мы уже говорим, например, «система тектонических трещин», а не структура.

Каждый из объектов, образующих систему, называют элементом данной системы. Главной особенностью системы, как некоторой совокупности элементов, является то, что каждый элемент обладает, по крайней мере, одним таким свойством, которое отсутствует у слагающих его элементов. По определению И.П. Шарапова, такое свойство называется эмерджентным. Эмерджентность – это специфическое системное свойство. Эмерджентные свойства – это проявление целостности системы, обуслов­ленное тем, что все ее элементы объединены в неразрывное целое. Наличие у всех систем эмерджентных свойств, имеющих большое значение в решении многих задач науки и производства, послужило причиной широкого распространения системно-структурного подхода, который открывает путь к изучению таких свойств.

Причинность и системность охватывают большую часть всех известных сегодня типов связей. Сосуществование и каузальная связь – это главные формы связи и взаимозависимости.

Основным видом системных отношений является корреляция, то есть связь соответствия. Ни один элемент системы не может измениться без того, чтобы то или иное изменение не претерпела бы вся система в целом. Структура любой системы опирается на коррелятивные связи. Гармонически коррелятивные, согласованные действия элементов – это необходимое условие существования системы.

Ориентация системного подхода на коррелятивные связи не означает, что принцип системности не совместим с принципом развития. Прежде всего, каждая система, как совокупность коррелирующихся элементов, находится в процессе постоянного функционирования и изменения, причем этот процесс охватывает не только систему в целом, но и ее отдельные элементы. Отличительной особенностью системного объекта является то, что, проходя через ряд сменяющих друг друга качественно различных состояний, система остается идентичной самой себе. Так, некоторые трещины в пределах природного резервуара периодически полностью залечиваются, однако сам природный резервуар остается инвариантным. Рассмотрение системных отношений вне всякой временной перспективы возможно только в качестве абстракции, так как любая система есть, прежде всего, система функционирующая, а функционирование – это движение системы во времени.

Наиболее стабильным моментом функционирующей системы является ее структура, однако и она не абсолютно неизменна. Структура не появляется спонтанно, она является результатом определенных изменений, развития. В этом смысле генезис структуры подчиняется принципу причинности, а существование и функционирование структур подчиняется принципу системности. Так, процесс трещинообразования и выщелачивания в горных породах подчиняется казуальному (причинному) принципу, который участвует в создании фильтрационно-емкостной структуры природного резервуара, но дальнейшее существование этого резервуара в качестве системы подчиняется уже не казуальным, а коррелятивным законам.

Особой формой совместного проявления системного подхода и принципа развития является структура самого процесса эволюции природных резервуаров. Совокупность изменений, появляющихся в результате эволюции природных резервуаров как системы, образует их новую качественную определен­ность, для которой характерна своя структурная организация. Однако новая структурная организация не означает полного исчезновения старой: последняя сохраняется в виде определенной структуры, в которой зафик­сирована информация об определенном уровне (этапе) развития системы. Таким образом, в каждом структурном уровне органи­зации системы, рассматриваемом со стороны ее статики, всег­да присутствует и информация о ее прошлом динамическом состоянии. Так, процесс трещинообразования в породах-коллекторах имеет несколько этапов, на каждом из которых формируют­ся ранее не свойственные для данного природного резервуара разномасштабные трещины. В современной структуре природных резервуаров все эти этапные образования трещин сохраняются и существуют в качестве уровней (или элементов) системы в целом. Таким обра­зом, статичное строение системы может рассматриваться в качестве пространственной проекции тех временных этапов, которые прошла данная система в своем становлении. В этом смысле структура оказывается не только законом строения системы, но и законом ее функционирования. Описанная, на­пример, структура трещинного природного резервуара представ­ляет собой иерархию систем трещин и соответственно иерархию их функ­ций как флюидопроводящих каналов.

Становление структуры трещинных резервуаров во времени, то есть процесс ее фор­мирования и функционирования, является, следовательно, одной из важнейших сущностных характеристик процесса их эволюции. Процесс образования структуры в трещинных резервуарах подчиняется определенным пе­риодическим или циклическим закономерностям. Цикличность, как проявление периодичности, выражает стабильное в динамичном. Циклично, например, образование тектонических трещин в горных породах, что вы­ражается в различных то усиливающихся, то ослабляющихся тектонических процессах.

Изменение циклов процесса трещинообразования говорит о смене качественной определенности природных резервуаров как функционирующей системы, выражающейся в появлении новых фильтрационных каналов (трещин).

Таким образом, системный подход уточняет ту сторону принципов взаимосвязи и эволюции элементов природных резервуаров нефти и газа, которая не раскрывается причинным подходом. Оба эти подхода в совокупности позволяют установить различные формы обусловленности процессов, происходящих в природных резервуарах, которые лежат в основе их эволюции. Интеграция всех описанных выше принципов позволяет выявить основные закономерности строения и функционирования систем трещинных и трещинно-карстовых природных резервуаров.

3.1.2. Возможные представления и типы систем трещинных коллекторов

Любой объект в зависимости от решаемой задачи может быть представлен несколькими видами систем. Системы могут быть простыми и сложными. Сложная – это такая система, элементы которой сами рассматриваются как системы. Покажем это на примере образца трещиноватого пласта-коллектора (рис. 3.1). Здесь образец горной породы рассматривается как система, состоящая из трех составляющих, влияющих на фильтрационно-емкостные свойства: матрица, трещины и каверны. В свою очередь, пласт трещиноватой породы можно рассматривать как совокупность образцов горной породы, пространственное распределение в которых пор, каверн и трещин будет гораздо сложнее. Природные резервуары, состоящие из нескольких трещиноватых пластов будут характеризоваться еще более сложным распределением пустот. Таким образом, трещинные и трещинно-карстовые резервуары нефти и газа являются сложными природными системами, элементы которых также необходимо рассматривать в виде систем.

Рис. 3.1. Образец реальной трещиноватой породы продуктивного пласта как система: 1-трещина; 2-матрица; 3-каверны

 

 

Одно из важных представлений системы – множествен­ное, когда система рассматривается как некоторое множест­во объектов. Образец трещиноватого пласта-коллектора в целом можно рассматривать как мно­жество минеральных зерен, связанных цементом. Последний обусловливает существование совокупности зерен как едино­го целого. Эмерджентными свойствами такой системы будут, например, ее открытая пористость, трещиноватость и проницаемость. Очевид­но, что минеральные зерна такими свойствами не обладают.

Чтобы изучить эти эмерджентные свойства, пласт следует рассматривать как множество некоторых более крупных, чем минеральные зерна, объектов. В качестве таких объек­тов выступают блоки горных пород, и вся система-пласт теперь рассматривается как множество блоков. Эмерджентным свойством такой системы будет фильтрационно-емкостная ха­рактеристика пород. Чтобы изучить это эмерджентное свой­ство, нужно представить систему в виде множества блоков, слагающих пласт-коллектор. В на­шем примере пласт-коллектор представляет собой множество, состоя­щее из нескольких объектов, один из которых представлен пористой матрицей, а два других – соответственно трещинами и кавернами.

Таким образом, множественное представление системы может быть построено разными способами в зависимости от относительных размеров объектов, составляющих изучаемое множество.

Возможность расчленения системы на части разных раз­меров позволяет получить другое, весьма важное представле­ние системы как некоторой иерархической упорядоченности. Это представление называется иерархическим. Иерархичес­кое представление позволяет выделить уровни строения сис­темы.

Совокупность элементов, принадлежащих одному гори­зонтальному ряду (уровню), называется иерархическим или структурным уровнем.

Исследуя трещиноватый пласт можно выделить следующие уровни строе­ния: 1) уровень минерального зерна – на этом уровне вся система-пласт выступает как множество элементов – мине­ральных зерен; 2) уровень образца породы как некоторой совокупности минеральных зерен - на этом уровне вся сис­тема-пласт может быть мысленно представлена как множе­ство образцов; 3) уровень двух различающихся по фильтрационной характеристике частей пласта (трещины и матрица); 4) уровень пласта в целом, на котором его можно рассма­тривать как нечто целостное, не расчленяющееся на состав­ные части, характеризующееся своими свойствами: формой, размером, ориентировкой в пространстве и т.п.

На каждом иерархическом уровне элементы системы ха­рактеризуются каким-то набором свойств. Список этих свойств устанавливается в соответствии с целями, для кото­рых объект рассматривается как система (например, для це­лей подсчета запасов изучаются свойства из одного списка, для целей проектирования разработки – из другого, причем разные списки могут перекрываться). Свойства элементов любого уровня иерархии можно разделить на три группы: свойства I порядка – те, которые способствуют достижению основной цели системы; свойства II порядка – нежелатель­ные, вредные, привносимые в систему; свойства III поряд­ка – нейтральные по отношению к основной цели системы, они могут быть использованы, например, для определения свойств I и II порядков через различные корреляции.

Так, если рассматривать пласт как объект, из которого нужно извлечь нефть, то к свойствам I порядка можно отне­сти пористость и проницаемость пород. К свойствам II по­рядка может быть отнесено высокое содержание глинистого цемента в случае, когда глины обладают способностью раз­бухать в воде, закачиваемой в пласт для вытеснения нефти, что существенно понизит эффективность этого мероприятия. Геофизические характеристики, которые измеряются в сква­жинах и в дальнейшем используются для определения порис­тости, нефтенасыщенности, толщины пород и т.п., должны быть отнесены к свойствам III порядка, когда система начи­нает действовать, свойства элементов проявляются по-разному. Специфическое проявление элементов называют функцией элемента. Функция – это та роль, которую выполняет элемент в составе целого как в целях объединения элементов в целостную систему, так и для успешного функционирования системы. Структура и функция обусловливают друг друга. Так, структура пустот в пласте-коллекторе (пор, каверн и трещин) связана с их функцией пропускать через себя флюиды. Нарушение структуры пустот, например, заполнение пор и трещин различными минералами (залечивание) приводит к искажению их функций. В этом случае говорят о нарушении функциониро­вания системы. Рассматривая систему как некоторое множество функций для достижения определенной цели, мы получаем ее функциональное представление.

Систему можно представить также как совокупность не­которых состояний объекта, сменяющих друг друга во вре­мени. Это будет процессуальным представлением системы [49]. Так, рассматривая трещиноватый пласт-коллектор как резервуар, содержащий нефть или газ, в качестве состояний можно рассматривать различные периоды формирования трещиноватости в этом пласте.

Таким образом, трещиноватый пласт является частью геологической среды, наделенной ее фундаментальными свойствами, такими как изменчивость, неоднородность, дискретность, самоорганизация. Трещиноватый пласт-коллектор является геологической системой, обладающей определенной структурой (набором элементов и их взаимодействий), имеющей пространственно-временной характер. Как и все геосистемы, трещиноватый пласт – динамичная система, так как его структура не является постоянной, не меняющейся во времени. Активность такой динамичной системы определяется многими факторами, но наиболее важным является тектонический режим территории.

Из всего сказанного следует, что мы имеем дело с динамическими природными системами, в качестве которых вы­ступают сложнопостроенные трещинные резервуары нефти и газа, формирующиеся в различной геодинамической обстановке.

 

3.1.3. Структурные уровни трещинных природных резервуаров

При изучении структуры геологической сис­темы (резервуара) возможны два подхода. При первичном можно не учитывать результаты воздействия на нее процесса поисков, разведки залежей, а также добы­чи нефти или газа. В этом случае элементы любого уровня представляют собой естественные геологические тела, существующие в сложной динамичной системе.

Однако, как только будет начато разбуривание поискового объекта, а затем разработка залежей, проявляются новые черты, новые отношения между элементами первич­ной геологической системы как на структурных уровнях, так и между отдельными частями элементов, первоначально рас­сматривавшихся неделимыми. Так, оказывается, что отдель­ные части пласта характеризуются различной способностью вмещать и отдавать нефть и т.д. Выясняется, что продуктивный пласт состоит из слоев, различающихся по продуктивности, которые в разной степени подвержены процессам трещинообразования и выщелачивания. Техническое воздействие обнаруживает существование граничных значений, разделя­ющих породы на отдающие и неотдающие нефть при дан­ном способе добычи.

Из сказанного выявляется зависимость иерархического представления системы от конечных целей изучения: по од­ним признакам, имеющим важное значение, например, для решения вопросов литологии, геологическое тело предстает перед исследователем как простое; по другим признакам, используемым для решения задач разработки или подсчета за­пасов, это же тело оказывается сложным, расчлененным на элементы, различающиеся по характеру поведения в процес­се фильтрации через него флюидов.

При изучении трещинных природных резервуаров в процессе поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений могут быть выделены следующие структурные уровни орга­низации этих природных объектов:

1) атомарный уровень, на котором элементами системы являются дефекты кристаллической решетки минералов и их комбинации;

2) уровень элементарных составляющих горной породы (обломочных зерен, минералов карбонатной породы и т.п.), осложненных мельчайшими трещинами;

3) уровень, на котором в качестве части системы (отдельного объекта) выступает произвольное геологическое тело – образец горной породы (микроблок), отделенный от других образцов микротрещинами;

4) уровень, на котором в качестве отдельного объекта вы­ступает ограниченная трещинами часть прослоя (блок), сложенная породами-коллекторами или породами-неколлекторами, низко-, средне- или высокопродуктивными коллекторами и т.п.;

5) пластовый уровень, на котором в качестве отдельного объекта вы­ступает прослой (пласт, горизонт) литологически однотипной породы (песчаника, алевролита, аргиллита, известняка, доло­мита и т.п.), осложненный трещинами и тектоническими нарушениями;

6) межпластовый уровень, на котором в качестве отдельного объекта выступает совокупность пластов (горизонт) как резервуар для жидкос­тей и газа, разделенный вертикальными трещинами и нарушениями на отдельные блоки;

7) межрезервуарный уровень, на котором в качестве объекта исследования вы­ступают несколько резервуаров, пронизанных единой системой крупных трещин и тектонических нарушений, являющихся основными путями вертикальной миграции нефти и газа;

8) локальный уровень, на котором в качестве объекта рассматривает­ся группа месторождений или зона нефтегазонакопления, контролируемая крупными тектоническими нарушениями;

9) региональный уровень, подразумевает рассмотрение в качестве объекта нефтегазоносную область, бассейн или провинцию, осложненную многочисленными глубинными разломами;

10) глобальный уровень, предусматривает изучение геологических особенностей трещинных резервуаров в глобальной системе геоблоков всей нашей планеты, например, в связи с проявлением так называемой планетарной трещиноватости или с позиции глобальной тектоники плит.

Как отмечалось выше, каждый более высокий уровень си­стемы обретает не присущие нижестоящим уровням новые свойства, называемые эмерджентными. Вместе с тем, ему присущи и свойства всех нижележащих уровней, но уже рассматриваемые в масштабах этого уровня.

Первому уровню исследований соответствуют дефекты кристаллической решетки, которые рассматриваются как ансамбль взаимодействия квазичастиц (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Распределение атомов в структурах полиморфных модификаций углерода: а – алмаз, плоскость (111) горизонтальна; б – графит, плоскость (0001) горизонтальна

 

Второму уровню элементарных пород присущи и на нем изучаются литологическая характеристика, размеры и форма зерен и микрообломков, их прочность, способность растрескиваться или растворяться в воде (рис. 3.3 и 3.4).

Рис. 3.3. Доломит ленточного строения (скв. Острув, Польша)

Рис. 3.4. Частично доломитизированный известняк; видны ромбоэдры доломита (1), иногда с вростками посторонних минералов (1’), и мелкозернистый кальцит (2)

Третий уровень – образец пород (микроблок) – приобретает такие свойства, как пористость и проницаемость, а структура емкост­ного пространства коллектора – наличие микроблоков (рис. 3.5 и 3.6).

 

Рис. 3.5. Микросдвиги в прослое известняка (скв. №3 Каменка, глубина 2148-2150 м. Отложения верхнефранского яруса)

Рис. 3.6. Крупные обломки известняка в песчанике (скв. №3 Каменка, глубина 2148-2150 м)

На четвертом уровне — на ограниченной части прослоя (блоке) проявляется изменчивость пористости и трещиноватости по толщине и по площади и, соответственно, проницаемости блока (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Известняк с нарушенной слоистосятью в результате образования тектонических трещин (скв. №3 Баган, инт. 3178-3184 м, обр. 20/1)

 

 

На пятом уровне (прослой или литологически однотипный пласт) эмерджентность проявляется в таком важней-шем свойстве, как микронеоднородность коллекторов, т.е. измен­чивость трещино-ватости, пористости и проницаемости по площади и разрезу пласта (рис.3.8).

 

Рис. 3.8. Шебелинское газо-конденсатное месторожде-ние (по М.Г. Ульянову,

В.Д. Семечу и др.): а – структурная карта по кровле картамышской свиты; б – геологический профиль по линии I-I: 1 – изогипсы, м; 2 – контур газоносности; 3 – тектонические нарушения;

4 – поверхности несогласий; 5 – газ

 

 

Шестой уровень – совокупность крупных пластов, рассматриваемых как связанный системой крупных вертикальных трещин единый резервуар (горизонт) – приобрета­ет новые важнейшие свойства: макронеоднородность, т.е. расчлененность по толщине и прерывистость по простира­нию, также изменяется толщина непроницаемых разделов между пластами-коллек­торами (рис. 3.9). На шестом уровне природный резервуар (залежь) рассматривается как неделимое целое и характеризуется всеми свойствами, изученными на шести иерархических уровнях и представленными в обобщенном виде. На этом уровне важнейшими эмерджентными свойствами являются характер границ залежи, природный режим залежи, средние значения всех параметров.

Рис. 3.9. Узеньское нефтегазовое месторождение:

а – структурная карта по кровле продуктивного горизонта Ю-I; б – схематический продольный геологический разрез (по А.А. Рабиновичу, В.И. Москаленко): 1 – изогипсы, м; 2 – нефть; 3 – газ; 4 – тектонические нарушения; 5 – глинистые разделы между продуктивными пластами (I-X) юрского возраста; 6 – тектонические нарушения, затухающие в юрской продуктивной толще

 

 

На седьмом межрезервуарном уровне рассматривается и изучается взаимодействие посредством тектонических нарушений и трещинных систем между отдельными природными резервуарами, которое приводит к межрезервуарной миграции углеводородов, изменению свойств пластовой воды, а также переотложению и новообразованию определенных минералов (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Кенкиякское нефтяное месторождение (по И.Б. Дальяну): а – структурная карта по кровле нефтеносного пласта артинского возраста; б – геологический разрез через соляной купол Кенкияк: 1 – скважины, вскрывшие подсолевые отложения; 2 – изогипсы, м; 3 – продуктивные горизонты:

 

Восьмой уровень – локальный, предусматривает рассмотрение в качестве объекта исследований месторождение или локальную площадь в целом. При этом изучаются тектонические на-рушения и системы трещиноватости от пород фундамента до поверхности земли, а также их влияние на условия формирования природных резервуаров и залежей нефти и газа в них (рис. 3.11 и 3.12).

Рис.3.11.Нефтегазовые залежи трещиноватых доломитизированных извест-няков ордовикского возраста месторождений Альбион, Пьюласки, Сипио в Мичиганском НГБ (по И.В. Высоцкому, В.И. Высоцкому, 1986): 1 – зоны доломитизации; 2 – изогипсы по кровле известняков ордовикского возраста, м; 3 – дизьюнктивные нарушения

Рис. 3.12.Схематический разрез продук-тивных отложений ордовикского возраста месторождений Альбион, Пьюласки, Сипио (по И.В. Высоцкому, В.И. Высоцкому, 1986): 1 – пористые и проницаемые доломиты; 2 – плотные известняки

Девятый региональный уровень предполагает изучение геологических особенностей и закономерностей образования природных трещинных резервуаров на уровне крупного региона – нефтегазоносного района, области или бассейна (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Схема сопоставления разломов платформенного этапа развития и месторождений УВ Тимано-Печорской провинции по Н.А. Малышеву (1986):

1-3 – разломы непрерывного (1), раннего (2) и позднего (3) проявления; 4 –месторождения, проявления и отдельные притоки нефти и газаиз скважин

 

Десятый глобальный уровень позволяет изучать и прослеживать условия и закономерности распространения глобальных деформационных складчато-трещинных поясов и зон нефтегазонокопления в масштабе всей нашей планеты (рис. 3.14). Эмерджентными свойствами системы на этом уровне являются установленные закономерности приуроченности нефтегазоносных бассейнов к окраинам литосферных плит, рифтогенным прогибам и межгорным впадинам и их взаимосвязь с глобальными деформационными поясами.

 

Рис. 3.14. Глобальная система геоблоков по Л.И. Красному (2002). Геоблоки: 1 – континентов; 2 – океанов; 3 – зоны сочленения между 1 и 2 (активные транзитали)

 

 

3.1.4. Роль системного подхода при изучении залежей нефти и газа

При системном подходе природные резервуары нефти и газа представляются в виде системы большой сложности по числу слагающих ее элементов и подсистем, числу уровней и сто­рон, с которых эту систему можно и нужно рассматривать. При этом все системы взаимосвязаны, взаимодействуют и сложным образом влияют на конечные результаты ее функ­ционирования.

Системный подход означает усиление внимания к органи­зации объекта, к взаимодействию в процессе поисков, разведки и разработки его частей, которые могут быть выделены при анализе строения коллекторов и изучении закономерностей, происходящих в сложнопостроенном природном резервуаре в процессе фильтрации флюидов. Именно в этом суть преодоления ограниченнос­ти традиционных подходов, в рамках которых многие свой­ства остаются необъясненными, особенно такие, которые возникают как следствие взаимодействия частей, т.е. эмерджентные. Кроме того, системное многоуровневое, иерархическое представление о природных трещинных резервуарах позволяет применять дифференцированно для каждого иерархического уровня рациональный комплекс геолого-геофизических и других методов, позволяющих оптимизировать процесс поисков, разведки и разработки нефтегазовых залежей

Особенно важную роль играет системный подход при проектировании и анализе разработки [64], когда появляется необходимость конструирования определенных систем, требу­ется предсказание на основании геологических факторов по­ведения залежи в процессе разработки: выявления основных потоков фильтрации, очагов обводнения и целиков продуктивного пласта, не затронутых дренированием. Системный подход позволяет комплексно учитывать геологические, технические и экономические характеристики систем, количественные критерии качества проектирования и функционирования си­стем. При традиционном подходе к изучению геологического строения залежи не всегда ясно, что нужно изучать – неко­торые характеристики объекта (например, степень трещиноватости пород) остаются неизученными, в то же время могут изучаться свойства залежи, не существен­ные с позиций подсчета запасов и разработки. Системный подход предусматривает осознанное, целенаправленное выде­ление элементов, установление характера их взаимодействия, четкое определение всех свойств и признаков, подлежа­щих изучению. Реализуя системный подход, можно сформу­лировать четкие требования к степени детализации строения резервуара, определять иерархические уровни системы и их соотношение с главными литологическими, геофизическими и промыслово-геологическими особенностями залежей.

Приведенная системная организация не определяет поряд­ка изучения сложнопостроенных трещинных резервуаров. Она не предусматривает необходимости последовательного изучения свойств от нижнего уровня к верхнему. На практике, напротив, некоторые иерархические свойства верхних уровней могут быть определены до окон­чания исследований на нижних уровнях. Например, в процессе проведения геологоразведочных работ на нефть и газ сначала используют методы полевой геофизики (сейсморазведка, гравиразведка, магниторазведка и т.д.) и другие дистанционные методы, которые позволяют изучать объекты на верхних уровнях – региональном, локальном и межрезервуарном, затем бурят поисковые и разведочные скважины и отбирают из них образцы горных пород, что позволяет проводить исследование на трех нижних уровнях - микроблоковом, микронном и атомарном. В пробуренных скважинах выполняют геофизические и гидродинамические исследования, результаты которых дают возможность проводить изучение резервуаров на средних иерархических уровнях – межпластовом, пластовом и блоковом.

Таким образом, разработанный системно-структурный подход к изучению природных трещинных резервуаров позволяет не только дифференцированно исследовать на разных иерархических уровнях основные характеристики элементов этой сложной природной системы, но и использовать как отдельные геолого-геофизические, промысловые, дистанционные и другие методы, так и наиболее эффективный их комплекс для решения задач нефтегазовой геологии. Исследователям очень важно знать и представлять, что используя различные методы, они изучают систему на разных иерархических уровнях и при переходе с более низкого иерархического уровня на более высокий система приобретает новые, эмерджентные свойства, которые невозможно изучить с помощью методов исследований, применяемых на низких иерархических уровнях.

Таблица 3.1.

 

Таблица 3.1.

 

В качестве примера можно привести результаты определения проницаемости трещиноватых пород по керну и по гидродинамическим исследованиям. Последние, как правило, показывают величину проницаемости на несколько порядков большую, чем при изучении образцов керна. Такое значительное несоответствие полученных результатов ставит исследователей в затруднение. Какие данные брать за основу и какая сторона права, а какая нет? Как это ни странно, но правы обе стороны, только те исследователи, которые изучали проницаемость трещиноватых пластов с помощью керна, получили характеристику системы на более низких иерархических уровнях, а те, кто использовал гидродинамические методы, – на более высоких. В этом несоответствии полученных данных и проявилось эмерджентное свойство системы.

В таблице 3.1 приводятся структурные элементы системы трещинных резервуаров: иерархические уровни и методы исследований.

 

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: