Влияние неоднородности геологического строения резервуара на режим эксплуатации месторождения / подземного хранилища газа Гарадаг (Азербайджан)
Автор: Фейзуллаев А.А., Годжаев А.Г.
Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii
Рубрика: Геология месторождений полезных ископаемых
Статья в выпуске: 2 т.6, 2021 года.
Бесплатный доступ
Подземные нефтегазоносные пласты характеризуются пространственной изменчивостью его строения, вещественного состава и петрофизических свойств слагающих его пород: гранулометрического состава, пористости, проницаемости, структуры и текстуры порового пространства, карбонатности, удельного электрического сопротивления, нефте- и водонасыщенности и других свойств. Режимы разработки и эксплуатации подземного газового хранилища, которые были созданы в истощенных подземных нефтегазовых резервуарах, должны учитывать унаследованный характер отработки залежи. Поэтому выявление особенностей изменения продуктивности скважин является актуальной задачей, решение которой может способствовать созданию более эффективной системы эксплуатации подземного газового хранилища. В работе представлены результаты сравнительного анализа изменения в пространстве продуктивности скважин при эксплуатации подземного хранилища газа Гарадаг (Азербайджан), созданного в истощенной газоконденсатной залежи. Установлен неравномерный характер в изменении продуктивности скважин, который связывается с неоднородностью резервуара (изменением литологического состава и фильтрационно-емкостных свойств пород). Исследования основывались на анализе изменений в пространстве ряда параметров резервуара: эффективной мощности продуктивного пласта, литологического состава и фильтрационно-емкостных свойств горных пород. Анализ изменения эффективной мощности и фильтрационно-емкостных свойств пород VII горизонта пластовой толщи газоконденсатного месторождения Гарадаг выполнен по данным геофизических исследований около 40 скважин и более 90 образцов керна. Данные о продуктивности более 90 скважин легли в основу анализа изменения их в пространстве. Анализ изменений продуктивности в пространстве технологических характеристик скважин (по данным 18 скважин) ПХГ Гарадаг выполнен на примере объема циклической закачки и отбора газа в сезоне 2020-2021 гг. В результате проведенных исследований установлен неравномерный в пространстве характер изменения объемов закачиваемого и отбираемого газа на ПХГ Гарадаг, созданного в соответствующем истощенном газоконденсатном резервуаре. Особенности режима эксплуатации подземного хранилища газа хорошо согласуются с особенностями режима разработки залежи (изменением в пространстве продуктивности скважин). Унаследованный характер разработки залежи и эксплуатации подземного хранилища газа обосновывается неоднородностью резервуара, обусловленной пространственной изменчивостью литологического состава и фильтрационно-емкостных свойств пород. Учет неоднородности резервуара при проектировании режима эксплуатации подземного хранилища газа является важной предпосылкой повышения эффективности его эксплуатации.
Месторождение, газоконденсатная залежь, подземное хранилище газа, скважина, геологическая характеристика, неоднородность резервуара
Короткий адрес: https://sciup.org/140257238
IDR: 140257238 | DOI: 10.17073/2500-0632-2021-2-105-113
Текст научной статьи Влияние неоднородности геологического строения резервуара на режим эксплуатации месторождения / подземного хранилища газа Гарадаг (Азербайджан)
Опыт изучения особенностей геологического строения нефтегазовых месторождений, имеющий важное значение при создании подземных хранилищ газа (ПХГ), показал, что при всем их разнообразии в тектоническом, литологическом и гидрогеологическом отношениях для них всех характерна пространственная макро- и микронеоднородность продуктивного пласта. Даже кажущиеся однородными мощные пласты песчаников характеризуются существенной изменчивостью [1–4]. Неоднородность пласта проявляется в пространственной изменчивости его строения, вещественного состава и петрофизических свойств слагающих его пород: гранулометрического состава, пористости, проницаемости, структуры и текстуры порового пространства, карбонатности, удельного электрического сопротивления, нефте-и водонасыщенности и др.
Одной из важнейших гидродинамических характеристик пористой среды, от которой зависит ее про- https://mst.misis.ru/
2021;6(2):105–113
пускная способность, является проницаемость пород. Проницаемость существенно влияет практически на все технологические показатели разработки залежи.
Так, например, в результате анализа накопленной добычи нефти на месторождении Северные Бузачи (Казахстан) по скважинам основного фонда первого объекта установлено, что всего 30 скважин (8 % от скважинного фонда) обеспечивают 40 % накопленной добычи нефти. Эти скважины размещаются преимущественно в зонах повышенной трещиноватости и обладают повышенными ареалами дренирования [5].
Таким образом, при освоении нефтегазовой залежи участки с различной проницаемостью вырабатываются неравномерно (опережающим темпом вырабатываются высокопроницаемые прослои и участки), происходит быстрый рост обводненности и снижение темпов отбора нефти, формируются остаточные их запасы в низкопроницаемых зонах коллекторов [5–11].
Изучение характера неоднородности пород в пределах залежи нефти и газа имеет большое значение для подсчета запасов нефти и газа, проектирования ее разработки и контроля за воздействием на пласт. Особое значение приобретает влияние неоднородности на эффективность эксплуатации подземных газохранилищ (ПХГ), которые созданы на базе истощенных залежей.
В связи с этим изучению влияния неоднородности вмещающего подземного резервуара на эффективность эксплуатации ПХГ посвящен целый ряд специальных исследований [12–14].
Очевидно, что при обосновании режимов разработки и эксплуатации ПХГ, которые были созданы в истощенных подземных нефтегазовых резервуарах, необходимо учитывать унаследованный харак- тер отработки залежи. Поэтому выявление особенностей изменения продуктивности скважин является актуальной задачей, решение которой может способствовать созданию более эффективной системы эксплуатации ПХГ.
Целью данного исследования является изучение продуктивности скважин на примере газоконденсатного месторождения / ПХГ Гарадаг (Азербайджан).
Краткая геологическая характеристика объекта исследования
Месторождение / ПХГ Гарадаг расположено в крайней юго-западной части Апшеронского полуострова, в 30 км от г. Баку. На юге месторождение охватывает широкую мелководную полосу Каспийского моря (рис. 1).
Нефтегазоносная структура Гарадаг, выявленная сейсморазведочными работами, представляет собой смятую антиклинальную складку с крутым (35–60о) южным и более пологим (30–35о) северным крыльями. Ось складки на севере имеет субмеридиональное, а на юге субширотное простирание. Широтная часть Гарадагской складки по своим размерам значительно больше, чем меридиональная. Вдоль оси проходит крупное нарушение с амплитудой смещения 200–300 м, имеется также ряд поперечных нарушений [15] (см. рис. 1).
Резервуар газа в VII+VIIa горизонтах Продуктивной толщи (ПТ, нижний плиоцен) состоит из совокупности блоков. В юго-восточной части южного крыла горизонты VII и VIIa объединяются и образуют единый толстый слой песчаников. В северо-западном направлении наблюдается уменьшение общей и эф-

Рис. 1. Положение месторождения / ПХГ Гарадаг и структурная карта по кровле VII горизонта ПТ: 1 – изогипсы; 2 – скважины; 3 – нарушения
Fig. 1. Location of the Garadagh field/UGS and structural map along the top of horizon VII of the reservoir: 1 – structure contours; 2 – wells; 3 — disjunctive dislocations https://mst.misis.ru/
2021;6(2):105–113
фективной мощности VII–VIIa горизонтов, от 55–75 м юго-востоке до 10–25 м на северо-западе. Это уменьшение происходит за счет увеличения количества глинистых прослоек.
Эксплуатация месторождения Гарадаг начата в 1939 г. с разработки нефтегазовой залежи в V горизонте ПТ. Основными разрабатываемыми объектами являлись I–VII горизонты (верхний отдел ПТ), VIII горизонт (нижний отдел ПТ) и отложения верхнего миоцена, при средней глубине нефтегазоносных объектов 2750 м. Глубина залегания VII горизонта в сводовой части – 1900 м, в погруженной части – 4250 м (средняя глубина – 3125 м).
Газоконденсатная залежь с нефтяной оторочкой в VII–VIIa горизонтах введена в эксплуатацию в 1955 г. Залежь разрабатывалась без поддержания пластового давления и к концу 1980-х годов она была истощена. За период с 1955 по 1978 г. из VII–VIIa горизонтов было отобрано более 20,5 млрд м3 газа. Начальное пластовое давление равнялось 39 МПа, которое в конце разработки залежи снизилось до 3,5 МПа.
Созданное в истощенных залежах VII–VIIa горизонтов (далее упоминается как VII горизонт) ПТ ПХГ Гарадаг начало эксплуатироваться с 1986 г. В течение двух лет после введения ПХГ в эксплуатацию оно работало в режиме закачки, после чего было переведено в циклический режим «закачка/отбор», с постепенным наращиванием давлений и объема закачиваемого газа. С 2005 г., после передачи ПХГ в ведение ПО Азнефть, работа ПХГ контролируется на регулярной и систематической основе.
Основной объем закачиваемого в VII горизонт газа практически поступает лишь в часть (от трети до половины) первоначального объема резервуара1.
Исходные данные и подходы для реализации исследований
Анализ изменения эффективной мощности и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пород VII горизонта ПТ газоконденсатного месторождения Га-радаг выполнен по данным геофизических исследований около 40 скважин и более 90 образцов керна.
Данные о продуктивности более 90 скважин легли в основу анализа изменения их в пространстве.
Анализ изменения в пространстве технологической характеристики скважин (по данным 18 скважин) ПХГ Гарадаг выполнен на примере объема циклической закачки и отбора газа в сезоне 2020–2021.
Обработка использованных данных и соответствующие графические построения проводились с помощью стандартных компьютерных программ (главным образом Excel, CorelDRAW и Corel Photo-Paint).
Результаты и их обсуждение
Анализ данных о продуктивности скважин и фазовом соотношении углеводородов (УВ) площади Га-радаг позволил установить неравномерное изменение этих параметров в пространстве. Как видно из рис. 2 и данных табл. 1 северо-восточная часть структуры отличается более высокой газонасыщенностью и, соответственно, более высокими дебитами газа расположенных здесь скважин, а также более высокими значениями газоконденсатного фактора (ГКФ).
На рис. 3 и 4 показаны карты, отражающие особенности изменения в пространстве суммарного объёма закачиваемого и отбираемого из скважин газа на ПХГ Гарадаг.
Сравнение характера изменения в пространстве продуктивности скважин при разработке залежи и объема закачиваемого и отбираемого из скважин газа на ПХГ, указывает на определенную их схожесть. В обоих случаях скважины с высокими показателями приурочены преимущественно к северной, северо-восточной, присводовой части структуры.

Рис. 2. Газоконденсатная залежь Гарадаг. Изменение в пространстве продуктивности скважин
Fig. 2. Garadagh gas condensate reservoir. Spacial variations of well productivity
2021;6(2):105–113
Таблица 1 / Table 1
Начальные газоконденсатный фактор и выход конденсата в скважинах, расположенных в разных частях структуры
Initial gas-condensate ratio and condensate yield in wells located in different parts of the structure
Положение скважины |
№ скв. |
Глубина фильтра, м |
ГКФ, м3/т |
Выход конденсата, г/см3 |
Присводовая часть |
140 |
2945 |
7631 |
131 |
» – « |
155 |
2646–2661 |
145 |
|
» – « |
212 |
3092–3129 |
136 |
|
Средняя часть |
120 |
3310–3410 |
7000 |
143 |
ЮВ часть |
105 |
3850–3944 |
5225 |
191 |
» – « |
130 |
3993–4033 |
136 |
|
» – « |
78 |
3815–3823 |
5200 |
192 |
Это позволяет сделать вывод о том, что параметры скважин как при разработке залежи, так и при эксплуатации ПХГ, определяются геологическими факторами, связанными со свойствами (неоднородностью) резервуара. Для проверки этого заключения был выполнен анализ изменения в пространстве ряда параметров резервуара: эффективной мощности продуктивного пласта, литологического состава и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пород.
На рис. 5 и 6 показаны изменения в пространстве эффективной мощности продуктивного горизонта и песчанистости пород резервуара, согласно которым значения этих параметров увеличиваются с ЮЗ на СВ.
Изменение в пространстве ФЕС пород резервуара имеет более дифференцированный характер (рис. 7). Тем не менее наглядно видны приуроченности наибольших значений пористости и проницаемости пород и наименьших – карбонатности – к присводовой части складки.

Рис. 3. ПХГ Гарадаг. Изменение в пространстве приемистости (объема закачанного газа) скважин
Fig. 3. Garadagh UGS. Spacial variations of well injectivity (volume of injected gas)

Рис. 4. ПХГ Гарадаг. Изменение в пространстве объема отбираемого из скважин газа Fig. 4. Garadagh UGS. Spacial variations in the volumes of withdrawn gas (from wells)
2021;6(2):105–113

Рис. 5. Карта изменения по площади эффективной толщины VII горизонта ПТ месторождения / ПХГ Гарадаг Fig. 5. Map of net thickness variations of horizon VII of the Garadagh field/UGS reservoir

Рис. 6. Карта изменения песчанистости VII горизонта ПТ месторождения / ПХГ Гарадаг Fig. 6. Map of net-to-gross variations in horizon VII of the Garadagh field/UGS reservoir

Рис. 7. Изменение по площади пористости ( а ), проницаемости ( б ) и карбонатности ( в ) пород VII горизонта ПТ месторождения / ПХГ Гарадаг (пунктиром указаны контуры ПХГ) Fig. 7. Spacial variations of porosity ( a ), permeability ( b ) and carbonate content ( c ) in horizon VII of the Garadagh field/UGS reservoir (the dotted line indicates the UGS contours)
2021;6(2):105–113
Изменчивость в пространстве литологического состава (коэффициент песчанистости – Кпес.) и ФЕС пород отражается на количестве и качестве газоконденсатной продукции скважин (табл. 2).
Таблица 2 / Table 2
Начальные значения газоконденсатного фактора и выхода конденсата в скважинах в зависимости от литологического состава и ФЕС пород
Initial values of gas-condensate ratio and condensate yield in wells depending on the reservoir lithological composition and poroperm properties
Cква-жина |
Kпес. |
Начальные параметры |
ФЕС пород |
||
ГКФ, м3/т |
Выход конденсата, г/см3 |
Пористость, % |
Проницаемость, мД |
||
140 |
0,15…0,25 |
7631 |
131 |
4,2 |
3,1 |
120 |
0,55…0,65 |
7000 |
143 |
12,5 |
118 |
105 |
>0,65 |
5225 |
191 |
14,2 |
105 |
Неоднородность ФЕС пород резервуара находит свое отражение в изменении их газонасыщенности не только по площади, но и по разрезу VII горизонта, выявленного по данным газового каротажа.
Согласно осредненным газокаротажным кривым, приведенным на рис. 8, разрез скважины 473, расположенной в зоне с относительно благоприятными ФЕС пород, характеризуется более высоким содержанием УВ газов, в сравнении со скважиной 474, расположенной в зоне с относительно низкими ФЕС пород.
Содержание УВ газов, %
0 0,04 0,08 0,12 0,16
з rt
.Е?
Скв. 474

Скв. 473
Рис. 8. Изменения по разрезу VII горизонта содержания УВ газов (по данным газового каротажа) в скважине 473 (расположена в зоне с благоприятными ФЕС пород) и скважине 474 (расположена в зоне с относительно низкими ФЕС пород)
Fig. 8. Variations in HC gases content along VII horizon (based on gas logging data) in well 473 (located in the area with favorable reservoir poroperm properties) and well 474 (located in the area with relatively unfavorable reservoir poroperm properties)
Особенности изменения ФЕС пород в пространстве определяют и режим эксплуатации ПХГ Гарадаг. Данные, представленные в табл. 3, свидетельствуют о том, что объемы закачки и отбора газа в период 2010–2012 гг. ниже в скважинах, расположенных в зоне с низкими ФЕС, в сравнении со скважинами, расположенными в зоне с более благоприятными значениями ФЕС горных пород.
Таблица 3 / Table 3 Объемы закачки и отбора газа на ПХГ Гарадаг в период 2010-2012 гг.
в зависимости от ФЕС пород
Gas injection and withdrawal volumes at the Garadagh UGS in 2010–2012 depending on reservoir poroperm properties
Зоны / № скв. |
Объемы закачки и отбора газа, тыс. м3 |
||
Сезон 2010–2011 |
Сезон 2011–2012 |
||
Закачка Отбор |
Закачка |
Отбор |
С низкими ФЕС:
Скв. 453 |
28 698 |
26 703 |
33 768 |
34 632 |
Скв. 458 |
23 666 |
29 301 |
30 724 |
35 129 |
Скв. 467 |
12 783 |
24 982 |
29 199 |
34 460 |
Скв. 470 |
7766 |
9915 |
11 412 |
10 584 |
Скв. 471 |
13 212 |
10 146 |
27 136 |
26 852 |
Среднее |
17 225 |
20 209 |
26 448 |
28 331 |
С высокими ФЕС:
Скв. 450 |
59 567 |
48 508 |
59 035 |
60 876 |
Скв. 456 |
25 725 |
33 621 |
45 512 |
56 604 |
Скв. 459 |
47 483 |
45 703 |
55 544 |
49 788 |
Скв. 464 |
57 196 |
41 043 |
58 066 |
54 157 |
Скв. 465 |
54 066 |
44 157 |
60 528 |
52 264 |
Среднее |
48 807 |
42 606 |
55 737 |
54 738 |
Таким образом, проведенный выше анализ подтверждает, что режим разработки залежи и эксплуатации ПХГ в значительной мере зависит от пространственной неоднородности резервуара.
Заключение
В результате проведенных исследований установлен неравномерный в пространстве характер изменения объемов закачиваемого и отбираемого газа на ПХГ Гарадаг, созданного в соответствующем истощенном газоконденсатном резервуаре.
Особенности режима эксплуатации ПХГ хорошо согласуются с особенностями режима разработки залежи (изменением в пространстве продуктивности скважин).
Унаследованный характер разработки залежи и эксплуатации ПХГ обосновывается неоднородностью резервуара, обусловленной пространственной изменчивостью литологического состава и ФЕС пород.
Учет неоднородности резервуара при проектировании режима эксплуатации ПХГ является важной предпосылкой повышения эффективности его эксплуатации.
2021;6(2):105–113
Список литературы Влияние неоднородности геологического строения резервуара на режим эксплуатации месторождения / подземного хранилища газа Гарадаг (Азербайджан)
- Bonnell B., Hurich Ch. Characterization of reservoir heterogeneity: an investigation of the role of crosswell reflection data. Recorder, Canadian Society of Exploration Geophysicists. 2008;33(2):32–37. URL: https://csegrecorder.com/articles/view/characterization-of-reservoir-heterogeneity
- Пулькина Н. Э., Зимина С. В. Изучение неоднородности продуктивных пластов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2012. 79 с. URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/p/PULKINANE/Educational_work/Tab/Study_inhomogeneous_formation_productivity.pdf
- El-Deek I., Abdullatif O., Korvin G. Heterogeneity analysis of reservoir porosity and permeability in the Late Ordovician glacio-fluvial Sarah Formation paleovalleys, central Saudi Arabia. Arabian Journal of Geosciences. 2017;(10):400. https://doi.org/10.1007/s12517-017-3146-2
- Harraz H. Z. Reservoir heterogeneity. Elsevier Inc.; 2019. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.25332.30080
- Соляной П. Н. Оптимизация систем разработки залежей нефти с неоднородным коллектором сложного строения (на примере юрских отложений месторождений Кумколь и Северный Бузачи). [дисс. … канд. техн. наук]. Уфа; 2018. 152 с.
- Durlofsky L. J. An approximate model for well productivity in heterogeneous porous media. Mathematical Geology. 2000;(32):421–438. https://doi.org/10.1023/A:1007521831889
- Белозёров В. Б. Влияние фациальной неоднородности терригенных коллекторов на разработку залежей углеводородов. Известия Томского политехнического университета. 2011;319(1):123–130. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16463780
- Naderi M., Rostami B., Khosravi M. Effect of heterogeneity on the productivity of vertical, deviated and horizontal wells in water drive gas reservoirs. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2015;23:481–491. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.02.027
- Данилов Д. С., Хакимзянов И. Н., Петров В. Н. Повышение эффективности разработки неоднородных терригенных коллекторов на примере бобриковских отложений Ново-суксинского нефтяного месторождения. В: Булатовские чтения. Материалы IV Международной научно-практической конференции (31 марта 2020 г.). 2020;2:170–175. URL: http://id-yug.com/images/id-yug/Bulatov/2020/2/PDF/2020-2-170-175.pdf
- Мингазутдинова Р. Ф., Ибрагимов И. И. О размещении добывающих и нагнетательных скважин при неоднородности пласта-коллектора по проницаемости. В: Булатовские чтения. Материалы IV Международной научно-практической конференции (31 марта 2020 г.). 2020;2:321–323. URL: http://id-yug.com/images/id-yug/Bulatov/2020/2/PDF/2020-2-321-323.pdf
- Фейзуллаев А. А., Велиева Э. Б., Рамазанов Р. А., Исмайлова Г. Г. Об изменении петрофизических свойств пород в связи с падением давления в длительно разрабатываемых нефтегазовых месторождениях. Новости геофизики в Азербайджане. 2013;(3):3–14.
- Зубарев С. А. Развитие технологий мониторинга за объектом подземного хранения газа (На примере Центрального ПХГ). [автореф. дис…. канд. техн. наук]. Ухта; 2010. 21 с.
- Семенов Е. О. Особенности формирования и оценка коллекторских и экранирующих свойств терригенных пород при создании подземных хранилищ газа в водоносных пластах [автореф. дисс.… канд. геол.-мин. наук]. М.; 2010. 22 с.
- Фейзуллаев А. А., Годжаев А. Г., Исмайлова Г. Г., Мирзоева Д. Р. Анализ влияния литофациальной неоднородности резервуара на режим эксплуатации подземного газохранилища Галмас (Азербайджан). Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2017;12(3):1–13. https://doi.org/10.17353/2070-5379/30_2017
- Ализаде А. А. (ред.) Геология Азербайджана. Том VII. Нефть и газ. Баку: Nafta-Press; 2008. 672 p.