Бюджетна тематика

Бюджетна тематика в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Петрофізичні і геохімічні критерії виділення та оцінки продуктивності ущільнених порід-колекторів нафти і газу

Номер державної реєстрації НДР: 0121U109843

Терміни виконання етапу: 01.03.2021 – 31.12.2022

Об’єкт досліджень: ущільнені колектори нафти і газу, території їх покладів, ґрунтовий покрив.

Предмет досліджень: Петрофізичні та петрохімічні властивості порід-колекторів, їх локальні геофізичні поля, магнітні властивості ґрунтового покриву.

Мета досліджень – розробка сучасної технології лабораторних петрофізичних і геохімічних досліджень ущільнених колекторів нафти і газу, що мають ряд специфічних особливостей і суттєво відрізняються від традиційних порід-колекторів; побудова ефективного алгоритму виявлення покладів вуглеводнів на основі магнітних досліджень ґрунтів; розробка критеріїв для визначення екологічних ризиків та деградації родючих ґрунтів при експлуатації ущільнених порід колекторів.

Основні завдання, на вирішення яких спрямовано дослідження

  1. Завданням НДР є вивчення ущільнених формацій, що містять вуглеводні, з метою отримання комплексних залежностей між фільтраційно- ємнісними характеристиками, пружними, електричними, магнітними, теплофізичними та радіометричними параметрами.

Методи, засоби, підходи, ідеї, робочі гіпотези, які пропонуються для вирішення поставлених завдань.

Ущільненими, на відмінну від традиційних колекторів, є нафтогазові геологічні структури складені породами низької проникності. Їх пористість змінюється від низьких до середніх, а проникність від низьких і ультранизьких і лежить в межах одиниць нанодарсі. Серед уламкових порід – це шаруваті формації із пісковиків, аргілітів, алевролітів, сланців; серед карбонатних – вапняки, доломіти, сланці, галіт/ангідрит. Нафтогазоносність у них звичайно сингенетична, природний колектор формується у процесі катагенезу, а виникнення або збільшення пустот пов’язане з генерацією нафтових і газових покладів і перебудовою матриці породи. Головні речовино-структурні відмінності ущільнених порід полягають в діа-, катагенетичних змінах їх будови: ущільненні пісковика; цементації, літифікації і дегідратації глин; розчиненні кальцитового цементу і калієвих польових шпатів; тискоспричинене розчинення; мікротріщинуватість консолідованих порід. При перетворені органічної речовини зростає об’єм флюїдів і тиск, що виникає при цьому, сприяє появі і зростанню тріщин, в основному, вздовж нашарування. Формуванню колекторських властивостей і генерації вуглеводнів співпадають по часу, а збільшенню розстріскування порід сприяють також деякі тектонічні процеси. Окрім того, магнітні властивості ґрунтового покриву змінюються під впливом вуглеводневого флюїду, що мігрує від покладу у верхні частини геологічного розрізу і змінює магнітну мінералогію. При цьому для магнітного методу не має значення генезис самого покладу (традиційного чи нетрадиційного типу). Також, показники родючості та забрудненості ґрунтів вуглеводнями під часу гідророзриву та видобутку і транспортування нафти і газу знаходяться у тісному зв’язку із їх магнітними властивостями. Дані закономірності покладені в основу застосування магнетизму ґрунтового покриву для розв’язання задекларованих у проєкті проблем. Відповідно робоча гіпотеза дослідницького проєкту полягає у тому, що колекторські властивості ущільнених колекторів є відображенням складу та умов їх формування. Встановлення кількісних залежностей між складом і фізичними властивостями порід покладу та деформаційно-напруженими станом геологічного середовища, геолого-тектонічною обстановкою та магнітними властивостями ґрунтів дасть змогу вирішувати пошукові, класифікаційні, прогнозні задачі наявності покладів ВВ та моніторингу екологічних ризиків. Таким чином, традиційні технології лабораторних досліджень потребують суттєвого їх вдосконалення, шляхом розробки нових методик і установок петрофізичних і геохімічних властивостей стосовно порід ущільнених колекторів нафти і газу.

Необхідною є розробка сучасної технології петрофізичних та геохімічних властивостей складнопобудованих ущільнених порід-колекторів нафти і газу на основі нових підходів і лабораторних установок. З гідророзривом пласта, що є одним із основних компонентів технології розробки родовищ нафти і газу в ущільнених колекторах, пов’язано ряд можливих ризиків щодо екологічної небезпеки для довкілля. Перспективні ділянки на вуглеводні в ущільнених породах характеризуються ускладненими геологічними умовами і викликають застереження екологічного плану у місцевих органів влади, а також потребують створення науково-методичних засад лабораторних петрофізичних та геохімічних досліджень. Запропонований дослідницький підхід включає поєднання експериментальних вимірювань широкого кола ознак з наступним систематизацією, класифікацією і математико-статистичною обробкою. Наступним кроком є створення комплексних геолого-геофізичних моделей, на основі яких вирішуються ключові задачі проєкту: 1) виокремлення критеріїв нафтогазоносні ущільнених покладів, 2) прогноз їх перспективності 3) ознак, що впливатимуть на екологічні ризики, які пов’язані із видобуванням.

Головними складовими проведення досліджень є:

  • Буде розроблена технологічна схема лабораторних петрофізичних і геохімічних досліджень та технологія пробопідготовки ущільнених порід- колекторів, яка описуватиме послідовність підготовки і визначення петрофізичних і геохімічних параметрів порід, що відносяться до ущільнених колекторів.
  • Буде удосконалена технологія лабораторного визначення густини, пористості, проникності, електричного опору, швидкості пружних хвиль, теплопровідності, магнітної сприйнятливості та намагніченості з врахуванням особливостей ущільнених гірських порід.
  • Буде розроблена комплексна геолого-геофізична модель для кожного літологічного різновиду ущільненого колектора, що складатиметься із системи регресійних рівнянь для отримання величини прогнозованого петрофізичного параметра (пористості, проникності тощо) за множиною незалежних фізико-речовинних показників (густини, швидкості пружних хвиль, електричного опору, теплопровідності).
  • Будуть розроблені робочі макети установок фізичного моделювання пластових умов з можливістю імітації гідророзриву пласта, визначення теплофізичних параметрів і карбонатного складу ущільнених порід- колекторів та технології проведення вимірювань на них.
  • Будуть побудовані комплексні ґрунтово-геофізичні магнітні моделі територій ущільнених порід колекторів. В основу моделей будуть покладені картограми та графіки розподілів фізико-хімічних властивостей ґрунтів для незмінених територій та тих, які знаходяться в околі видобутку нафти і газу.
  • Буде виконана попередня геостатистична обробка (описова статистика, аналіз розподілів), встановлено зв’язки між агрохімічними, геохімічними та магнітними показниками. Для частини колекції ґрунтів планується вимірювання параметрів петлі гістерезису, термомагнітних характеристик при низьких температурах (рідкого азоту та гелію) та нагріванні до 700 °С.

Виконавці




Архів

Кафедра геофізики приймає активну участь у наукових дослідженнях разом з фахівцями Науково-дослідної частини (НДЧ) та іншими кафедрами ННІ "Інстут геології".

  1. Тема 21БП049-01
    «Петрофізичні і геохімічні критерії виділення та оцінки продуктивності ущільнених порід-колекторів нафти і газуи»
  2. Тема 18БП049-01
    «Сучасні технології моніторингу природних та природно-техногенних процесів для оцінки впливу на об'єкти критичної інфраструктури»
  3. Тема 16БП049-02
    «Наукові засади передумов нафтогазоносності сланцевих товщ і складнопобудованих порід-колекторів»
  4. Тема 11БФ049-02
    «Розробка теорії та методології побудови динамічних геолого-геофізичних моделей геологічних об’єктів і процесів»
  5. Тема 06БФ049-02
    «Розробка теорії та методології комплексної інтерпретації геофізичних, гідрогеологічних та інженерно-геологічних даних моніторингу геологічного середовища»
  6. Тема 05БП049-01
    «Розробка системи моніторингу та методичних засад комплексної оцінки стану геологічного середовища для створення моделей функціонування природно-техногенних систем»