5.2.3. Основные принципы выбора системы разведки месторождений нефти и газа

Генеральным принципом разведочных работ, вытекаю­щим из необходимости максимально достоверного изучения всего объема залежи и регламентирующим проведение раз­ведки, является принцип равномерности или равнопредставительности. Он не связан с какими-либо геологическими особенностями разведываемого объекта, а является лишь трак­товкой геологического исследования как способа изучения сложной системы и отражает конечные требования к системе разведки.

Обычно, говоря о равномерности сети наблюдений, в гео­логической литературе подразумевают регулярные сети (ква­дратные, треугольные и др.). Как показал целый ряд иссле­дований, регулярная сеть в таком ее понимании наиболее эффективна или вполне приемлема при решении целого ря­да геологических задач. Равномерная регулярная по площади сеть предпочтительна в задачах обнаружения объектов, опи­сания закономерностей части поля, описания изменчивости поля и др. Действительно, при равномерной (регулярной) сети исключается пропуск аномалий выпуклой формы, которые при параллельном их перемещения не могут быть вписаны в элементарную ячейку сети. Случайное же размещение пунк­тов измерений, даже при большом их количестве, допускает отличную от нуля вероятность пропуска аномалий, в том чи­сле и существенно превышающих по размерам среднюю пло­щадь исследований, приходящуюся на один пункт наблюде­ний. Особенно эффективна равномерная сеть при выявлении наиболее крупных объектов.

Равномерная (регулярная) система наблюдений предпо­чтительнее при решении задачи выявления аномалий на фоне случайных помех, проведении тренд-анализа и решении мно­жества других прикладных геологических задач.

Широкое распространение при разработке месторождений нефти и газа получили равномерные (регулярные) системы размещения скважин. На многих нефтяных месторождени­ях России принималась треугольная система расположения скважин, которая обеспечивает более полное извлечение неф­ти из пласта. На нефтяных месторождениях США обычно применяют квадратную сетку в связи с удобством разме­щения скважин вдоль границ отдельных нефтяных участков, имеющих, как правило, прямоугольную форму.

С точки зрения теории и практики разведки очевидно, что для достижения максимальной достоверности оценки запа­сов совершенно необязательно изучать залежь равномерно по всей площади. Для минимизации погрешности оценки запасов и прогноза значений признаков залежи точки исследований должны быть размещены в области, занимаемой исследуе­мым геологическим телом, таким образом, чтобы равномерно освещать его объем.

Поскольку в процессе разведки залежей нефти и газа мы исследуем трехмерные (объемные) объекты, системой разме­щения, реализующей принцип равномерности, будет такая си­стема разведки, при которой каждая из разведочных скважин оценивает примерно одинаковый объем нефтегазонасыщенного резервуара. Таким образом, принцип равномерности сле­дует реализовать путем равномерного размещения скважин не по площади, а по отношению к объему залежи.

Принцип равномерности ("на равные по запасам участки залежи — равное число скважин") как правило размещения разведочных скважин впервые был предложен для разведки массивных залежей Г. А. Габриэлянцем и В. И. Пороскуном в 1974 г. Дальнейшие исследования, проведенные М. Б. Павло­вым и Г. И. Дряхловой в 1977 г., показали, что этот принцип даже с большей эффективностью может быть использован и при разведке заложен в неантиклинальных ловушках, к пе­риферии которых, как правило, не только уменьшается мощ­ность, но и ухудшаются коллекторские свойства пласта.

При реализации принципа "на равные по запасам участки залежи — равное число скважин" необходимо иметь в виду следующие особенности. Точность реализации принципа рав­номерности в размещении скважин на разведываемом объекте будет зависеть от уровня соответствия принятой модели за­лежи, построенной по данным поискового этапа, реальным особенностям ее строения, выявляемым в процессе разведки. Поэтому различия между оптимальной системой размещения скважин, предусматривающей заложение каждой из них в центре зон равных объемов, и фактически реализуемой си­стемой в ходе разведки будут постепенно уменьшаться и в конечном итоге окажутся тем меньше, чем большим объемом информации оперировали на этапе проектирования.

Для наиболее эффективной реализации заложенного в про­екте принципа равномерности в процессе разведочных работ необходимо проводить систематическую корректировку про­екта, базирующуюся на промежуточных обобщениях всей гео­лого-геофизической информации, полученной в процессе раз­ведки к моменту корректировки и построения соответству­ющих объемных моделей, отражающих уровень изученности залежи (резервуара). Поэтому реализация принципа равно­мерности на первой стадии будет достигаться для отдельных групп скважин в различных частях залежи, а на заключи­тельных этапах создастся возможность бурения каждой из скважин в центре зон равных объемов. Кроме того, в процессе разведки должен изменяться и сам принцип равномерности. Если на первых ее этапах он может быть реализован только путем равномерного размещения по отношению к объему за­лежи, то на последующих этапах он может осуществляться путем равномерного размещения по отношению к удельным запасам или к показателю эффективного объема (произведе­ние эффективной мощности на пористость и нефтегазонасыщенность Кп*Нэф*Кн).

Последовательность реализации принципа равномерности должна зависеть от сложности строения разведываемого объ­екта и объема имеющейся информации. Для залежей, связан­ных с простыми по морфологии и хорошо картируемыми гео­физикой структурами и однородными по внутреннему строе­нию резервуарами, принцип равномерного размещения сква­жин по отношению к объему можно применять сразу же после завершения поисковых работ. В случае же залежей в сложных по строению резервуарах и ловушках для подготовки место­рождения к разведке необходимо проводить дополнительный комплекс буровых работ с целью получения информации о характере распределения запасов по площади.

Запроектированная система размещения разведочных сква­жин должна осуществляться в последовательности, обеспе­чивающей максимальный прирост информации, необходимой для выявления особенностей морфологии ловушки и законо­мерностей построения объемной модели разведываемой зале­жи. Эту задачу можно решать путем выделения зон макси­мальной неопределенности и бурения в их пределах единич­ных скважин. После получения данных по каждой новой сква­жине объемная модель залежи должна уточняться, а в связи с этим необходимо корректировать сеть разведочных скважин. Чем большие изменения будут внесены в объемную модель, тем большим исправлениям должна подвергнуться система размещения скважин. В связи с этим конечная сеть скважин может лишь приблизительно отвечать принципу равномер­ности, причем степень соответствия будет увеличиваться по мере приближения к завершающей стадии. Вполне вероятно, что принцип равномерности будет достигнут не для каждой разведочной скважины, а в целом для отдельных зон и участ­ков разведываемой залежи.

Осуществление идеально равномерного по объему изуче­ния интересующих нас свойств залежи возможно лишь при фиксированных обоснованных представлениях об объекте и одновременном размещении требуемого числа скважин. В процессе же разведки практически после бурения каждой скважины или отдельных их групп представление об объекте меняется. В связи с этим равномерное для предшествующего уровня знаний размещение оказывается неравномерным по­сле получения информации по новым скважинам. Возникает задача поддержания равномерности на максимально возмож­ном уровне при последующем шаге разведки. Таким обра­зом, равномерность разведочной сети надо рассматривать как величину переменную, которая может изменяться в процессе разведки.

Неравномерные по площади и равномерная по отношению к объему сеть разведочных скважин рациональны и с точ­ки зрения эксплуатации месторождений. Эффективность размещения эксплуатационных скважин в центрах зон равных объемов обусловлена: увеличением сроков работы скважин; увеличением суммарной добычи по скважинам; лучшей дренируемостью объема, залежи; сокращением линий обустрой­ства промыслов.

Таким образом, неравномерные но площади разведочные сети отвечают многим требованиям, предъявляемым к экс­плуатационным сетям. В связи с этим решение многих задач разведки (в особенности газовых месторождений) может осу­ществляться не только бурением чисто разведочных скважин, но и опережающим эксплуатационным бурением с размеще­нием скважин равномерно по отношению к объему (в центрах зон равных объемов). При этом в обязательном порядке предусматривается получение по этим скважинам всего объема информации, необходимой для подсчета запасов.

Одним из наиболее сложных вопросов разведки является определение минимального числа скважин, необходимого для изучения залежи нефти или газа. Минимально необходимым числом следует считать такое количество скважин, после кото­рого дальнейшее заложение новых разведочных скважин не при­ведет к заметным изменениям установленных средних парамет­ров пласта.

Количество разведочных скважин зависит от размеров неф­тяной и газовой залежей: чем больше нефтеносная площадь, тем больше скважин приходится бурить для ее изучения. Од­нако эта зависимость не является прямо пропорциональной. Одна и та же степень разведанности для крупной нефтяной и га­зовой залежи может быть достигнута при меньшей плотности сетки разведочных скважин, чем для небольшой залежи. Коли­чество скважин зависит также от литологической изменчивости пластов. При неоднородном строении пласта и резкой его лито­логической изменчивости требуется относительно большее число скважин, чем при однородном. Однако нельзя думать, что все без исключения изменения свойств пласта должны быть уста­новлены разведочными скважинами, важно установить лишь общие закономерности в изменении свойств пласта.

При определении числа скважин необходимо использовать опыт разведки аналогичных по геологическому строению разра­батываемых нефтяных и газовых залежей. Для обоснования плотности сетки разведочных скважин необходимо прибегать к различным построениям, воссоздающим характер разрезов продуктивных свит и объем нефтегазоносных пород в зависи­мости от числа скважин.

Для рационального размещения необходимого числа разве­дочных скважин надо определить расстояния между профилями и скважинами.

После открытия нефтяной залежи расстояния между разве­дочными скважинами должны устанавливаться в зависимости от размеров структуры, типа и ширины залежей, встречающихся в данном районе, мощности нефтеносного горизонта, его лито­логической однородности и углов наклона пластов.

Если разведочная скважина оказалась в пределах внутрен­него контура, то мощность нефтяного горизонта даст представ­ление о минимальных размерах залежи. При расположении скважины между внутренним и внешним контурами она обяза­тельно определит положение водонефтяного контакта и тем са­мым позволит установить примерную ширину нефтяной залежи, в соответствии с чем и будут определены расстояния между раз­ведочными скважинами. Вопрос о рациональных расстояниях между скважинами будет решен на первом же поперечном про­филе, намеченном через скважину, открывшую залежь. Значи­тельную помощь в определении расстояния между разведочными скважинами и их размещения по площади могут оказать данные сейсморазведки.

Исследования, проведенные во Всесоюзном нефтяном научно-исследовательском институте с целью установления точности оп­ределения параметров пласта в зависимости от плотности сетки разведочных скважин, дают основание утверждать, что сущест­вует предел, после которого дальнейшее увеличение числа сква­жин не приводит к изменению средних величин параметров. В этом отношении определенный интерес представляют данные по Бавлинскому месторождению, свидетельствующие о том, что при уплотнении сетки скважин до 2 км² средняя эффективная нефтенасыщенная мощность не изменяется по сравнению с плотностью, равной 4 км². Следует отметить, что достижение указанного предела обычно не вызывается необходимостью и не оправдывается экономически, поэтому количество разведочных скважин можно устанавливать в зависимости от заданной точ­ности определения параметров для подсчета запасов нефти.

Известна методика Г.А. Габриэлянца и В.И. Пороскуна определения рациональной сетки скважин при разведке мас­сивных залежей, которая достигается определением зон рав­ных объемов и последующим заложением скважин в централь­ной части этих зон (рис. 5.2.9). При этом авторы отмечают, что краевые скважины дают информацию о мизерной части залежи, а зачастую оказываются за пределами контура, т. е. вообще не несут никакой информации о залежи.

На основании предложенной указанными авторами схемы (рис. 5.2.9) следует прежде всего оговорить, о нефтяной или газовой залежи идет речь, так как подход к их разведке и разработке может быть совершенно иным. Положение о том, что каждая скважина должна прирастить равные запасы нефти по форме, не вызывает особых возражений. Однако непонятно, почему скважина, расположенная в наилучших геологических и струк­турных условиях с наибольшими нефтенасыщенными мощно­стями, не должна прирастить в несколько раз больше запасов, чем скважина в краевой части залежи.

Кроме того, нельзя согласиться с авторами, что в нефтяной залежи отдельные скважины, оказавшиеся в приконтурной зоне или за пределами залежи, не дают никакой информации. Выбор наиболее эффективной системы разработки требует обязатель­ного знания границ залежи и характеристики законтурной об­ласти. Поэтому такие скважины дают важную информацию, необходимую для выбора метода поддержания пластового дав­ления и правильного расположения нагнетательных скважин. Нельзя эту задачу возлагать на эксплуатационные скважины, в которых запланирована добыча нефти, она должна быть ре­шена отдельными разведочными скважинами.

Рис. 5.2.9. Схема неравномерного размещения скважин, при которой каждая скважина оценивает примерно одинаковый объем залежи. По Л.Г. Габриэлянцу, В.И. Пороскуну.

Расстояния от оси складки: l₂-l₅—до точки заложения скважин, x₂-x₅—до границ блоков {I-V) разных объемов залежи, L—до внешнего контура нефтеносности

В связи с тем, что распределение нефти и газа в залежи за­висит от структурных особенностей, изменчивости литологического состава и неоднородности коллекторских свойств пород, достоверная оценка запасов в значительной степени обусловли­вается степенью знания геологических закономерностей, которые могут быть установлены ограниченным числом скважин, раз­мещенных по профильной системе.

До сих пор при исследованиях в области промышленной раз­ведки вопросы определения минимального числа скважин, не­обходимого для подсчетов запаса нефти и составления проекта разработки, рассматривались совместно. Между тем минималь­ное количество скважин, позволяющее определить запасы нефти промышленных категорий, обычно недостаточно для получения необходимых данных при составлении проекта разработки неф­тяной залежи, особенно для литологически изменчивых пластов,

Для проектирования разработки важно не только выявить общие закономерности изменений свойств нефтяного пласта, но и изучить особенности пласта как по разрезу, так и по площади.

Это объясняется тем, что современные методы разработки неф­тяных залежей, предусматривающие применение методов под­держания пластового давления, требуют расположения нагнета­тельных и эксплуатационных скважин, которое обеспечило бы воздействие на все пласты и пропластки, слагающие горизонт.

Многолетние исследования в области разработки нефтяных месторождений показали, что из-за отсутствия достаточных дан­ных, характеризующих параметры пласта, для средних и круп­ных нефтяных залежей необходимо осуществлять двухстадийное проектирование, предусматривающее вначале составление тех­нологической схемы разработки, а затем проекта разработки. Составление предварительной технологической схемы может быть основано на том количестве разведочных скважин, по кото­рым проведен подсчет запасов нефти. Что же касается проекта разработки, то последний должен составляться по истечении некоторого времени па основании большего числа скважин (рис. 5.2.10).

Рис. 5.2.10. Схема размещения разведочных и опережающих эксплуатационных скважин.

1—разведочные скважины; 2 - опережающие эксплуатационные скважины; 3 - проектные точки эксплуатационных скнажин