Description:

_first break том 26, Март 2008_ _специальная тема Газ в Плотных Породах_ Поиски газа во всех плотных породах Looking for gas in all the tight places Marlan W. Downey* В данной статье представлено частное исследование, объясняющее кардинальные различия между традиционными коллекторами газа и залежами газа в плотных породах. Чтобы обеспечить высокий дебит мы привыкли искать газ в породах с высокой пористостью и проницаемостью. Мы ищем богатые месторождения для экономического наращивания. Мы избегаем коллекторов газа с низкой проницаемостью. Тогда зачем предпринимать новые поиски газа в плотных породах, если это само по себе является занимательным исследованием? Зачем кому-то вкладывать деньги в разработку коллекторов газа в плотных породах, а не традиционных бассейнов? («Газ в плотных породах» - это промышленный термин для обозначения таких пород, которые обогащены газом и испытывают недостаток в уровне свободной воды.) Разработка газа в плотных породах – это заманчивая цель для нефтедобывающих компаний, которые могут сэкономить за счет роста масштабов производства. Их инженеры могут сконцентрироваться на развитии производства, а сами компании находятся в таких условиях, когда газ можно продать без труда. Кажется, что такие коллекторы содержат огромные запасы углеводородов, но их распространение и особенности до сих пор недостаточно известны. Эти бассейны не просто более низкого качества, чем традиционные, они обладают поразительными свойствами, которые предписывают совершенствовать новые методы разведки и добычи. Сравнение традиционных коллекторов газа с месторождениями газа в плотных породах Диаметр устья поры типичного песчаника третичного периода в Мексиканском заливе в среднем составляет около 5 мкм; для плотных пород – в 200 раз меньше (рис. 1). Присутствие газа в этих чрезвычайно маленьких порах – крайне знаменательное явление, и указывает на особый механизм расположения газа. Я хотел бы сравнить особенности этих двух газовых коллекторов. Первый тип назову «Перемещение в низкоимпедансных (традиционных) коллекторах», а второй – «Вытеснение в высокоимпедансные (плотные породы) коллекторы». Значение «импеданс» используется для описания задерживания флюида стратиграфической единицей. Два этих типа основаны на различном влиянии на газ - выталкивая его в пористые, проницаемые и связные коллекторы (низкий импеданс), или вытесняя газ из сопутствующей материнской породы непосредственно в горную породу: преимущественно в сланцы, плотные пески и проницаемые изолированные удлиненные линзы (высокий импеданс). Традиционные коллекторы После вытеснения газа из образующих материнских пород он находится под давлением и представлен сплошными проницаемыми слоями, а избыточное газовое давление быстро рассеивается, поскольку в передаваемый слой, имеющий нормальное давление, проникает лишь небольшое количество углеводородов. Газ под действием выталкивающих сил из материнских пород перемещается по восстанию пласта в слои или трещины до тех пор, пока не попадет в ловушку или не улетучится в атмосферу. В обычной системе проницаемых пластов-коллекторов газ сможет перемещаться на большую величину, чем газ, оставшийся и формирующийся в материнской породе. Материнская порода опустится лишь через много миллионов лет на несколько тысяч футов, пройдя при этом генерационное окно. Скорость движения газа превосходит скорость формирования, и газ движется по восстанию пласта внутри передающих зон подобно редким легким плавунам, переходя от одной микро-ловушки к другой. Неопровержимое требование для образования значительных газовых месторождений – условия этой «обычной» обстановки, при которой залежи пополняются вследствие миграции на основе выталкивающей силы. *E-mail: marlandowney@mindspring.com. 5902 Yardley Ct., Dallas, TX 75248.* Рис. 1. Давление, скажем, 25 фунтов на квадратный дюйм, мигрирующего плавуна может втолкнуть газ только в самые крупные и хорошо связанные устья пор коллектора (рис. 2). Наличие газа в маленьких порах – это редкое и труднодостижимое явление, оно возможно только в случае значительной толщины пласта в куполе ловушки. У нас достаточно опыта в изучении таких миграций и систем накопления традиционных бассейнов. И для таких «обычных» систем мы ожидаем увидеть: 1) Присутствие газа только в более крупных устьях пор. 2) Уровни свободной воды на границах купола каждого месторождения. 3) Как правило, умеренное избыточное давление в продуктивном пласте выявлено только в мощных слоях газовых залежей. Высокий импеданс (резервуар, полностью заполненный газом) В материнской породе при формировании органического вещества существенно увеличивается давление (органическое вещество в дальнейшем переходит в нефть и газ). Это повышение вызвано увеличением объема, связанное с формированием углеводородов. Газ при высоком давлении из сформировавшейся нефтематеринской породы выталкивается даже в очень узкие устья пор примыкающих алевролитов и плотных песчаников, обладающих низкой проницаемостью и структурным постоянством (рис. 3). Рис. 2. Чтобы понять природу таких необычных коллекторов плотных пород, важно количественно изучить структуру их пор. Лучший способ это сделать – выполнить специальные измерения давления капиллярного входа при высоком давлении. При введении ртути (несмачивающейся жидкости) в поровое пространство песчаника, более крупные поры заполняются при низком давлении, а небольшие поры – при более высоком. Итоговая кривая давления капиллярного входа можно преобразовать в кривую распределения диаметра пор. Предположения об округлости пор, угле контакта, равном 1400, для ртути относительно кварца и поверхностного натяжения ртути, равного 480 дн см, дают величину диаметра пор, равную 0.214 мм, поделенную на входное давление ртути (измеряемое в фунтах на квадратный дюйм). На рис. 4 показаны два типичных примера коллекторов плотных пород; отмечаем, что ртуть не может проникнуть в эти поры при давлении меньше тысячи фунтов и более. Для наличия газа в очень узких порах плотных пород необходимо исключительное давление, чтобы вытеснить газ в такие коллекторы. Это выталкивающее давление лишь постепенно рассеивается при движении газа по пласту, учитывая низкую пропускаемость окружающего разреза породы. В отличие от обычных месторождений скорость образования из газоносной нефтематеринской породы может и не отставать от скорости миграции. Коллекторы плотных пород всегда встречаются в глинистых породах (высокий импеданс), имеющих слабую проницаемость, так как непрерывный пласт-проводник быстро рассеет высокие вытесняющие давления из вытесняющей материнской породы. Судя по образованиям, приходящим в буровой раствор, очень низкая проницаемость этих коллекторов дает возможность буровой коронке пройти через зоны, содержащие очень малое количество газа. Газ в буровом растворе обычно присутствует в малом количестве. Только после проведения операций по гидроразрыву пласта становится очевидным, что скважина пробурила значительное месторождение газа, находящегося в плотных породах. В таких полностью заполненных газовых коллекторах с высоким импедансом мы ожидаем увидеть: 1) Наличие газа в очень маленьких порах. 2) Общее отсутствие производимой воды. 3) Избыточное давление колеблется от средних до высоких значений. 4) Обычно плохая целостность и пропускаемость продуктивных пластов. 5) Хорошая связь со сформировавшейся материнской породой, из которой вытесняется газ. Рис. 3. Рис. 4. first break том 26, Март 2008 специальная тема Газ в Плотных Породах Работы по добыче газа в плотных породах Газовая промышленность получила огромные возможности благодаря полностью заполненным коллекторам газа в плотных породах, поскольку исследования перемещаются от месторождений, находящихся в шельфовых условиях, к глинистым. А ведь мы избегали раньше этот класс коллекторов. В таких условиях наличие структурных ловушек не имеет роли, а сейсмике отводится скромная роль в поисковом этапе. Эти коллекторы залегают в прогнозируемых геологических районах, правда, их легче найти, чем разрабатывать. Повышение добычи благодаря возбуждению притока в скважину или специальными техниками бурения – экономически целесообразно. Небольшие усовершенствования, направленные на улучшение качества коллектора, значительно повышают дебит скважины; а сейсмический атрибутный анализ – мощный инструмент для развития «наилучших частей» коллектора. Работа, написанная Харрисом и О’Брайаном (см. в этом выпуске журнала First Break), показывает задачи и возможности стратиграфической геофизики. Такие полностью заполненные бассейны должны иметь доступ к материнским породам, выталкивающим газ. Этот прямой доступ к сформировавшимся материнским породам означает, что заполненные коллекторы находятся вдоль широкого крыла структур или даже в центре характерных бассейнов. Коллекторы плотных пород предельно связаны со стратиграфией высокого импеданса, прерывистыми бассейнами и газом, приходящим от близко расположенных материнских пород при изменениях температур VR >1.0 (рис. 5). Пример разработки газа в плотных породах Нефтеносная порода области Bossier на востоке Техаса демонстрирует пример газа в плотных породах. Сотни скважин пробурили прерывистый коллектор толщиной 300-500 футов, но почти все границы месторождения до сих пор не определены. В этом слое обнаружили лишь очень малое количество воды. Пластовое давление изменяется от чуть выше гидростатического давления до значений около 0.7 psi фут. Первые скважины... Ключевые слова: структура, перемещаться, пропускаемость, ловушка, тема газ, буровой, низкий проницаемость, особенность, газ, приток, нефтематеринский порода, март, трлн куб, импеданс, газовый коллектор, полностью, техники, разведка, наличие, хороший, сей пора, типичный, связанный, день, бурение, свободный, газ плотный, уровень, капиллярный вход, традиционный коллектор, раствор, вход, равный, техника, компания, буровая раствор, песчаник, капиллярный, давление, счёт, плотный, материнский, развитие, качество, материнский порода, мочь, система, плотный порода, скорость, образование, фунт, добыча, месторождение, область, благодаря, тема, тип, свободный вода, присутствие, пример, куб, давление капиллярный, такая условие, коллектор газ, роль, пробурить, обычный, количество, квадратный дюйм, кривая, специальный тема, устье, толщина, проницаемый, зона, выталкивать, ртуть, условие, сша, значительный, поиск, цена, млн, порода, тысяча, диаметр, высокий давление, слой, значение, продуктивный пласт, специальный, пластовая давление, традиционный, дебит, малый, органический вещество, бассейн, рис, мексиканский залив, явление, плавун, вытеснять, избегать, сравнение, сотня, формирование, мексиканский, уровень свободный, фут, маленький пора, пласт, квадратный, коллектор, производство, исследование, запас, разрабатывать, традиционный бассейн, вода, фут газ, проницаемость, трлн, сформировавшийся материнский порода, высокий импеданс, куб фут, залежь, небольшой, газ материнский, такая порода, возможность, работа, газовый, сформироваться, такая коллектор, сей, заполненный коллектор, скважина, повышение, коллектор плотный, углеводород, избыточный, миграция, разработка