RU2803710C1 - Method for geophysical exploration of oil and gas in ice-covered reservoirs - Google Patents

Abstract

FIELD: geophysics.

SUBSTANCE: invention can be used for oil and gas exploration in ice-covered reservoirs. Essence: carry out high-precision aerial magnetic survey and ground-based high-precision gravity survey. Zones of isometric positive anomalies of magnetic and gravitational fields, complicated by local minima, are identified, showing weakened zones along which hydrocarbons migrate. In this case, ground-based gravity survey is carried out from the surface of an open reservoir along a square research grid with a step of 150-250 m with additional coverage along the perimeter of the mined area of 400-600 m. Aeromagnetic reconnaissance is carried out on a scale of 1:25000 in coverage and research grid, similar in direction and step to the gravity survey grid.

EFFECT: reduction of exploration time.

1 cl

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно геофизической разведке и может быть использовано при поиске месторождений углеводородов.The invention relates to the oil and gas industry, namely geophysical exploration, and can be used in searching for hydrocarbon deposits.

Известен способ многокомпонентного гравиметрического моделирования геологической среды на изучаемой площади (патент RU №2364895, МПК G01V 07/00, опубл. 20.08.2009, Бюл. №23), включающий измерения с гравиметрами по профилям, учет поправки за влияние рельефа местности, построение карты аномалий силы тяжести и выделение информативных составляющих поля, причем профили располагают параллельно или субпараллельно и создают два секущих диагональных профиля, концы которых соединяют между собой связующими профилями, причем один или более пунктов этих диагональных профилей совмещают с пунктами основных профилей, а опорный пункт помещают в перекрестие секущих диагональных профилей, затем в измеренные значения силы тяжести вводят поправки за влияние рельефа местности, выполняют аналитическую аппроксимацию измеренного гравитационного поля с заданной погрешностью и редуцируют его на высоту на несколько горизонтальных плоскостей, путем решения обратной линейной задачи определяют плотности в каждом слое между двумя соседними плоскостями и выполняют построение 3D- диаграммы строения геологической среды, при этом обеспечивают повышенную пространственную разрешающую способность за счет совместного анализа поля силы тяжести и компонентов гравитационного поля второго порядка.There is a known method for multicomponent gravimetric modeling of the geological environment in the study area (patent RU No. 2364895, IPC G01V 07/00, publ. 08/20/2009, Bulletin No. 23), including measurements with gravimeters along profiles, taking into account corrections for the influence of terrain, map construction gravity anomalies and highlighting informative components of the field, wherein the profiles are placed parallel or subparallel and two secant diagonal profiles are created, the ends of which are connected to each other by connecting profiles, and one or more points of these diagonal profiles are combined with points of the main profiles, and the reference point is placed in the crosshairs secant diagonal profiles, then corrections are introduced into the measured values of gravity for the influence of the terrain, an analytical approximation of the measured gravitational field is performed with a given error and it is reduced to a height of several horizontal planes, by solving the inverse linear problem the densities in each layer between two adjacent planes are determined and construct a 3D diagram of the structure of the geological environment, while providing increased spatial resolution due to the joint analysis of the gravity field and the components of the second-order gravitational field.

Недостатком данного способа является низкая точность построения модели в сложных условиях, например, при сдвигах или врезах породы (в районах с наличием озер и/или рек), из-за использования только гравитационной разведки, которая в данных условиях дает большую погрешность.The disadvantage of this method is the low accuracy of model construction in difficult conditions, for example, during shifts or incisions of rock (in areas with lakes and/or rivers), due to the use of only gravity reconnaissance, which in these conditions gives a large error.

Известен также способ поиска нефтегазовой залежи (патент RU №2145107, МПК G01V 11/00, опубл. 27.01.2000, Бюл. №3), включающий проведение высокоточной аэромагниторазведки и наземной высокоточной гравиразведки, по результатам которых определяют зоны изометричных положительных аномалий магнитного и гравитационного полей, осложненных локальными минимумами, с последующим проведением сейсморазведки методом общеглубинной точки, причем до проведения сейсморазведки в пределах выделенных зон аномалий магнитного и гравитационного полей осуществляют геоэлектрохимическую и термомагнитную съемки с определением кольцевых геоэлектрохимических и термомагнитных аномалий, при этом о месторождении судят по совпадению выделенных зон аномалий магнитного и гравитационного полей и кольцевых геоэлектрохимических и термомагнитных аномалий.There is also a known method for searching for oil and gas deposits (patent RU No. 2145107, IPC G01V 11/00, publ. 01/27/2000, Bulletin No. 3), including high-precision aeromagnetic prospecting and ground-based high-precision gravity survey, the results of which determine zones of isometric positive anomalies of magnetic and gravitational fields complicated by local minima, followed by seismic exploration using the general-depth point method, and before seismic exploration within the selected zones of anomalies of the magnetic and gravitational fields, geoelectrochemical and thermomagnetic surveys are carried out with the determination of ring geoelectrochemical and thermomagnetic anomalies, while the field is judged by the coincidence of the selected anomaly zones magnetic and gravitational fields and ring geoelectrochemical and thermomagnetic anomalies.

Недостатком данного способа является узкая область применения, связанная с нахождением только наиболее продуктивного участка в зоне исследования без определения строения пласта, что впоследствии потребует дополнительных исследований и, как следствие, приведет к потерям времени.The disadvantage of this method is the narrow scope of application associated with finding only the most productive area in the study area without determining the structure of the formation, which subsequently will require additional research and, as a result, will lead to loss of time.

Наиболее близким по технической сущности является способ геофизической разведки месторождений нефти и газа (патент RU №2402049, МПК G01V 11/00, опубл. 20.10.2010, Бюл. №29), включающий проведение высокоточной аэромагниторазведки и наземной высокоточной гравиразведки, по результатам которых определяют зоны изометричных положительных аномалий магнитного и гравитационного полей, осложненных локальными минимумами, с последующим проведением сейсморазведки методом общеглубинной точки, отличающийся тем, что до проведения сейсморазведки в пределах выделенных зон аномалий магнитного и гравитационного полей осуществляют геоэлектрохимическую и термомагнитную съемки с определением кольцевых геоэлектрохимических и термомагнитных аномалий, при этом о месторождении судят по совпадениию выделенных зон аномалий магнитного и гравитационного полей и кольцевых геоэлектрохимических и термомагнитных аномалий.The closest in technical essence is the method of geophysical exploration of oil and gas fields (patent RU No. 2402049, IPC G01V 11/00, publ. 10.20.2010, Bull. No. 29), including high-precision aeromagnetic prospecting and ground-based high-precision gravity survey, the results of which determine zones of isometric positive anomalies of the magnetic and gravitational fields, complicated by local minima, followed by seismic exploration using the general-depth point method, characterized in that before seismic exploration within the selected zones of anomalies of the magnetic and gravitational fields, geoelectrochemical and thermomagnetic surveys are carried out with the determination of ring geoelectrochemical and thermomagnetic anomalies, in this case, the deposit is judged by the coincidence of the identified zones of magnetic and gravitational field anomalies and ring geoelectrochemical and thermomagnetic anomalies.

Недостатком данного способа является узкая область применения, связанная с нахождением только наиболее продуктивного участка в зоне исследования без определения строения пласта, что впоследствии потребует дополнительных исследований и приведет к потере времени, при этом сейсморазведка может привести к необратимым процессам в сложных пластовых условиях, например, при сдвигах или врезах породы (в том числе районах с наличием озер и/или рек).The disadvantage of this method is the narrow scope of application associated with finding only the most productive area in the study area without determining the structure of the formation, which will subsequently require additional research and lead to loss of time, while seismic exploration can lead to irreversible processes in complex reservoir conditions, for example, when shifts or incisions of rock (including areas with lakes and/or rivers).

Техническим результатом предполагаемого изобретения является создание способа геофизической разведки нефти и газа, позволяющего проводить исследования в сложных пластовых условиях, расширить область применения за счет определения строения пласта, благодаря дополнительному расширению охвата измеряемой области на 400 - 600 м по периметру, что также позволяет сократить количество дополнительных исследований и связанных с этим потерь времени.The technical result of the proposed invention is the creation of a method for geophysical exploration of oil and gas, allowing for research in difficult reservoir conditions, expanding the scope of application by determining the structure of the reservoir, due to the additional expansion of the coverage of the measured area by 400 - 600 m around the perimeter, which also allows reducing the number of additional research and associated loss of time.

В качестве технического решения предлагается способ геофизической разведки нефти и газа на водоёмах, покрытых льдом, включающий проведение высокоточной аэромагниторазведки и наземной высокоточной гравиразведки, по результатам которых определяют зоны изометричных положительных аномалий магнитного и гравитационного полей, осложнённых локальными минимумами, показывающие ослабленные зоны, по которым мигрируют углеводороды.As a technical solution, a method for geophysical exploration of oil and gas in ice-covered reservoirs is proposed, including high-precision aeromagnetic prospecting and ground-based high-precision gravity survey, the results of which determine zones of isometric positive anomalies of the magnetic and gravitational fields, complicated by local minima, showing weakened zones along which they migrate hydrocarbons.

Новым является то, что наземную гравиразведку проводят с поверхности открытого водоёма по квадратной сетке исследований с шагом 150-250 м с дополнительным охватом по периметру отрабатываемой территории на 400-600 м, а аэромагниторазведку проводят масштабом 1:25000 по охвату и сетке исследований, аналогичной по направлению и шагу сетки гравиразведки.What is new is that ground-based gravity survey is carried out from the surface of an open reservoir on a square research grid with a step of 150-250 m with additional coverage along the perimeter of the mined area of 400-600 m, and aerial magnetic survey is carried out on a scale of 1:25000 with a coverage and research grid similar to direction and pitch of the gravity survey grid.

Способ реализуется в следующей последовательности.The method is implemented in the following sequence.

На месторождениях, эксплуатируемых 20 лет и больше, к которым относятся месторождения Республики Татарстан (РТ), неразведанными запасами остаются только районы, труднодоступные для разведки и бурения. Чаще всего это акватории озер и рек. Проведение наземной высокоточной гравиразведки (гравитационные исследования), которая совместно с аэромагниторазведкой дает максимально точные результаты по подземным залежам углеводородов месторождения, невозможно большую часть года, поэтому необходимо проведение работ в зимний период, когда водная гладь этих акваторий покроется надежным слоем льда (для РТ - это середина января - февраль). Благодаря этому возможно стационарное размещение высокоточных гравитационных датчиков на поверхности льда в узлах квадратной сетки с шагом 150-250 м. Как показала практика, при шаге выше 250 м значительно падает точность получаемых данных, а менее 150 м - резко возрастает стоимость работ при незначительном росте точности показаний. Поскольку расположение озер и рек часто совпадает с подземными сдвигами или врезами породы месторождения, то получаются показания только наличия или отсутствия углеводородов в исследуемом районе, а структура самого пласта трудна для понимания. Для исключения подобных недостатков гравитационными исследованиями дополнительно расширяют охват по периметру на 400 - 600 м, чем меньше исследуемая площадь водной глади озера и/или реки, тем охват по периметру больше, чтобы увеличить количество поступающих данных. Как показала практика, менее 400 м информации недостаточно для построения структуры пласта месторождения, а более 600 м - не дает существенного прироста в точности подобных посторенний. Проведение высокоточной аэромагниторазведки осуществляют с низколетящего самолета или вертолета, масштабом 1:25000 по охвату и сетке исследований, аналогичной по направлению и шагу сетки гравиразведки, что позволяет наложить друг на друга исследования без дополнительной математической обработки по направлению и шагу (что снижает, как показала практика, точность получаемых данных при наложении на 4-8%), для определения зоны изометричных положительных аномалий магнитного и гравитационного полей, осложненных локальными минимумами, которые показывают ослабленные зоны, по которым мигрируют углеводороды в месторождении. Причем после наложения и компьютерной обработки данных достаточно точно (с погрешностью не более 3 м на месторождениях РТ) определяются размещение и структура исследуемого пласта, что для пластов мощностью 10 м и более не критично при строительстве горизонтальных скважин. При толщинах (мощности) пласта менее 10 м - на данном этапе техники пока нерентабельно осваивать.In fields that have been in operation for 20 years or more, which include the fields of the Republic of Tatarstan (RT), only areas that are difficult to access for exploration and drilling remain undiscovered reserves. Most often these are water areas of lakes and rivers. Carrying out ground-based high-precision gravity surveys (gravity surveys), which together with aeromagnetic prospecting gives the most accurate results on the underground hydrocarbon deposits of the field, is impossible for most of the year, so it is necessary to carry out work in the winter, when the water surface of these water areas is covered with a reliable layer of ice (for the Republic of Tatarstan this is mid-January - February). Thanks to this, it is possible to permanently place high-precision gravity sensors on the ice surface at the nodes of a square grid with a step of 150-250 m. As practice has shown, with a step above 250 m, the accuracy of the data obtained significantly decreases, and less than 150 m, the cost of work increases sharply with a slight increase in accuracy indications. Since the location of lakes and rivers often coincides with underground shifts or incisions in the rock of the field, the only indications obtained are the presence or absence of hydrocarbons in the study area, and the structure of the formation itself is difficult to understand. To eliminate such shortcomings, gravity studies further expand the coverage along the perimeter by 400 - 600 m; the smaller the area of the water surface of a lake and/or river under study, the greater the coverage along the perimeter in order to increase the amount of incoming data. As practice has shown, less than 400 m of information is not enough to construct the structure of the reservoir, and more than 600 m does not provide a significant increase in the accuracy of such constructions. High-precision aerial magnetic surveys are carried out from a low-flying aircraft or helicopter, with a scale of 1:25000 in coverage and research grid, similar in direction and step to the gravity survey grid, which makes it possible to superimpose studies on each other without additional mathematical processing in direction and step (which, as practice has shown, reduces , the accuracy of the obtained data when superimposed is 4-8%), to determine the zone of isometric positive anomalies of the magnetic and gravitational fields, complicated by local minima, which show weakened zones along which hydrocarbons migrate in the field. Moreover, after superimposing and computer processing of data, the location and structure of the studied formation are determined quite accurately (with an error of no more than 3 m in the fields of the Republic of Tatarstan), which is not critical for formations with a thickness of 10 m or more when constructing horizontal wells. If the thickness (thickness) of the formation is less than 10 m, it is not yet profitable to develop the technology at this stage.

На сами способы исследования, оборудование и методы обработки информации авторы не претендуют.The authors do not make any claims about the research methods, equipment and methods of information processing.

Пример конкретного выполненияExample of concrete implementation

Елабужское месторождение разрабатывается с 1962 года. Основными объектами разработки здесь являются терригенные коллектора кыновского и пашийского горизонтов верхнего девона. Северная часть месторождения не оконтурена бурением и была отработана сейсморазведкой, в связи с нахождением в акватории реки Камы (р. Кама). Пробуренная на севере месторождения скважина (скв.) № 843 вскрыла пласт Д_О на абсолютной отметке - 1437 м, при этом начальный уровень водонефтяного контакта (ВНК) на месторождении составлял - 1436 м. Поисковая скв. №22, расположенная на противоположном берегу реки Камы, вскрывшая пласт Д_О на абсолютной отметке - 1447 м, при её освоении был получен дебит нефти 6,3 т/сут.The Elabuga field has been developed since 1962. The main development objects here are the terrigenous reservoirs of the Kynovsky and Pashisky horizons of the Upper Devonian. The northern part of the field was not delineated by drilling and was developed by seismic exploration, due to its location in the waters of the Kama River (Kama River). Well No. 843, drilled in the north of the field, penetrated the _DO formation at an absolute elevation of 1437 m, while the initial level of the oil-water contact (OWC) in the field was 1436 m. Search well. No. 22, located on the opposite bank of the Kama River, opened the _reservoir at an absolute elevation of 1447 m; during its development, an oil flow rate of 6.3 tons/day was obtained.

Предпосылкой для постановки работ является сходство геологических разрезов скважин № 843 и № 22. Предполагается наличие безымянных поднятий в северной части и в северной части Соболековского участка (район скв. № 128) Елабужского месторождения. С целью обнаружения этих поднятий необходимо провести дополнительные исследования, позволяющие уточнить геологическое строение месторождения.A prerequisite for the work is the similarity of the geological sections of wells No. 843 and No. 22. The presence of nameless uplifts is assumed in the northern part and in the northern part of the Sobolekovsky area (area of well No. 128) of the Elabuga field. In order to detect these uplifts, it is necessary to conduct additional research to clarify the geological structure of the field.

Было решено провести гравиметрическую съемку данных (гравиразведку) и магнитометрическую (аэромагниторазведку) съемку масштаба(ом) 1:25000 по сетке 200×200 м. Гравиметрические исследования проводились в феврале с поверхности льда в пределах акватории реки Камы. Для корректной стыковки данных результатов гравиразведки и аэромагниторазведки выполнили расширение съемки на 500 метров вокруг по периметру отрабатываемой акватории. Общая площадь гравиметрических работ составит 49.16 кв.км, количество пунктов наблюдения - 1239. При производстве полевых гравиметрических работ использованы гравиметры Scintrex CG-5. Зимние гравиразведочные работы на акваториях по льду проводились силами ООО «ТНГ-Казаньгеофизика» (РТ, ПАО «Татнефть»). Также с вертолета была проведена аэромагниторазведка - высокоточная магниторазведка масштабом 1:25000 аналогичной по направлению гравиразведки и шагом сетки 200×200 м на изучаемой акватории р. Камы, так и вокруг нее на 500 м площадью 142,3 км². Для повышения корректности данных из отрабатываемой территории исключили зоны интенсивных техногенных электромагнитных помех - территории населенных пунктов и участки, прилегающие к ЛЭП. Общее количество пунктов наблюдения аэромагниторазведки - 3563.It was decided to conduct a gravimetric data survey (gravity survey) and a magnetometric (aeromagnetic survey) survey at a scale of 1:25000 on a grid of 200×200 m. Gravimetric studies were carried out in February from the ice surface within the water area of the Kama River. To correctly match the results of gravity survey and aeromagnetic survey, we expanded the survey by 500 meters around the perimeter of the water area being mined. The total area of gravimetric work will be 49.16 sq. km, the number of observation points will be 1239. Scintrex CG-5 gravimeters were used in the field gravimetric work. Winter gravity survey work in ice water areas was carried out by TNG-Kazangeophysics LLC (RT, Tatneft PJSC). An aerial magnetic survey was also carried out from a helicopter - high-precision magnetic survey on a scale of 1:25000, similar in direction to gravity survey and with a grid spacing of 200×200 m in the studied water area of the river. Kama, and around it on 500 m with an area of 142.3 km ² . To increase the correctness of the data, zones of intense man-made electromagnetic interference were excluded from the mining area - the territories of populated areas and areas adjacent to power lines. The total number of aerial magnetic survey observation points is 3563.

На основании интерпретации вновь полученных результатов с дополнительным охватом на 500 м по периметру выполнено трехмерное моделирование с определением структуры исследуемого пласта, а именно: распределение плотности в осадочном чехле и кристаллическом фундаменте с целью выявления в разрезе месторождения плотностных неоднородностей, связанных с перспективными для добычи нефти и/или газа объектами месторождения.Based on the interpretation of the newly obtained results with an additional coverage of 500 m along the perimeter, three-dimensional modeling was performed to determine the structure of the studied formation, namely: density distribution in the sedimentary cover and crystalline basement in order to identify density heterogeneities in the section of the field associated with promising oil production and /or gas field objects.

Помимо выявления зон тектонических нарушений, изучение магнитных свойств горных пород позволяет судить о структуре пласта без дополнительных исследований, а именно: о возможных вторичных изменениях над месторождением углеводородов, и сделать выводы о нефте- и/или газоперспективности приподнятых блоков соответствующих пластов.In addition to identifying zones of tectonic disturbances, the study of the magnetic properties of rocks allows one to judge the structure of the formation without additional research, namely, possible secondary changes above the hydrocarbon deposit, and draw conclusions about the oil and/or gas potential of uplifted blocks of the corresponding formations.

По результатам исследований в северной части Соболековского участка Елабужского месторождения с берегов р. Камы были пробурены две горизонтальные скважины со вскрытием исследованного пласта, которые дали дебит нефти 8,1 т/сут и 11.8 т/сут соответственно.According to the results of research in the northern part of the Sobolekovsky section of the Elabuga field from the banks of the river. Two horizontal wells were drilled in Kama to open up the studied formation, which gave an oil flow rate of 8.1 tons/day and 11.8 tons/day, respectively.

Предлагаемый способ геофизической разведки нефти и газа на водоёмах, покрытых льдом, позволяет проводить исследования в сложных пластовых условиях, расширить область применения за счет определения строения пласта, благодаря дополнительному расширению охвата измеряемой области на 400-600 м по периметру, что также позволяет сократить количество дополнительных исследований и связанных с этим потерь времени.The proposed method for geophysical exploration of oil and gas in ice-covered reservoirs allows for research in difficult reservoir conditions, expanding the scope of application by determining the structure of the reservoir, thanks to an additional expansion of the coverage of the measured area by 400-600 m around the perimeter, which also allows reducing the number of additional research and associated loss of time.

Claims (1)

Способ геофизической разведки нефти и газа на водоемах, покрытых льдом, включающий проведение высокоточной аэромагниторазведки и наземной высокоточной гравиразведки, по результатам которых определяют зоны изометричных положительных аномалий магнитного и гравитационного полей, осложненных локальными минимумами, показывающие ослабленные зоны, по которым мигрируют углеводороды, отличающийся тем, что наземную гравиразведку проводят с поверхности открытого водоема по квадратной сетке исследований с шагом 150-250 м с дополнительным охватом по периметру отрабатываемой территории на 400-600 м, а аэромагниторазведку проводят масштабом 1:25000 по охвату и сетке исследований, аналогичной по направлению и шагу сетки гравиразведки.A method for geophysical exploration of oil and gas in reservoirs covered with ice, including high-precision aeromagnetic prospecting and ground-based high-precision gravity survey, based on the results of which zones of isometric positive anomalies of magnetic and gravitational fields are determined, complicated by local minima, showing weakened zones through which hydrocarbons migrate, characterized in that that ground-based gravity survey is carried out from the surface of an open reservoir along a square research grid with a step of 150-250 m with additional coverage along the perimeter of the mined area of 400-600 m, and aeromagnetic survey is carried out on a scale of 1:25000 with a coverage and research grid similar in direction and grid step gravity reconnaissance.