Технологии как ключ к освоению запасов ачимовской толщи

А.А. Минич, А.А. Тимиргалин, М.Г. Буторина, Р.А. Ошмарин ООО «Газпромнефть НТЦ», А.Ю. Кондратьев, И.Р. Мукминов, к.т.н., Г.В. Волков ООО «Газпромнефть-Гео»

Журнал «Нефтяное хозяйство»

В ПАО «Газпром нефть» сформирована и действует технологическая стратегия, объединяющая девять долгосрочных программ технологического развития, в состав которых входят технологические проекты по различным направлениям: от геологоразведки и разработки до обустройства и цифровизации [1].  

Одним из объектов, эффективность эксплуатации которого возрастает с развитием новых технологий, является ачимовская толща – отложения глубоководных конусов выноса в фондоформной части неокомского нефтегазоносного комплекса Западной Сибири. Ачимовские отложения распространены достаточно широко и имеют огромный ресурсный и добычной потенциал. Ачимовские отложения залегают под достаточно изученными и давно разрабатываемыми пластами неокома, что позволяет вводить многие ачимовские объекты в разработку достаточно быстро благодаря имеющейся инфраструктуре.

Ачимовская толща характеризуется низкой проницаемостью, что часто позволяет относить ее запасы к трудноизвлекаемым; линзовидным строением залежей, часто неструктурного типа; сложным генезисом и высокой неоднородностью. Ее свойства изменяются как с востока на запад в соответствии с развитием и сменой клиноциклитов, так и с юга на север при общем погружении нефтегазоносного бассейна. Отмечается проблема фациального зонирования: отложения распределительных каналов и различных зон конуса выноса (проксимальной, медиальной, дистальной) характеризуются различными свойствами, однако выделение фаций затруднено из-за эффекта наложения разновозрастных конусов выноса, низкой разрешающей способности методов геофизических и сейсмических исследований. При разработке ачимовской толщи по скважинам отмечаются высокий темп снижения дебита и нередко большая начальная обводненность, природа которой носит дискуссионный характер. 

В компании «Газпром нефть» разработан технологический план по изучению и освоению ачимовской толщи в рамках портфеля проектов «Большая Ачимовка». Ачимовская толща изучается на разных уровнях. 

На региональном уровне в 2018 г. в рамках портфеля проектов «Большая Ачимовка» на основе региональной сети опорных скважин и 2D сейсмических профилей оценены ресурсный потенциал ачимовской толщи в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, зоны распространения клиноциклитов и основные свойства исходя из региональных карт. Зона распространения толщи разделена на три кластера (рис. 1): «Север», «Запад» и «Восток», различающихся по основным свойствам, что предполагает различные подходы к их изучению и разработке. 


Рис. 1. Кластеризация территории распространения ачимовской толщи (а) и роза основных свойств (б): АВПД – аномально высокое пластовое давление; ОГ – отражающий горизонт; РБ – ресурсная база

На зональном уровне проводятся выделение и оконтуривание залежей на основании седиментационных и сейсмогеологических моделей, а также вероятностная оценка запасов, рисков и неопределенностей для формирования программ опытно-промышленных (ОПР), геолого-разведочных (ГРР) и научно-исследовательских (НИР) работ. На уровне объекта выполняется анализ разработки ачимовской толщи и мирового опыта освоения залежей с аналогичными геологическими условиями, выбираются участки ОПР на основе 3D фильтрационных моделей. Уровень ГРР/ОПР предполагает проведение полевых работ, выбор оптимальных технологических решений для изучения и разработки ачимовской толщи, создание матрицы технологических решений. В соответствии с решаемыми задачами на каждом уровне экспертами компании «Газпром нефть» выделены восемь технологических вызовов. 

1. Повышение точности и эффективности прогнозирования геологической неоднородности на основе данных сейсморазведки позволит повысить точность структурных построений и прогноза распространения индивидуальных объектов, а следовательно, успешность разведочного и эксплуатационного бурения. 

2. Повышение достоверности определения петрофизических параметров для тонкослоистого высокорасчлененного коллектора даст возможность более достоверно определять эффективные нефтенасыщенные толщины и фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) пород, типизировать ачимовскую толщу с помощью разработанной в ООО «Газпромнефть НТЦ» концепции связанности порового пространства [2], получить больше информации о запасах и принимать более корректные технологические решения для разработки.

3. Повышение эффективности разработки низкопродуктивных коллекторов увеличит рентабельность разработки ачимовской толщи, позволит вовлекать в разработку пласты с более низкими ФЕС. 

4. Повышение эффективности системы поддержания пластового давления (ППД) за счет оценки целесообразности организации заводнения, выбора оптимального агента вытеснения увеличит коэффициент охвата вытеснением, снизит темпы падения дебитов нефти или позволит избежать затрат на неэффективную закачку. 

5. Увеличение коэффициента извлечения нефти (КИН) третичными методами. Например, из обзора мирового опыта следует, что на объектах, аналогичных ачимовской толще, закачка газа позволяет увеличить КИН на 15–20 %. 

6. Повышение достоверности геолого-гидродинамических моделей для тонкослоистого высокорасчлененного коллектора обеспечит корректность принимаемых на их основе решений и сокращение трудовых затрат на построение моделей. 

7. Длительная отработка скважин в условиях полной автономии позволит либо сократить длительность исследования, либо уменьшить инфраструктурную нагрузку. 

8. Подбор оптимальных технологий бурения в зонах АВПД даст возможность снизить стоимость строительства скважины и повысить рентабельность разработки месторождений. 

Указанные вызовы группируются в три направления: локализация запасов и определение свойств (1, 2, 6), повышение КИН (3, 4, 5), снижение стоимости скважин (7, 8). Мониторинг технологических проектов ПАО «Газпром нефть» показал, что большая часть вышеуказанных задач эффективно интегрируется с технологическими направлениями компании, формируя полноценный технологический план. Для выбранных технологических проектов составлен план адаптации к задачам «Большой Ачимовки». 

Кроме существующих инициированы три уникальных технологических проекта для ачимовской толщи. 

Проект «Объектно-ориентированные подходы к сейсмогеологической интерпретации ачимовских отложений» направлен на более точное картирование геологических событий, выделение характерных сейсмических образов и детализацию ачимовской толщи. Основной целью проекта является создание инструмента для автоматизированной геологической интерпретации сейсмических данных с использованием алгоритмов «компьютерного зрения». В настоящее время такие алгоритмы активно развиваются и позволяют решать задачи, связанные с поиском и определением объектов по фото- или видеопотоку. Адаптация этих разработок к задачам геологоразведки позволит автоматизировать поиск перспективных объектов и применить метод аналогов для их геологического описания. 

Проект «Определение насыщенности и ФЕС разреза ачимовской толщи» направлен на максимальное повышение информативности комплекса геофизических исследований скважин (ГИС), в том числе на интерпретацию, повышение вертикальной разрешающей способности методов ГИС, оценку водонасыщенности с учетом влияния тонкослоистости и глин исходя из современных методик интерпретации, а также на определение оптимального комплекса ГИС для ачимовской толщи [3]. 

Проект «Разработка экспертной системы по подбору типовых технологических решений для разработки и изучения ачимовской толщи» является ключевым интегрирующим звеном технологического развития портфеля проектов «Большая Ачимовка». Одна из главных проблем разработки ачимовской толщи связана с недостаточным пониманием периметра тиражирования технологических решений. Даже на уровне кластеров (см. рис. 1) наблюдаются значительные различия в свойствах толщи, на уровне конкретных объектов разработки они могут достигать еще большего масштаба. Для решения этой проблемы будет выполнена иерархическая типизация ачимовской толщи – определены главные характеристики, отличающие один тип толщи от другого на всех уровнях. Использование результатов анализа позволит выделить ограниченное число типов ачимовской толщи, характеризующихся схожими геологическими параметрами. С помощью алгоритмов машинного обучения и физикоматематических моделей для каждого типа будут определены оптимальные технологические решения. Успешная реализация технологического проекта позволит сократить время подготовки ОПР, быстрее вводить объекты ачимовской толщи в разработку, более оперативно прорабатывать и ранжировать опции в портфеле проектов. 

Несмотря на значительный спектр рассмотренных проектов, большинство из них является улучшениями применяемых технологий (технологии класса «быстрые победы»). Реализация подобных технологических проектов позволит поэтапно обеспечить технологическое лидерство в изучении и разработке ачимовской толщи. 

Для кардинального улучшения требуются 1–2 мощных технологических проекта класса «технологический прорыв» («радикальные улучшения»), отвечающих основным технологическим вызовам. Выделим три направления поиска такой технологии. 

1. Смешивающееся вытеснение углеводородным газом. Отложения ачимовской толщи часто характеризуются низкими коэффициентами начальной нефтенасыщенности и высокой остаточной нефтенасыщенностью (рис. 2). При этом закачка воды неэффективна изначально, что обусловливает необходимость разрабатывать залежь на истощении с невысоким проектным КИН, равным 0,05–0,14 (по обзору аналогов ачимовской толщи). Повысить КИН на 20–26 % может применение технологии закачки углеводородного газа для обеспечения смешивающегося вытеснения. Масштабному внедрению технологии препятствуют высокие требования к составу и количеству газа, а также к инфраструктуре [4]. 


Рис. 2. Распределения начальной Sо и остаточной Sоr нефтенасыщенности при вытеснении водой

2. Улучшение ФЕС пласта путем создания искусственной трещиноватости. В условиях низкой проницаемости ачимовских отложений гидроразрыв пласта (ГРП) стал базовой технологией их разработки. Однако свойства пород ачимовских отложений позволяют создавать в основном планарные или слаборазветвленные трещины. Для повышения продуктивности скважин необходимы сложные разветвленные системы трещин, обеспечивающие значительную зону дренирования. Этого можно добиться с применением технологии гибридного ГРП. Разработка новых технологий в данном направлении позволит увеличить накопленную добычу нефти. 

Для снижения степени технологической неопределенности для кластеров «Север», «Запад», «Восток» сформированы пилотные программы. Наполнение пилотных программ осуществлялось на основе мирового и российского опыта разработки низкопроницаемых коллекторов, приуроченных к аналогичным отложениям, а также исходя из опыта компании. Пилотная программа для кластера «Восток» направлена на испытание технологии гибридного ГРП с высокими скоростями закачки (10–12 м3/мин) [5]. 

3. Новые конструкции, материалы и реагенты для строительства скважин. Важным показателем, влияющим на экономическую привлекательность проекта, является стоимость строительства скважины. Значительная глубина залегания ачимовских отложений в северном кластере, АВПД и чередование пластов с несовместимыми условиями бурения существенно повышают стоимость строительства. Более того, ограничения по конструкции скважины в свою очередь влияют на длину горизонтального участка и тип заканчивания скважины. Разработка новых конструкций скважин и применение новых высокотехнологичных материалов должны снизить стоимость бурения и увеличить рентабельность проектов. 

Кроме развития вышеперечисленных направлений, необходима организация поиска принципиально новых технологий. Ключевыми ориентирами ПАО «Газпром нефть» в рамках портфеля проектов «Большая Ачимовка» являются наращивание ресурсной базы и ее вовлечение в разработку, обеспечение добычи и рентабельности проектов. Однако оценка технологического эффекта осложняется неполным пониманием перспектив тиражирования технологических решений вследствие большой вариативности и неопределенности свойств ачимовских объектов. Реализация прорывных технологий должна обеспечить достижение ключевых ориентиров, однако это требует значительных финансовых и временных затрат. 

Важным этапом в дальнейшем технологическом развитии должно стать формирование конкретных бизнес-кейсов, которые будут основаны на применении новых прорывных технологий. 

Выводы 

1. Эффективное вовлечение в разработку низкопроницаемых сложных объектов, таких как ачимовская толща, невозможно без технологического развития. Более того, необходимо рассматривать максимально широкий спектр технологических подходов, а также решать технологические задачи комплексно, усиливая кросс-функциональные взаимодействия. 

2. В рамках портфеля проектов «Большая Ачимовка» подобная работа позволила сформулировать разнонаправленные технологические задачи, определить пул технологических проектов (в том числе начать реализацию новых), которые могут обеспечить решение уникальных задач. 

3. Сформированная концепция технологического развития позволит ПАО «Газпром нефть» упрочить свои позиции в качестве технологического лидера в области разработки ачимовской толщи.

Список литературы

1. Технологическое развитие Блока разведки и добычи ПАО «Газпром нефть» / В.В. Яковлев, М.М. Хасанов, Д.О. Прокофьев, А.В. Шушков // Нефтяное хозяйство. – 2016. – № 12. – С. 6–10. 
2. Беляков Е.О., Теплоухов В.М. Использование стохастической модели связанности порового пространства для описания фильтрационноемкостных свойств пластов АС9–12 Приобского местороджения // Нефтяное хозяйство. – 2010. – № 12. – С. 34–38. 
3. Approaches for Petrophysical Modelling and Logging Interpretation of Thin Laminated Achimov Deposits Reservoir / E. Fattakhov, A. Timirgalin, V. Zhukov [et al.] // SPE 191693-18RPTC-MS. – 2018. 
4. Закачка жирного газа для повышения нефтеотдачи нефтегазоконденсатного месторождения / Н.Г. Главнов, В.В. Кунцевич, М.В. Вершинина [и др.] // SPE 187858-R. – 2017. 
5. Лучшиепрактики и подходы к тиражированию технологий разработки Ачимовской толщи / М.Г. Ненашева, М.В. Окунев, Н.В. Слета [идр.] // SPE 191473-RU. – 2018.

References 

1. Yakovlev V.V., Khasanov M.M., Prokofev D.O., Shushkov A.V.,Technological development in Upstream Division of Gazprom Neft PJSC(In Russ.), Neftyanoe khozyaystvo = Oil Industry, 2016, no. 12, pp. 6–10. 
2. Belyakov E.O., Teploukhov V.M., Using a stochastic model of the pore space connectedness for describing filtration-capacitive properties of Priobskoye field AS9-12 layer(In Russ.), Neftyanoe khozyaystvo = Oil Industry, 2010, no. 12, pp. 34–38. 
3. Fattakhov E., Timirgalin A., Zhukov V. et al., Approaches for petrophysical modelling and logging interpretation of thin laminated Achimov deposits reservoir (In Russ.), SPE 191693-18RPTC-MS, 2018. 
4. Glavnov N.G., Kuntsevich V.V., Vershinina M.V. et al., EOR miscible gas project in oil-gas condensate field (In Russ.), SPE 187858-RU, 2017 5. Nenasheva M.G., Okunev M.V., Sleta N.V. et al.,The best practices and approaches for replication of Achimov formation development technologies (In Russ.), SPE-191473-18RPTC-RU, 2018.

Возврат к списку