CC BY
125
УДК 553.982.2 + 504.062.2
НЕФТЕГАЗОВАЯ НАУКА И ПРАКТИКА XXI ВЕКА: НОВЫЕ ИДЕИ И ПАРАДИГМЫ
Запивалов Николай Петрович,
доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологии и разведки полезных ископаемых Института природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета, Россия, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30; главный научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Россия, 630090, г. Новосибирск, пр. Коптюга, 3. E-mail: [email protected]
Актуальность работы определяется необходимостью сосредоточить научную мысль и практические усилия на изучении и управлении «жизнью» месторождений на основе принципиально новых концепций в нефтегазовой геологии, что особенно важно для высшего профессионального образования.
Цель работы: обозначить новые тенденции и подходы в развитии нефтегазовой геологии; обосновать применение реабилитационных циклов в процессе освоения нефтегазовых месторождений, особенно в период их активной (форсированной) разработки; установить порог устойчивости состояния флюидонасыщенных систем; предложить метод моделирования динамики нефтегазовых месторождений.
Методы исследования. Автор применяет широкий спектр методических приемов, включая собственные исследования на скважинах (керн, ГИС, КВД и т. д.) и многолетние наблюдения и обобщения первичных источников и материалов по многим нефтегазоносным провинциям мира, особенно Западной Сибири.
Результаты. Обосновано применение реабилитационных циклов в процессе освоения нефтегазовых месторождений. Дана эмпирическая оценка значения критического порога устойчивого состояния флюидонасыщенной системы в процессе разработки месторождения, равного величине депрессии на пласт 5-8 МПа. Предложен и обоснован метод моделирования динамики со-
dp
стоянии углеводородных месторождении с помощью эволюционного уравнения вида — = Z(p, a,t). Предложен метод техно-
dt
генного инициирования ускоренного процесса метасоматической доломитизации в карбонатных коллекторах, направленный на создание или обновление высокопродуктивных очагов на месторождении.
Предлагаются инновационные концепции, идеи и подходы для дальнейшего развития научной мысли в нефтегазовой сфере. Автор считает, что в настоящее время следует сосредоточиться на рациональной разработке действующих месторождений с целью щадящей выработки остаточной (трудноизвлекаемой) нефти (Improved Oil Recovery), а также на обнаружении новых, в том числе вторичных углеводородных скоплений по всему стратиграфическому разрезу (включая глубинные горизонты и различные породно-флюидные ассоциации) в районах с развитой многоплановой инфраструктурой. Применение реабилитационных циклов позволит обеспечить быстрое восстановление энергии пласта и фильтрационных свойств. В итоге это повысит длительность эксплуатации объекта и конечную нефтеотдачу. Необходимость постоянных наблюдений в непрерывном режиме за изменениями в самом флюидонасыщенном пласте определяет острую потребность в создании научно-технологических полигонов в различных нефтегазовых районах.
Ключевые слова:
Генезис нефти, «жизнь» месторождения, реабилитационные циклы, остаточная нефть, метасоматоз.
Making the next giant leap in Petroleum Geosciences!
Введение. Новые подходы в нефтегазовой геологии
В нефтегеологической науке XXI в. преобладают идеи современной нелинейной динамики с ее концепциями хаоса и самоорганизации.
Установлено, что углеводороды имеются во всех слоях земной коры, а также предполагаются в космосе. Имеется много различных достаточно авторитетных точек зрения на генезис углеводородов [1-2].
Многолетний опыт работы в нефтегазовой геологии привел автора к выводу об ограниченной применимости классической органической гипотезы, хотя именно он впервые в Западной Сибири в 1958 г. на основе изучения опорных скважин в ма-рьяновской (впоследствии переименованной в ба-женовскую) свите (верхняя Юра) выделил нефте-материнскую толщу (геохимическая пачка А). Этому была посвящена кандидатская диссертация. Но сейчас у автора другая парадигма, не пред-
полагающая приверженности какой-либо одной концепции генезиса нефти.
Создать общую теорию нафтидогенеза, пригодную для любых геологических условий, видимо, невозможно. Выделение региональных нефтемате-ринских толщ в качестве единого и обязательного источника нефтегазообразования является некорректным.
А. Леворсен еще в прошлом веке пришел к выводу, что нефтематеринские толщи никакого отношения к практике поисково-разведочных работ не имеют. Он утверждал: «Проблема происхождения нефти и газа теряет в какой-то мере свое значение в качестве обязательной предпосылки для постановки поисковых работ. Причиной является то, что нефть и нефтеподобные УВ обнаружены почти во всех неколлекторских породах. Количество остаточной нефти (микронефти), находящейся в рассеянном состоянии в этих породах, превышает все
разведанные запасы нефти и газа на земном шаре. Следовательно, нет необходимости искать особые материнские породы» [3, с. 488].
Надо признать и то, что различные виды палео-реконструкций по существу являются виртуальными и вряд ли могут считаться уверенными ориентирами для выбора благоприятных нефтегазовых объектов, поскольку любая флюидопородная система подвергается вторичным, наложенным процессам. Особенно важно учитывать метасоматоз. Поэтому мы имеем дело с молодыми залежами и современными фильтрационно-емкостными параметрами пласта; их преобразование может быть очень быстротечным. Принципы возрастной аналогии и методика расчетов категорийных запасов по эталонам не отвечают требованиям достоверности решения нефтегеологических задач. Н.А. Еременко и Дж. Чилингар [4] утверждали, что в очень короткое геологическое время коллектор может стать покрышкой, а покрышка - коллектором.
Скопления нефти и газа обнаружены во всех типах пород и во всех стратиграфических горизонтах на суше и в акваториях. По существу, наша планета является единым нефтяным полигоном.
Мифы о «пике нефти» [5] опровергнуты новыми доказательствами и фактами [6-7]. Месторождения углеводородов могут быть открыты в самых неожиданных местах и условиях. Темпы и объемы добычи нефти и газа, а также цены зависят от различных природных, техногенных и рыночных флуктуаций, включая многие геополитические факторы. Но век углеводородной цивилизации никогда не закончится. Это подтверждается наличием и открытием новых разнообразных источников углеводородов (традиционных и нетрадиционных), а также созданием инновационных методов и технологий их добычи и утилизации. Это убеди-
тельно демонстрируют следующие графические материалы: динамика доказанных запасов нефти за последние 20 лет (рис. 1), динамика добычи нефти в течение всего обозримого периода человеческой деятельности (рис. 2), а также динамика потребления нефти в мире (рис. 3).
70 стран в мире имеют разведанные запасы нефти, более 65 стран осуществляют добычу нефти, и практически все государства мира в той или иной степени используют углеводородное сырье для различных целей.
Ясно, что углеводородных ресурсов в земных недрах много, но требуется разумное (научное) использование этих крайне важных для человечества богатств. Русский поэт XIX века А.К. Толстой писал: «Земля наша богата, порядка только нет».
Надо признать, что в России тоже постоянно увеличивается добыча нефти, за исключением периода перестройки и смены общественно-политической формации (1989-2001 гг.) (рис. 4).
Исследования, обобщения и результаты
Нефтегазонасыщенный пласт представляет собой целостную взаимосвязанную систему: породы (минералы) + флюиды (нефть, газ, вода). Залежь нефти - это «живая» флюидопородная система, поэтому ее жизнь подчиняется законам спонтанной саморегуляции. Следует сосредоточить научную мысль и практические усилия на изучении и управлении «жизнью» месторождений. Необходимо учитывать, что эта «жизнь» зависит от многих градиентных факторов в быстротечном режиме. Залежь нефти может сформироваться, расформироваться и вновь образоваться. Поэтому многие скопления нефти и газа являются молодыми.
Промысловые исследования и наблюдения во многих регионах позволили установить, что кри-
1994 159' 7 59 4 ^^^ млрд т. J* ^^^ 2004 195,2 54,9 16,4 млрд т. - 201 13,7 242, млрд 4 9 47,7 т.
■ Южная и Центральная Америка ■ Африка Северная Америка Азиатско-тихоокеанский регион
Рис. 1. Распределение доказанных запасов нефти в мире в 1994, 2004 и 2014 гг., % (по данным BP Statistical Review of World Energy 2015) Fig. 1. Distribution of proved oil reserves in the world in 1994, 2004 and 2014, % (according to BP Statistical Review of World Energy 2015)
Добыча ОПЕК Добыча не-ОПЕК
vseonetti.ru
3942 39613949 3989^ 3975^008
41164127
.4221
3620
3237
3092
3176
3286
2738
2797
ч се » 2
<п р — —
* i 2. - л "
|Ч u> ~ гт, sa Р рч ^ ^
2358
1568 -
! H "
я Í s Й 5!
1105
549
280
350
20 53
К I "
ft я
1900 1913 1938 1945 19» 19S0 1965 1970 1975 1379 1930 1985 1930 1395 2000 2005 200« 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2011 2014 Рис. 2. инамика добычи нефти в мире, млн т. (по данным BP Statistical Review of World Energy 2015) Fig. 2. Dynamics of oil production in the world, mln t (according to BP Statistical Review of World Energy 2015)
Рис. 3. Динамика потребления нефти в мире, тыс. баррелей в сутки (1 тонна = 7 баррелей) (по данным BP Statistical Review of World Energy 2015)
Fig. 3. Dynamics of oil consumption in the world, thousand barrels per day (11 = 7 barrels) (according to BP Statistical Review of World Energy 2015)
тическим порогом устойчивого состояния флюидо- ски универсальным и применимо для всех типов
насыщенной системы в процессе разработки место- коллекторов.
рождения является величина депрессии на пласт Флюидодинамические системы (залежи, место-
5-8 МПа [8, 9]. Это значение является практиче- рождения) являются по многим параметрам очаго-
547j42 55*
0.11,5« '0 S 1
516
►475
^497 43,501
vseonefriMt 512519 52Ç531534
•• ^ ^ T- T- 1- f •• 4- f ^ T- f ^ fl N N N M N M rt M f< M « « N «
Рис. 4. Динамика добычи нефти в России, млн т (поданным сайта «Все о нефти»: http://vseonefti.ru)
Fig. 4. Dynamics of oil production in Russia, mln t (according to electronic resource «Everything about oil» http://vseonefti.ru/)
выми, вероятнее всего, фрактальными объектами с неравномерной продуктивностью [10].
Примером нарушения естественных природных процессов является Верх-Тарское месторож-
дение, которое было уничтожено за 10 лет ускоренной выработки активных запасов за счет завышенных темпов добычи и неумеренного применения ГРП и заводнения [11] (рис. 5).
Q,1
2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
1994-1999 _
Опытно- 2000 2001 2002 2003 2004 220055 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 промышленная эксплуатация 2=72 тыс. т
Рис. 5. Динамика добычи нефти на Верх-Тарском месторождении по годам. Суммарная добыча на 01.01.2015 г. составила 14 млн 46 тыс. т. Геологические запасы - 52 млн т. Зеленым показана начавшаяся позднее добыча нефти на Малоич-ском месторождении из палеозоя. В 2015 г. добыча снизилась по сравнению с 2014 г. на 26 %
Fig. 5. Dynamics of oil production at Verkh-Tarskoe oilfield. As of January 1, 2015, the total of oil production was 14 046 0001. The geological reserves are 52 000 0001. Oil production at the Maloichskoe oilfield from the Paleozoic was started later; it is shown in green
Автор в течение многих лет предлагает создать на основе этого уникального района, где есть нефть в песчаниках мезозоя (Верх-Тарское), карбонатных породах палеозоя (Малоичское) и даже в гранитах Межовского массива, научно-технологический и образовательный федеральный полигон для натурных исследований, апробации новых и тиражирования инновационных технологий по всему спектру нефтегазового производства, но активной поддержки пока не получил.
Именно Верх-Тарское месторождение нуждается в щадящей технологической реабилитации, поскольку природная реабилитация может оказаться очень длительной. Есть методы и предложения, но недропользователь не готов.
Будем ждать восполнения запасов и новой жизни этого многострадального месторождения. Автор как первооткрыватель очень надеется.
Уравнение состояния флюидонасыщенной системы
В первом приближении динамика состояний углеводородных месторождений может описываться эволюционным уравнением вида
где ^=^1^,...^) - выбранный набор динамических величин, характеризующих состояние системы; a=(a1,a2,...,a¡) - набор параметров системы; t -временная переменная; Z - оператор, скорее всего, нелинейный, действующий на p и универсальный для всех (или для достаточно представительного класса) месторождений, который должен быть определен на основании эмпирических закономерностей развития углеводородных скоплений.
Такой вид имеют уравнения динамики механических систем, жидкостей и газов, классических физических полей, атомных систем, галактик и пр. Во всех перечисленных областях уравнения такого вида являются основой успешного исследования самых сложных процессов и явлений.
Наиболее эффективным представляется построение натурных флюидодинамических моделей на основе фактических данных, отраженных в уравнениях переноса и баланса углеводородных масс и сопутствующих компонентов. Это особенно важно для подтверждения закона о критическом пороге состояния нефтегазонасыщенных систем, эмпирически равному 5-8 МПа депрессии на пласт, и оценки очаговой подпитки месторождений.
О нерешенных задачах
Все еще остается нераскрытой «тайна» большой нефти в глубинном комплексе Западной Сибири (палеозой и докембрий), в том числе в погребенных гранитах [12]. Много творческих усилий и практических дел автор посвятил именно этой проблеме. Этот марафон длится уже более 50 лет. Препятствием является геологическая неопределенность классического термина «фундамент». А. А. Трофимук называл палеозой «золотой подложкой Западной Сибири».
Задача скорейшего масштабного промышленного освоения сугубо прогнозных нефтегазовых ресурсов российских арктических акваторий имеет непреодолимые трудности в обозримой перспективе XXI в. Геологи могут решить некоторые геополитические задачи, но не более того. Между тем огромная заполярная сухопутная территория Западной Сибири - это совсем другая, почти решенная задача.
О баженитах и сланцевой нефти Западной Сибири можно складывать легенды и даже достигать некоторых успехов, но главного нефтяного дыхания, видимо, не получить. По данным исследований [13], отложения баженовской свиты по своей геохимической специализации относятся к формации металлоносных черных сланцев; баженовская свита, по сравнению со средними данными для черных сланцев мира, более чем в 3 раза обогащена и, Zn, 8г, Ва и в 1,5 раза - Ая, Со и ТЬ. Содержание урана в породах колеблется от 2 до 171 г/т, при среднем его содержании в 40,9 г/т. Ориентировочно можно оценивать ресурсы этого металла в исследуемом районе на уровне 3 млрд т.
Встает, возможно, не праздный вопрос: может быть, из Западно-Сибирских баженитов добывать уран и другие металлы, хотя бы в отдельных перспективных районах (может быть, вместе с нефтью)?
Обсуждение, предложения и выводы
В настоящее время в мире повсеместно осуществляется форсированная коммерческая добыча легко извлекаемой нефти всеми доступными сверхинтенсивными методами. Остаточная нефть (запасы) к настоящему моменту составляет 55-70 %. Чтобы добывать эту остаточную (трудно-извлекаемую) нефть из продуктивных пластов, нужны принципиально новые идеи и технологии. Большой интерес и очевидные перспективы представляют прорывные нанотехнологии в нефтегазовой геологии [9, 14].
В научных исследованиях, в прогнозах, поисках, разведке и разработке месторождений следует ориентироваться на установление зон (очагов) с активным градиентным флюидным режимом в каждый отдельный момент времени. Методов и технологий таких инновационных процедур сейчас достаточно, включая высотные и космические съемки. Рекомендуются, например, методика ДФМ [15] и технология спектрального анализа микро-сейсм (8АМ) [16]. Эти технологии позволяют четко выявлять высокопродуктивные очаги в процессе разведки и разработки месторождений.
В процессе освоения нефтегазовых месторождений, особенно в период их активной (форсированной) разработки, необходимо применять реабилитационные циклы, способствующие быстрому восстановлению энергии пласта и фильтрационных свойств, а также образованию новых объемов углеводородных масс. В итоге это обеспечит длительную жизнедеятельность объекта, высокую ко-
нечную нефтеотдачу, соблюдение экологических стандартов, а также существенную экономию труда и капитала.
Активные процессы современной очаговой подпитки углеводородных скоплений и соответствующее увеличение запасов безусловно представляют научный и практический интерес, определяя направление нанотехнологической нефтегазовой революции. Наглядным и убедительным примером очаговой подпитки углеводородных скоплений может служить Ромашкинское месторождение (Татарстан) (рис. 6).
По оценке академика АН РТ Р.Х. Муслимова, на Ромашкинском месторождении ежегодно происходит восполнение около 3 млн т. нефти. По его мнению, завершающая стадия разработки месторождения может длиться сотни лет [17-18]. Подпитка отдельных зон и очагов на многих разрабатываемых месторождениях и образование новых объемов углеводородов является доказанным фактом.
Многие скважины и месторождения по разным причинам подлежат ликвидации. Необходима временная консервация этих скважин для осуществления реабилитационных циклов [19-20] с возможной подпиткой, после чего станет возможна их повторная эксплуатация. Эта идея подтверждена фактами, приведенными в недавней статье И.А. Дьячука [21]. Однако переформирование зал-
ежей по принципу капиллярно-гравитационной сегрегации представляет упрощенный вариант. Природные процессы намного сложнее.
Особый интерес представляют доломиты в карбонатных толщах, образованных за счет позднего метасоматоза. Наноразмерные метасоматические процессы увеличивают не только пористость, но и проницаемость, способствуют образованию хороших и часто высокодебитных карбонатных коллекторов. Можно инициировать ускоренный техногенный процесс метасоматической доломитизации и создавать или обновлять высокопродуктивные очаги на месторождении [22-24]. В принципе внедрение в науку и практику нанотехнологиче-ских подходов крайне необходимо [10].
Необходимо в различных нефтегазовых районах организовать научно-технологические полигоны, аналогичные полигону GBRN (Global Basin Research Network) у побережья Луизианы, где расположено гигантское месторождение Мексиканского залива «Юджин Айленд». Если это слишком затратно или трудно по каким-либо другим причинам, то нужно иметь хотя бы по одной научно-исследовательской скважине на каждом работающем месторождении.
Нужны постоянные наблюдения в непрерывном режиме за изменениями в самом флюидонасы-щенном пласте.
Этапы разработки:
| Перва^полка^
I a ran
70 лет 1 94В - ISSBrr.
77,sa
>1 этап
полка 8 наг I 568- 1Э751Т.
31,90
II) ЯУЭП
1 & пет 1 975 - 1990г
.72,11
(V этап
21 гад
|Вторая полка^
15,2
I I I I I I I 2010
Прирост за счет разведочных работ
Прирост за счет пересчета запасов, уточнения параметров
Добыча Прирост
J Прирост за счет доразведочных работ
Прирост за счет КИН
Рис. 6. Гоафик «жизни» Ромашкинского месторождения. Добыча и прирост запасов нефти в млн т Fig. 6. Curve of the Romashkinskoe oilfield «life». Oil production and reserve increment, mln t
Омар Хайям утверждал: «Чтобы избежать одной ошибки, надо сделать тысячу наблюдений и тысячу измерений».
Можно напомнить, что в Кольской сверхглубокой скважине (12 262 метра) многие априорные геологические и геофизические модели оказались неподтвержденными.
Разнообразные виртуальные модели (геохимические, сейсмические, математические и др.) не могут достоверно отражать динамику жизни месторождения. Известный специалист по математической статистике профессор Джордж И.П. Бокс писал: «В сущности, все модели неправильны, но некоторые из них бывают полезными» («All models are wrong but some are useful») [25].
Это же четко показал Сяо-Хуи Ву (старший консультант по вопросам моделирования и применения компьютерных технологий в науках о Земле Научно-исследовательской компании в области разведки и добычи ExxonMobil) в своей работе «Как прогнозировать производительность пласта в условиях геологической неопределенности в нескольких масштабах?». Он утверждает: «Снизить источник неопределенности можно, сократив числовые ошибки и ошибки моделирования на основе выборочных данных» [26].
Геофлюидодинамический мониторинг земных глубин резко отстает от космического мониторин-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Молчанов В.И., Гонцов А.А. Моделирование нефтегазообразо-вания. - Новосибирск: ОИ ГГМ, 1992. - 246 с.
2. Баренбаум А.А. Научная революция в проблеме происхождения нефти и газа. Новая нефтегазовая парадигма // Георесурсы. - 2014. - № 4 (59). - С. 3-9.
3. Леворсен А. Геология нефти и газа. Мир, Москва, 1970. Серия «Науки о земле», т. 22. — 638 с.
4. Еременко Н.А., Чилингар Г.В. Геология нефти и газа на рубеже веков. - М.: Наука, 1996. - 176 с.
5. Hubbert K.M. Nuclear energy and the fossil fuels // Proceedings of American Petroleum Institute Spring Meeting «Drilling and Production Practice». - Houston, Texas, 1956. - P. 7-25.
6. Klare M. Peak oil is dead // Oil and Maritime. - 2014. - June. -P. 36-38.
7. Yergin D. There will be oil // The Wall Street Journal. - 2011. -September 17. URL: http://www.wsj.com/artic-les/SB10001424053111904060604576572552998674340 (дата обращения: 12.09.2015).
8. Запивалов Н.П., Попов И.П. Флюидодинамические модели залежей нефти и газа. - Новосибирск: Гео, 2003. - 198 с.
9. Запивалов Н.П. Динамика жизни нефтяного месторождения // Известия Томского политехнического университета. -2012. - Т. 321. - № 1. - С. 206-211.
10. Запивалов Н.П., Смирнов Г.И., Харитонов В.И. Фракталы и наноструктуры в нефтегазовой геологии и геофизике. - Новосибирск: ГЕО, 2009. - 131 с.
11. Запивалов Н.П. Новосибирская нефть-2010 как зеркало российской «нефтянки» // Эко: всероссийский экономический журнал. - 2010. - № 9. - С. 31-49.
12. Проблемы нефтегазоносности верхнепротерозойских и палеозойских комплексов Беларуси и Сибири: монография / Р.Е. Айзберг, Р.Г. Гарецкий, Н.П. Запивалов и др. / под ред. В.А. Москвича. - Минск: БЕЛГЕО, 2003. - 360 с.
га. Это отставание может оказаться фатальным для цивилизации!
Нефтяная судьба России может иметь многообещающее продолжение, которое зависит от многих факторов, включая степень вовлеченности фундаментальной науки.
Рекомендации для практической реализации в ближайшей перспективе XXI века
В настоящее время следует сосредоточиться на рациональной разработке действующих месторождений с целью щадящей выработки остаточной (трудноизвлекаемой) нефти (Improved Oil Recovery), а также на обнаружении новых, в том числе вторичных, углеводородных скоплений по всему стратиграфическому разрезу (включая глубинные горизонты и различные породно-флюидные ассоциации) в районах с развитой многоплановой инфраструктурой.
Если этого не сделать, то огромные массы утвержденных остаточных запасов нефти останутся в недрах Западной Сибири до следующих «новых» открытий уже ранее открытой нефти.
Для решения всех этих и многих других проблем нужен весь могущественный потенциал российской науки. Недропользование должно быть научным.
13. Минералого-геохимические особенности баженовской свиты Западной Сибири по данным ядерно-физических и электронно-микроскопических методов исследований Л.П. Рихванов, Д.Г. Усольцев, С.С. Ильенок, А.В. Ежова // Известия Томского политехнического университета. - 2015. - Т. 326. - № 1. -С. 50-63.
14. Хавкин А.Я. Актуальные стратегические задачи нефтедобычи // 25 лет РАЕН: сборник статей. Секция нефти и газа. - М.: Издательский центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2015.- С. 11-21.
15. Писецкий В.Б. Прогноз флюидодинамических параметров бассейна по сейсмическим данным. - Екатеринбург: УГГГА, 2011. - 10 с.
16. Ведерников Г.В. Прогноз залежей углеводородов по характеристикам микросейсм: избр. статьи. - Новосибирск: Изд-во «Свиньин и сыновья», 2012. - 202 с.
17. Иктисанов В.А. Основные загадки нефти // 25 лет РАЕН: сборник статей. Секция нефти и газа. - М.: Издательский центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2015. - С. 186-191.
18. Муслимов Р.Х. Новый взгляд на перспективы развития супергигантского Ромашкинского месторождения // Геология нефти и газа. - 2007. - № 1. - С. 3-12.
19. Запивалов Н.П. Пять неотложных мер нефтедобычи Западной Сибири // Эко: всероссийский экономический журнал. -2015.- №5. - С. 111-117.
20. Беднаржевский С.С., Запивалов Н.П., Смирнов Г.И. Реабилитационные циклы нелинейной динамики нефтегазовых месторождений как основа повышения их продуктивности // Наука и бизнес: пути развития. - № 4 (46). - 2015. - С. 27-31.
21. Дьячук И.А. К вопросу переформирования нефтяных месторождений и пластов // Георесурсы. - 2015. - № 1 (60). -С. 39-45.
22. Запивалов Н.П. Инновационные технологии в разведке и разработке нефтегазовых месторождений на основе новой геоло-
гической парадигмы // Георесурсы. - № 1 (56). - 2014. -С. 23-28.
23. Запивалов Н.П. Метасоматическая доломитизация и нефтега-зоносность карбонатных пород (наноэффекты образования вторичных высокопродуктивных коллекторов) // Наука и технологии в России. - 2009. - № 2. - Т. 88. - С. 31-39.
24. Поспелов Г.Л. Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизмы метасоматоза. - Новосибирск: Наука СО, 1973. -356 с.
25. Box G.E.P., Draper N.R. Empirical model building and response surfaces. - New York: John Wiley & Sons, 1987. - 424 p.
26. Xiao-Hui Wu. How to predict reservoir performance with subsurface uncertainty at multiple scales? // Society of Petroleum Engineers: Distinguished Lecturer Program, 2015. - Lecture.
Получена 24.09.2015 г.
UDC 553.982.2 + 504.062.2
PETROLEUM GEOLOGY: SCIENCE AND PRACTICE IN THE 21st CENTURY. NEW IDEAS AND PARADIGMS
Nikolay P. Zapivalov,
National Research Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia; Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the SB RAS, 3, Academician Koptyug Avenue, Novosibirsk, 630090, Russia.
E-mail: [email protected]
The current importance of the paper is determined by the vital necessity that research and practical efforts should be now focused on studying and controlling the oilfield «life», based on conceptually new ideas and methods in petroleum geology. The aim of the article. To outline new trends and approaches in the development of petroleum geology. To substantiate the use of rehabilitation cycles in the process of developing an oilfield, and especially at its active (forced) stage. To define the perturbation threshold for state equilibrium of a fluid-saturated system. To propose a method for simulating dynamics of a hydrocarbon deposit. Methods used in the study. The author uses a wide range of methodic approaches and techniques, including his own well studies (drill samples, geophysical well logging data, pressure recovery curve, etc.) as well as long-term observations and generalizations of primary sources and materials on a great number of petroleum provinces in the world and especially in West Siberia.
Results. The use of rehabilitation cycles in the process of developing an oilfield is substantiated. An empirical estimation is given of the value of critical perturbation for state equilibrium of a fluid-saturated system in the process of developing an oilfield, equal to formation depression of 5-8 MPa. A method for simulating oilfield dynamics is suggested and the use of an evolutionary equation dp
— = Z (p, a, t) is justified. A method is proposed to create or renew highly-productive foci at an oilfield through technogenic initiation of an accelerated metasomatic dolomitisation in carbonate reservoirs.
Innovative conceptions and approaches are suggested for the further development of petroleum science. The author's opinion is that at present efforts should be focused on the efficient well-targeted development of the active oilfields in order to provide for the production of the residual (hard-to-extract) oil in a soft, sparing and non-damaging way (Improved Oil Recovery) as well as on discovering new hydrocarbon accumulations, including secondary ones, throughout the whole stratigraphic section, with all depth horizons and various rock-fluid associations, in regions where a well-developed diversified infrastructure is already available. The use of rehabilitation cycles will make it possible to restore the energy potential of the stratum and filtration properties of the rock. In the long run, it will provide for an increased longevity of the object and higher final oil recovery The urgent demand for constant real-time monitoring of the current changes inside the fluid-saturated stratum makes it extremely desirable to create research-and-development polygons in various petroleum regions.
Key words:
Origin of petroleum, «life» of an oilfield, rehabilitation cycles, residual oil, metasomatism.
REFERENCES
1. Molchanov V.I., Gontsov A.A. Modelirovanie neftegazoobrazova-niya [Modeling of oil and gas formation]. Novosibirsk, OIGGM (United Institute of Geology, Geophysics and Mineralogy) Publ., 1992.246 p.
2. Barenbaum A.A. Nauchnaya revolyutsiya v probleme pro-iskhozhdeniya nefti i gaza. Novaya neftegazovaya paradigma [The scientific revolution in the oil and gas origin issue. New oil and gas paradigm]. Georesources, 2014, vol. 59, no. 4, pp. 3-9.
3. Levorsen A.I. Geologiya nefti i gaza [Geology of petroleum]. Moscow, «Mir», «Earth sciences» series, 1970, vol. 22. 638 p.
4. Eremenko N.A., Chilingar G.V. Geologiya nefti i gaza na rubezhe vekov [Geology of oil and gas at the turn of the century]. Moscow, Nauka Publ., 1996. 176 p.
5. Hubbert M.K. Nuclear energy and the fossil fuels. Proc. of American Petroleum Institute Spring Meeting. Drilling and Production Practice. Houston, Texas, 1956. pp. 7-25.
6. Klare M. Peak oil is dead. Oil and Maritime, 2014, June, pp. 36-38.
7. Yergin D. There will be oil. The Wall Street Journal, 2011, September 17. Available at: http://www.wsj.com/articles/ SB10001424053111904060604576572552998674340 (accessed 12 September 2015).
8. Zapivalov N.P., Popov I.P. Flyuidodinamicheskie modeli zalezhey nefti i gaza [Fluidodynamic models for petroleum systems]. Novosibirsk, Geo Publ., 2003. 198 p.
9. Zapivalov N.P. Dinamika zhizni neftyanogo mestorozhdeniya [Dynamics of oilfield life]. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2012, vol. 321, no. 1, pp. 206-211.
10. Zapivalov N.P., Smirnov G.I., Kharitonov V.I. Fraktaly i nano-struktury v neftegazovoy geologii i geofizike [Fractals and nano-structures in petroleum geology and geophysics]. Novosibirsk, Geo Publ., 2009. 131 p.
11. Zapivalov N.P. Novosibirskaya neft-2010 kak zerkalo rossiyskoy neftyanki [Novosibirsk oil as a mirror of Russian oil scenario]. Eko: vserossiyskiy ekonomicheskiy zhurnal, 2010, no. 9, pp. 31-49.
12. Ayzberg R.E., Garetskiy R.G., Zapivalov N.P. et al. Problemy neftegazonosnosti verkhneproterozoyskikh i paleozoyskikh kom-pleksov Belarusi i Sibiri [Problems of oil-and-gas capacity of the Upper-Proterozoic and Paleozoic complexes in Belarus and Siberia]. Minsk, BelGeo Publ., 2003. 360 p.
13. Rikhvanov L.P., Usoltsev D.G., Ilenok S.S., Ezhova A.V. Minera-logo-geokhimicheskie osobennosti bazhenovskoy svity Zapadnoy Sibiri po dannym yaderno-fizicheskikh i elektronno-mikrosko-picheskikh metodov issledovaniy [Mineralogical and geochemical features of the Bazhenov formation, West Siberia, according to nuclear-physics and electron-microscopic methods of research]. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2015, vol. 326, no. 1, pp. 50-63.
14. Khavkin A.Ya. Aktualnye strategicheskie zadachi neftedobychi [Key strategic problems in oil production at present]. 25 let RAEN: sbornik statey. Sektsiya nefti i gaza [25 years of RANS: col-
lected works (Oil and Gas Section)]. Moscow, Publishing centre of Gubkin Russian State Oil-and-Gas University, 2015. pp. 11-21.
15. Pisetskiy V.B. Prognoz flyuidodinamicheskikh parametrov basse-yna po seysmicheskim dannym [Prognosis of fluid-dynamic parameters of a basin based on seismic data]. Ekaterinburg, Ural State Mining University Press, 2011. 10 p.
16. Vedernikov G.V. Prognoz zalezhey uglevodorodov po kharakteri-stikam mikroseysm: izbrannye stati [Prognosis of hydrocarbon pools by characteristics of microseisms: selected papers]. Novosibirsk, Publishing House «Svinin i synovya», 2012. 201 p.
17. Iktisanov V.A. Osnovnye zagadki nefti [The main enigmas of oil]. 25 let RAEN: sbornik statey. Sektsiya nefti i gaza [25 years of RANS: collected works (Oil and Gas Section)]. Moscow, Publishing centre of Gubkin Russian State Oil-and-Gas University, 2015. pp. 186-191.
18. Muslimov R.Kh. Novyy vzglyad na perspektivy razvitiya super-gigantskogo Romashkinskogo mestorozhdeniya [A new approach to prospects of development of the super-giant Romashkinskoe oilfield]. Geologiya nefti i gaza, 2007, no. 1, pp. 3-12.
19. Zapivalov N.P. Pyat neotlozhnykh mer neftedobychi Zapadnoy Sibiri [Five urgent steps in oil production of West Siberia]. Eko: vserossiyskiy e,konomiche,skiy zhurnal, 2015, no. 5, pp. 111-117.
20. Bednarzhevskiy S.S., Zapivalov N.P., Smirnov G.I. Reabilitatsi-onnye tsikly nelineynoy dinamiki neftegazovykh mestorozhdeniy kak osnova povysheniya ikh produktivnosti [Rehabilitation cycles of nonlinear dynamics of petroleum fields to improve their efficiency]. Nauka i biznes: puti razvitiya, 2015, vol. 46, no. 4, pp. 27-31.
21. Dyachuk I.A. K voprosu pereformirovaniya neftyanykh mesto-rozhdeniy i plastov [Reformation of oil fields and reservoirs]. Georesources, 2015, vol. 60, no. 1, pp. 39-45.
22. Zapivalov N.P. Innovatsionnye tekhnologii v razvedke i razrabot-ke neftegazovykh mestorozhdeniy na osnove novoy geologiches-koy paradigmy [Innovative technologies in oil and gas fields exploration and development based on the new geological paradigm]. Georesources, 2014, vol. 56, no. 1, pp. 23-28.
23. Zapivalov N.P. Metasomaticheskaya dolomitizatsiya i neftegazo-nosnost karbonatnykh porod (nanoeffekty obrazovaniya vto-richnykh vysokoproduktivnykh kollektorov) [Metasomatic dolo-mitisation and hydrocarbon saturation of the carbonate rocks: na-noeffects in formation of highly productive reservoirs]. Nauka i tekhnologiya v Rossii, 2009, vol. 88, no. 2, pp. 31-39.
24. Pospelov G.L. Paradoksy, geologo-geofizicheskaya sushchnost i mekhanizmy metasomatoza [Paradoxes, geologic-physical nature and mechanisms of metasomatosis]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1973. 356 p.
25. Box G.E.P., Draper N.R. Empirical model building and response surfaces. New York, John Wiley & Sons Publ., 1987. 424 p.
26. Xiao-Hui Wu. How to predict reservoir performance with subsurface uncertainty at multiple scales? Society of Petroleum Engineers: Distinguished Lecturer Program, 2015. Lecture.
Received: 24 September 2015.
