Трехмерное геологическое моделирование природных резервуаров на основе литолого-фациального анализа (на примере юрских и нижнемеловых отложений Западной Сибири)

Глава 4. Создание фациальной основы для трехмерной геологической модели на примере отложений васюганской свиты южной части Александровского мегавала (Кондаковский участок).

4.1. Идеология создания фациальной модели строения отложений

Последовательность действий, направленная на создание фациальной модели строения изучаемой территории состоит из 6 основных позиций. Она составлена на основе работ многих исследователей (Габриэлянц и др. 1958, Крашенинников 1971, Высоцкий и др. 1979, Карогодин 1980 и др, Муромцев 1984, Фролов 1984, Мангазеев и др. 1996, Шурыгин и др. 1999, Барабошкин 2004, Нежданов 2004, Мкртчан 2005 и другие) и по результатам научно-практических работ автора.

1). Рассмотрение особенностей современного и палеоструктурного планов. Выделение основных морфологических элементов палеоструктурного плана.

2). Изучение каротажного облика пласта, распределения в нем коллекторов и их ФЕС, определенных по РИГИС. Корреляция разрезов скважин. Выделение основных типов строения разреза (фаций), отличающихся по рассмотренным признакам.

3). Изучение литологических особенностей строения и состава выделенных типов разреза по данным изучения керна. Уточнение созданной по РИГИС типизации.

4). Анализ приуроченности выделенных типов разреза к структурно-морфологическим элементам палеорельефа. Предварительное изучение морфологии песчаных тел в плане и на палеоразрезах (фациальных профилях). Генетическая и палеоландшафтная интерпретация выделенных фациальных типов разреза.

5). Прогноз распространения фациальных типов разреза в межскважинном пространстве методами сейсморазведки с обязательным учетом априорных представлений об условиях их образований.

6). Обобщение всех полученных данных, создание на их основе карт распространения фациальных типов разреза рассматриваемых резервуаров.

Отметим, что приведенная схема не является строгой последовательностью действий, а соответствует общему направлению работ. Пример реализации этого подхода приведен на основе изучения отложений васюганской свиты Кондаковского участка.

4.2. Общие сведения о геологическом строении отложений васюганской свиты южной части Александровского мегавала (Кондаковский участок)

Изучение геологического строения и нефтеносности васюганской свиты юго-востока Западной Сибири и территории Александровского мегавала в частности имеет многолетнюю историю (Белозеров 2008, Глебов 2006, Гусейнов и др. 1988, Конторович А.Э. и др. 1977, Конторович В.А., 2000 и др., Бененсон и др. 1987, Кривошеев 1990 и др., Мангазеев 2006 и др., Славкин 1996, Мкртчан 2005, Тищенко 1987, Иванов 1988, Белов 1998 и др, Даненберг и другие). Верхневасюганская подсвита в этом районе подразделяется на три пачки: нижнюю (подугольную), среднюю (межугольную) и верхнюю (надугольную). Пласты подугольной (Ю₁³ и Ю₁⁴) и надугольной (Ю₁¹ и Ю₁²) пачек являются основными нефтепродуктивными резервуарами участка. Пласты характеризуются высокой изменчивостью свойств, что выражается в резком отличии получаемых дебитов (от 0,5 до 45 м³/сут и более).

4.3. Структурно-морфологическая модель строения отложений васюганской свиты

В современном структурном плане выделяются две области: приподнятая на востоке (соответствует Александровскому валу) и погруженная на западе (Колтогорский мегапрогиб). В целях изучения палеоструктурных особенностей строения территории составлен и проанализирован набор карт толщин отложений, заключенных между основными реперными горизонтами. На основе проведенного анализа можно утверждать, что в васюганское время рельеф территории изучения характеризовался значительной расчлененностью. Восточная часть территории являлась приподнятой (Криволуцкий палеовал, Трайгородская г.л.п.), западная - погруженной (Северо-Колтогорская палеовпадина). В центре располагалась линейно вытянутая приподнятая зона Охтеурского палеовала.

4.4. Характеристика продуктивных пластов по данным ГИС, геолого-геофизическая типизация отложений

Изучение каротажного облика пластов, РИГИС и испытаний показало высокую изменчивость их свойств. Для целей изучения особенностей изменчивости отложений выполнена геологическая типизация разрезов, в результате которой выделены основные типы строения рассматриваемых пластов (<ГИС-фации> по аналогии с Муромцев 1984). Выделенные типы отличаются каротажным обликом, значениями эффективных толщин, пористости, проницаемости, дебитами флюидов, особенностями литологического состава и строением пласта. Проведя геолого-геофизическую типизацию отложений и сопоставив ее с результатами палеоструктурной реконструкции отмечено, что в целом определенные типы продуктивных пластов, тяготеют к определенным палеогеоморфологическим зонам.

4.5. Геологическое строение и фациальный состав отложений васюганской свиты

Для уточнения результатов типизации и определения причин изменчивости ФЕС пластов детально изучен керн скважин, вскрывающих различные типы разреза и расположенных в пределах основных палеоструктурных элементов.

В пределах Криволуцкого палеовала отложения всей верхневасюганской подсвиты относятся преимущественно к озерному, болотному, делювиально-пролювиальному и аллювиальному (русловой, пойменный, старичный аллювий мелких речек, ручьев) генетическим типам, формировавшимся в континентальных обстановках осадконакопления. Коллекторы представлены главным образом глинисто-алевролито-песчаным переслаиванием с широким ансамблем текстурных особенностей, что обусловливает их низкие ФЕС. Широко распространены текстуры оползания осадка, следы корней, присутствует большое число растительных остатков.

Для подугольной толщи района Трайгородской г.л.п. характерен мелкопесчаный состав, наличие мелких пиритовых стяжений, отдельных уровней псевдооолитовых разнозернистых песчаников и сидеритов, отдельных уровней размыва отложений, повышенная известковистость отложений. Встречаются пропластки углистых глин с корневыми текстурами и углей. Все это также определяет в целом низкие ФЕС. В надугольной толще четко разделяются циклы отложений, характеризующие пласты Ю₁² и Ю₁¹. Они залегают с размывом и представлены песчано-алевритовой толщей проциклического строения. Пласт Ю₁¹ образовался в мелководно-морских и прибрежных обстановках и характеризуется практически полным отсутсвием углистого вещества.

Отсутствие углей, наличие нескольких уровней небольших по мощности карбонатных пропластков, преимущественно алевритовый и тонкопесчаный состав и четко выраженная регрессивная цикличность подугольных отложений Приграничной палеоседловины, указывают на образование пород в морских условиях с ограниченным поступлением обломочного материала. Надугольная толща также полностью отвечает морским обстановкам формирования. Пласт Ю₁² представлен крупно-среднезернистым и мелко-среднезернистым песчаником с пологой косой прямолинейной или с неясной мелкой субгоризонтальной слоистостью. Нижняя часть пласта Ю₁¹ представлена преимущественно чередованием алевролитов, глин и тонкозернистых песчаников со следами биотурбации и наличием нескольких уровней перерывов в осадконакоплении. Верхняя часть пласта характеризуется наличием серий горизонтальной, пологой косой, мелкой косоволнистой (мульдоподобной), косогоризонтальной слоистости. Для такого типа отложений характерны достаточно высокие ФЕС.

Наилучшими свойствами подугольная толща характеризуется в районе Охтеурского палеовала. Пласт Ю₁⁴ представлен преимущественно мелкозернистым аркозовым среднесортированным песчаником со средней окатанностью зерен и небольшим (до 10%) содержанием глинистого вещества и вторичного кальцитового цемента. Для пласта Ю₁³ преимущественно характерны среднезернистые, реже - мелкозернистые, хорошо сортированные песчаники, визуально практически без слоистости. Только на отдельных уровнях намечается пологая косая и косогоризонтальная слоистость, подчеркнутая намывами атрита. Пласты характеризуется "монолитным" строением и высокими ФЕС. Для надугольной толщи характерно проциклитовое строение. В районе Южно-Охтеурского поднятия пласты Ю₁¹ и Ю₁² образуют единую песчаную толщу, представленную крупно-среднезернистым аркозовым песчаником с хорошей сортировкой и средней окатанностью. Отложения всех пластов в данном районе характеризуют аккумулятивные обстановки морского мелководья (бары, пляжи и др.)

Скважины Проточной группы преимущественно указывают на сходство строения разреза васюганской свиты с районом Приграничной палеоседловины. Формирование пластов васюганской свиты происходило в морской, относительно мелководной обстановке. Здесь наблюдается чередование зон развития мелководно-морских аккумулятивных песчаных отмелей (баров, валов), приуроченных к локальным поднятиям, морских песчано-алевритовых отложений открытой части морского бассейна, а также алевролито-глинистой фации относительно тиховодных (забаровых) обстановок. Надугольная часть разреза отвечает условиям открытой части морского бассейна и характеризуется высокими ФЕС.

4.6. Прогноз распространения типов разреза в межскважинном пространстве

Для изучения особенностей распространения фациальных типов отложений в межскважинном пространстве реализован ряд методик динамической интерпретации данных сейсморазведки. Использованы технологии спектрально-временного анализа (СВАН), факторного анализа спектрально-временных параметров (ФА СВП) и параметров аплитудно-частотного спектра сейсмической записи (ФА ПАРС), с привлечением результатов акустической инверсии по ряду ключевых сейсмических профилей (Мушин 1990, Копилевич 2002, Славкин 1999, Дубровский 1985, Руденко 2003, Сапрыкина и др. 2006-2008, Ермолова и др. 2007). На основе сопоставления результатов прогноза друг с другом, с палеоструктурным планом и данными керна сформированы результирующие карты распространения фациальных типов пласта. Таким образом, динамическая интерпретация сейсмических материалов позволила закартировать априорно намеченные по скважинным данным границы фаций в межскважинном пространстве.

4.7. Литолого-фациальная модель строения отложений васюганской свиты в контексте условий их формирования

Полученные карты, с одной стороны, отображают распределение основных обстановок осадконакопления и связанных с ними генетических и литологических типов отложений, а с другой - непосредственно определяют особенности строения разрезов соответствующих пластов и их фильтрационно-емкостные свойства.

Так, например, на рис. 1 представлена карта распространения фаций пласта Ю₁³. 10 выделенных фаций по добычным характеристикам объединены в 5 групп. К первой группе отнесены разрезы с высокими ФЕС коллекторов (1а, 1б). Ко второй - со средними ФЕС и низкими промышленными дебитами (2а, 2б). К третьей и четвертой - с низкими коллекторскими свойствами (3а, 3б, 3в, 4а, 4б). К пятой группе - разрезы, характеризующие зоны отсутствия пласта (5).

Основной объем мощных (до 24 м) монолитных преимущественно среднезернистых песчаников (1а) барово-пляжевой зоны, образует 2 полосы, приуроченные к Охтеурскому палеовалу и западному склону Кондаковско-Трайгородской зоны поднятий. Меньшие толщины песчаных отложений баров и пляжей (1б) приурочены собственно к Южно-Охтеурскому поднятию, где большие мощности не накапливались вследствие размыва, а также к отдельным частям тыловой зоны Охтеурского бара. К востоку от Охтеурского бара распространена фация песчаной лагуны (3б).

В западной части территории наблюдается достаточно пестрая картина распределения фаций. Помимо глинисто-алевролито-песчаных фаций зон волнового воздействия (2а) и тиховодных зон морского мелководья (3в) локальными пятнами распространена фация алеврито-глинистых тиховодных морских отложений, характеризующаяся полным отсутствием коллекторов (4б). Большей дифференциацией характеризуется и восточная зона. Здесь в районе локальных врезов на западном склоне Кондаковского палеовала получила распространения фация глинисто-песчаных отложений пролювиальных и русловых аллювиальных отложений мелких речек (2б), характеризующаяся наличием в разрезе отдельных выдержанных песчаных пропластков с высокими ФЕС мощностью до 4 м. Большую часть территории здесь занимают области распространения тонкослоистых глинисто-алевролито-песчаных пачек делювиального, пролювиального аллювиального, частично озерно-болотного генетических типов, которые характеризуют обстановки прибрежной холмистой расчлененной возвышенности (3а). В присклоновых участках также распространены мелко-тонкозернистые песчаные отложения с линзами и пропластками сидеритовых оолитов, прибрежной равнины (4а). Для этих фаций характерны самые низкие ФЕС.

Аналогичные карты построены для пластов Ю₁⁴, Ю₁², Ю₁¹.

Результирующие фациальные карты проанализированы с позиций условий образования каждого пласта, на основе чего восстановлены основные этапы формирования отложений васюганской свиты.

4.8. Основные выводы

1. На примере Кондаковского участка продемонстрирован полный цикл исследований, направленных на получение детальной фациальной модели для целей трехмерного моделирования.

2. Наиболее высокие ФЕС характерны для "монолитных" пластов песчаника с хорошей сортировкой и слабой выраженностью слоистости, что определяется отсутствием глинистого и углистого вещества (бары, пляжи), а также морских песчаников собственно волнового генезиса. Низкие ФЕС характерны для отложений субаэрального генезиса (пролювиально-делювиальные, озерно-болотные) за счет высокой глинистости и развития текстур оползания, а также отложений прибрежной низменности за счет высокой карбонатности, пиритизации и биотурбаций.

3. Созданные на основе исследований керна, технологий сейсмического прогноза и палеоструктурных построений карты распространения фациальных типов отложений содержат в себе всю информацию о строении пласта и его добычных свойствах, в том числе вертикальной и площадной изменчивости, что позволяет использовать их для создания детальной модели геологического строения и нефтеносности.