Бордюг Максим Александрович
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
3.1 Развитие модельных представлений о строении и условиях формирования "аномальных" разрезов баженовской свиты
В настоящее время существуют, как минимум, три в корне отличающиеся друг от друга гипотезы формирования аномальных разрезов баженовской свиты.
Подводно-оползневая модель образования АРБ подразумевает, что песчано-алевролитовые слои аномальных разрезов представляют собой продукт деятельности более поздних (валанжинских) оползней, расклинивших отложения баженовской свиты и внедривших в неё принесённый обломочный материал ачимовской толщи (Нежданов А.А., 1985). То есть согласно данной теории песчано-алевролитовые отложения внутри АРБ и ачимовская толща представляют собой единое оползневое тело.
На связь этих отложений указывают и многочисленные работы других исследователей. Так, например, при изучении скважинных данных по различным площадям Сургутского свода, А.П.Соколовский и Р.А.Соколовский (2002) пришли к выводу, что формирование "аномальных" разрезов генетически связано с процессами осадконакопления ачимовской толщи. К такому же выводу приходят А.В.Осыка (2002) и М.В.Салмин (2003) при изучении кернового материала и шлифов.
В противовес теории подводно-оползневого образования "аномального" разреза, существует модель палеоостровов, которая подробно рассмотрена в работе О.Г.Зарипова и В.П.Сонича (2001). На основе изучения керна по ряду площадей Западной Сибири, авторы работы отрицают связь песчано-алевролитовых прослоев баженовской свиты и ачимовских отложений. По мнению названных авторов, более логично придерживаться мнения об одновозрастности песчаных прослоев с вмещающими их типичными баженовскими породами, допуская существование в волжском палеоморе морских пульсационных течений, периодически проявляющихся в виде зерновых потоков, транспортирующих с областей размыва ранее накопившийся терригенный материал.
Еще одну теорию, отрицающую связь АРБ с формированием неокомского клиноформного комплекса, выдвинули В.Г. Колокольцев и А.И. Ларичев (2006). По их мнению, формирование АРБ тесно связано с грязевым вулканизмом, происходившим в период позднемезозойской тектоно-магмато-метасоматической активизации Западно-Сибирской плиты.
Седиментологическая модель формирования АРБ опирается на гипотезу, предложенную О.М.Мкртчяном (1987), в соответствии с которой баженовские битуминозные аргиллиты являются самыми глубоководными фациями клиноформного комплекса, фациально замещая в западном направлении, а в трансгрессивные этапы перекрывая, ранее сформировавшиеся ачимовские песчано-алевролитовые пласты. Модель процесса, приведшего к формированию аномального разреза и доводы в пользу седиментологической гипотезы его образования, подробно рассматриваются в работе В.Ф.Гришкевича (2005).
Как видно из краткого обзора, каждый из предложенных механизмов имеет свои сильные и слабые стороны, но ни один из них не может в полной мере объяснить всей сложности строения АРБ.
3.2 Строение и условия формирования ачимовско-баженовского комплекса в зонах развития АРБ
Одним из ярких примеров распространения аномальных разрезов баженовской свиты является Северо-Конитлорское месторождение.
В тектоническом плане Северо-Конитлорское месторождение находится в восточной части Конитлорской террасы, выделенной в составе северного борта Сургутского свода, который является крупнейшей тектонической структурой первого порядка мезозойско-кайнозойского чехла в центральной области Западно-Сибирского НГБ. Особенностью разрезов баженовской свиты на данной территории является практически повсеместное развитие "аномальных" разрезов. Мощность свиты изменяется от 25 м ("классический" разрез) до 110 м в зонах развития АРБ. Учитывая высокую изменчивость АРБ, осложняющуюся крайне неравномерной разбуренностью территории, понять взаимоотношения разрезов даже двух соседних скважин без привлечения данных сейсморазведки зачастую не представляется возможным. Поэтому в результате целенаправленной обработки сейсморазведочных материалов 3D с использованием всего спектра современных технологий, удалось получить качественно новый материал (соотношение сигнал/помеха - 46, преобладающая частота сигнала - 40 Гц, разрешающая способность сигнала - 58 Гц), позволяющий существенно уточнить строение зон развития АРБ.
Полученный массив сейсмических данных 3D позволил понять особенности строения АРБ. На крайнем востоке территории в интервале баженовской свиты наблюдается устойчивое, высокоамплитудное отражение, имеющее трехфазную форму, соответствующее "классическому" разрезу баженовской свиты. Далее на запад происходит скачкообразное увеличение мощности свиты, причем как по сейсмическим, так и по скважинным данным четко выделяются относительно мощные верхняя и нижняя пачки битуминозных глин. К центру изучаемой территории на фоне общего уменьшения мощности АРБ, постепенно сокращается толщина нижней пачки (до полного выклинивания), при этом мощность верхней пачки пропорционально увеличивается. В результате данной тенденции скважины, вскрывшие баженовскую свиту в этой части территории, указывают на наличие в верхней части пласта битуминозных радиоактивных глин, по мощности соответствующего "классическому" разрезу, под которым непосредственно на отложениях георгиевской свиты залегает песчано-алевролитовый пласт. Западнее вновь происходит резкое увеличение мощности баженовской свиты и все вновь повторяется.
Помимо описанных закономерностей, на вертикальных срезах данных сейсморазведки 3D отчетливо видно, что песчано-алевролитовые пласты внутри АРБ есть не что иное, как продолжение пластов ачимовской толщи.
Сравнение свойств песчано-алевролитовых пластов ачимовского и баженовского комплексов в пределах Северо-Конитлорского месторождения по скважинам также указывает на идентичность этих отложений. Песчано-алевролитовый ачимовский пласт, вскрытый скв. 293 за пределами АРБ, имеет эффективную мощность (Нэф) 8,2 м, пористость (Кп) 15,2 % и проницаемость (Кпр) 0,7 мД. Пласт, расположенный внутри баженовской свиты и вскрытый соседней скв. 296 имеет Нэф=8,4 м, Кп=14,8 % и Кпр=0,5 мД. Сопоставление результатов интерпретации ГИС по другим скважинам также однозначно указывает на отсутствие различий в свойствах пластов внутри и вне "аномального" разреза. Из всего этого можно сделать вывод, что пласты внутри и вне АРБ представляют собой единое геологическое тело.
Изучая керн нельзя не отметить, что для песчано-алевролитовых пластов, как внутри АРБ, так и вне его характерны зоны трещиноватости, сопровождаемые зеркалами скольжения, дроблением отдельных слоев, инъекционным продавливанием одного типа пород в другие, оползневыми текстурами, что свидетельствует о достаточно мощных процессах деструкции. Но при этом битуминозные глинистые отложения баженовской свиты и подстилающие отложения георгиевской свиты зачастую остаются ненарушенными. Керн, отобранный в интервале развития битуминозных глин, свидетельствует о сохранении первоначальных тонкослоистых текстур, характерных для отложений баженовской свиты. Свидетельством ненарушенности георгиевской свиты, помимо кернового материала, является наличие залежей нефти в пласте Ю1 верхневасюганской подсвиты. Например, на восточном борту Тевлинско-Русскинского месторождения залежь нефти расположена непосредственно под водонасыщенными пластами зоны АРБ. Разрушение георгиевской свиты песчано-алевролитовыми пластами в процессе формирования АРБ привело бы к наличию гидродинамической связи верхневасюганского и ачимовского природных резервуаров. И, как следствие, залежь в горизонте Ю1 была бы разрушена в связи с миграцией углеводородов в вышележащие пласты. Из этого следует, что залежь экранируется 2-х метровой пачкой георгиевской свиты.
Приведенные факты могли бы в полной мере согласовываться с гипотезой, выдвинутой О.М.Мкртчяном однако, результаты исследования по определению возраста в интервале развития АРБ на Северо-Конитлорском месторождении, полученные учеными и специалистами ЗапСибИПГНГ, ТюмГНГУ и ГП ХМАО НАЦ РН им. В.И.Шпильмана (2005) опровергают эту теорию. На основе микрофаунистического и спорово-пыльцевого анализа доказывается, что песчано-алевролитовые отложения в зоне "аномальных" разрезов баженовской свиты моложе битуминозных аргиллитов, перекрывающих их. То есть сероцветные глины, алевролиты, песчаники "внедрились" в битуминозные отложения после их формирования.
Учитывая текстурно-структурные особенности пород в зонах АРБ, нельзя не отметить сильного влияния оползневых процессов на формирование "аномальных" разрезов. Однако наличие параллельной слоистости в битуминозных отложениях баженовской свиты, а также распределение мощностей указывают, что большое влияние оказывали и другие процессы.
Видимо, помимо оползневых процессов, значительный вклад в формирование "аномальных" разрезов внесли плотностные потоки. При этом различное сочетание этих процессов приводит к отличиям разрезов АРБ на разных площадях Западно-Сибирского НГБ.
Только влияние плотностных потоков объясняет спорные вопросы, связанные с различной ненарушенностью баженовской и георгиевской свит в зонах развития АРБ. Действительно, накопление баженовских отложений происходило в резко восстановительной среде с большим содержанием органического вещества, что привело к сильной обводненности осадка и очень низкой скорости литификации, в частности из-за невозможности карбонатной цементации. В результате чего тонкодисперсные отложения баженовской свиты могли взмучиваться гравитационными потоками и вследствие их дальнейшего осаждения из взвеси образовывать слоистость аналогичную первоначальной.
Георгиевская свита, напротив, формировалась в слабо щелочной среде на границе окислительно-восстановительных условий, вследствие чего происходила быстрая литификация осадка и формирование "карбонатных плит" (панцирей). Видимо, благодаря своей прочности георгиевская свита не могла быть вовлечена в процессы сформировавшие "аномальные" разрезы.
Особый интерес в зонах развития АРБ представляют закономерности распределения флюидов. Результаты интерпретации ГИС в интервале развития АРБ по четырем площадям (81 скважина), расположенным в пределах Сургутского свода и Северо-Сургутской мегатеррасы, указывают на наличие в коллекторах нефти лишь в 40% скважин. По результатам испытания 54-х поисково-разведочных скважин, притоки нефти получены уже в 60% случаях, а 40% скважин дали воду. Так почему же, несмотря на все предпосылки в строении АРБ к формированию залежей (наличие коллекторов среди битуминозных баженовских аргиллитов), притоки нефти получены не во всех скважинах? Это не кажется таким уж странным, учитывая возможную гидродинамическую связь коллекторов баженовского и ачимовского комплексов.
Если рассматривать баженовский и ачимовский комплексы совместно, то все становится на свои места. Так, например, проанализировав имеющуюся скважинную информацию по Северо-Конитлорскому месторождению, отметим, что из 12-ти скважин, вскрывших "аномальный" разрез, 10 были испытаны и в 7-и из них были получены фиксируемые притоки нефти. Это свидетельствует о том, что залежи нефти могут формироваться в пределах самой зоны развития "аномальных" разрезов. В сложнопостроенных телах АРБ могут образовываться как простые ловушки структурного типа, так и более сложные с элементами экранирования. При этом на более высоких отметках этих пластов, за пределами АРБ, в зонах развития "ачимовки отрыва", также были получены притоки нефти. Учитывая возможную гидродинамическую связь коллекторов ачимовско-баженовского комплекса можно предположить, что нефть, генерируемая баженовской свитой, сначала попадает во внедрившиеся песчано-алевролитовые отложения, насыщая все имеющиеся внутри АРБ ловушки, а затем - при отсутствии флюидоупоров, мигрирует в область более высоких отметок ачимовских коллекторов, расположенных за зонами АРБ.
В результате использования современных методик сейсмических исследований в совокупности с применением новейших технологий обработки и интерпретации сейсмических данных удалось получить качественно новый материал, позволяющий существенно уточнить геологическое строение сложнопостроенных объектов АРБ. Анализ сейсмического материала и скважинных данных доказывает, что "аномальные" разрезы сформировались в результате "турбидно-оползневой" модели осадконакопления, а песчано-алевролитовые отложения внутри АРБ есть не что иное, как продолжение пластов ачимовской толщи. Перспективы обнаружения залежей нефти в песчаниках "аномального" разреза баженовской свиты очень высоки, поскольку они зажаты между нефтематеринскими прослоями, которые одновременно могут играть роль покрышек, экранирующих залежи. При этом, единство пластов ачимовско-баженовского комплекса свидетельствует о возможности их широкой гидродинамической связи, что делает ачимовскую толщу в зонах развития АРБ важным объектом поиска углеводородов.
3.3 Методика выделения и картирования ачимовских песчаных тел в зонах развития АРБ
Использование современных технологий сейсмических исследований позволяет "приоткрыть занавес тайны" в строении и образовании аномальных разрезов баженовской свиты. Учитывая генетическое и морфологическое единство коллекторов ачимовской толщи и коллекторов АРБ, стоит говорить о едином "ачимовско-баженовском комплексе", в пределах которого коллекторы имеют значительную гидродинамическую связь. Поэтому наличие воды собственно в коллекторах внутри битуминозных пород во многих случаях является вполне логичным. При таком строении "аномальных" разрезов и наличии гидродинамической связи коллекторов внутри и вне АРБ получается, что для конкретных пластов зона внутри АРБ является неоптимальной для формирования залежей. Например, пласт внутри АРБ может характеризоваться абсолютными отметками залегания заметно более низкими, чем за ее пределами, где он имеет "чисто ачимовский тип". В этом случае залежь естественным образом будет сформирована в наиболее выгодном структурном положении и, соответственно, "покинет" зону АРБ. Однако подобные закономерности не могут в полной мере объяснить все сложности распределения флюидов в ачимовско-баженовском комплексе.
Несмотря на то, что современные технологии позволяют выделять, картировать и исследовать латеральную изменчивость отдельных песчаных пластов ачимовской толщи, получаемых данных все равно недостаточно, чтобы вписать в "классические" рамки распределение флюидов в этих пластах. Зачастую в пределах отдельных пластов может наблюдаться "хаотическое" распределение нефти и воды, не подчиняющееся гравитационному закону. В большинстве случаев на этапе геологического моделирования с этим "борются" путем выделения тектонических нарушений или литологических замещений, зачастую вызывающих множество вопросов.
Рассмотрим строение АРБ на примере Северо-Конитлорского месторождения. Здесь "аномальное" распределение флюидов характерно для каждого прослеженного пласта этого комплекса.
Например, в пласте Ач1 скв.307 вскрывает полностью нефтенасыщенный интервал, что подтверждено результатами испытания (Qн=3,5 м3/сут). В то же время из соседней скв.300, вскрывающей этот пласт примерно на тех же абсолютных отметках, получен приток чистой воды (Qв=4,4 м3/сут).
В пласте Ач2 скв.298 вскрывает ВНК на 50м ниже, чем скв.307 вскрывает водонасыщенный интервал.
Из пласта Ач3 в скв.293 на а.о. -2880 м получен приток чистой нефти (Qн=4,2 м3/сут), а в скв.308 на а.о. -2708 м получен приток воды (Qв=7,5 м3/сут). Таким образом скачок ВНК составляет почти 170 м.
Результаты исследований на данной площади показывают, что тектонические нарушения не могут объяснить скачки ВНК, поскольку обладают малой протяженностью. По результатам прогноза распространения коллекторов в межскважинном пространстве на основе данных сейсморазведки обширные зоны замещения картируются лишь на востоке (в районе перехода фондоформных отложений в отложения седиментационного склона) и на западе, где происходит выклинивание пласта. Собственно в районе залежей есть только единичные скважины, вскрывшие локальные зоны замещения коллекторов, не способные играть роль флюидоупоров.
Тем не менее, результаты испытаний все равно указывают на то, что каждый пласт представляет собой серию гидродинамически разобщенных резервуаров. По видимому, они обладают небольшой мощностью и выделение этих тел непосредственно по временным сейсмическим разрезам не представляется возможным из-за недостаточной разрешающей способности метода.
В такой ситуации необходимы какие-то иные подходы для выделения природных резервуаров и моделирования строения залежей.
Особый интерес здесь представляют закономерности латерального распределения коллекторов, которые отчетливо устанавливаются путем сопоставления скважинных данных и результатов акустической инверсии сейсмических материалов 3D. Полученные в результате инверсии карты акустических жесткостей хорошо коррелируются с эффективной мощностью целевых пластов, установленной по скважинам.
На всех полученных картах импедансов отчетливо видно сильно дифференцированное распределение по площади акустических жесткостей. Выделяются зоны с повышенными значениями импедансов, которые разделены протяженными зонами пониженных значений импедансов. Такое распределение жесткостей указывает на то, что в целевых пластах на площади исследования присутствуют отдельные участки с заметным опесчаниванием разреза. При удалении от этих участков доля коллекторов снижается и на периферии коллекторы практически полностью отсутствуют.
Подобное распределение песчанистости (эффективных толщин) в пластах, как правило, возникает при неравномерном, спорадическом поступлении обломочного вещества в бассейн осадконакопления. Кроме того, отсутствие пропластков коллекторов с высокими ФЕС и в целом низкая степень сортировки материала указывает на быструю скорость и кратковременность действующих процессов накопления. Эти обстоятельства хорошо соотносятся с основной теорией формирования ачимовской толщи как следствия подводных гравитационных процессов, условно получившей название "турбидно-оползневой".
Учитывая генезис песчано-алевролитовых отложений ачимовско-баженовского комплекса, такими телами могут являться конуса выноса, образованные в результате перемещения осадочного материала к подножию седиментационного склона.
Полученные карты полностью соответствует представлениям о строении конусов:
высокие значения акустических жесткостей соответствуют центральным более песчанистым их частям;
дистальные более глинистые части характеризуется пониженными значениями акустических жесткостей.
Таким образом, карта акустических жесткостей не только указывает на распределение эффективных толщин конкретного пласта, но и обозначает положение отдельных седиментационных тел - конусов выноса.
Поскольку образование конкретных конусов было разнесено во времени, они в значительной степени должны пересекаться в плане. Несомненно, выделение таких тел только на основе карт импедансов не является достаточным и необходимо привлечение скважинных данных. При перемещении оползневых масс или гравитационных потоков по седиментационному склону взмучивается большое количество осадочного материала. После формирования конуса взмученный материал осаждается, при этом закономерно, что более мелкий глинистый материал осаждается последним, формируя своеобразную покрышку. При отсутствии АРБ такими покрышками могут являться нормальные "ачимовские глины", а в разрезе АРБ высокобитуминозные, радиоактивные. Стоит отметить, что описанные механизмы формирования ачимовской толщи являются периодическими. После сброса значительных масс осадочного вещества в глубоководную зону, происходит своеобразный перерыв в осадконакоплении. В это время у подножия седиментационного склона или накапливаются отложения преимущественно глинистого состава, или происходит вторичная цементация (преимущественно кальцитом), ранее отложенного материала (процессы подводного выветривания по В.Т. Фролову), уверенно выделяющиеся по данным ГИС. При выделении седиментационных конусов косвенным признаком должно являться и собственно распределение флюида.
Корректное воспроизведение такой геологической ситуации, когда в пределах одного пласта намечается целая серия отдельных седиментационных тел, перекрывающихся в плане и обладающих своими индивидуальными особенностями строения и распределения коллекторов, возможно только в рамках аппарата трехмерного моделирования.
К сожалению, в настоящее время не существует математического аппарата, способного, на основании набора описанных выше косвенных признаков, автоматически построить интересующие седиментационные тела и при этом учесть их литологическую изменчивость. Поэтому авторами разработан подход, направленный на учет всего объема имеющейся информации и геологических представлений.
На первом этапе, на основании карт акустических жесткостей, данных бурения, результатов испытания в пределах каждого пласта ачимовско-баженовского комплекса выделены границы конусов выноса.
В дальнейшем построенные по кровле каждого конуса структурные поверхности и результат сейсмического прогноза в межскважинном пространстве (карта импедансов), заложены в аппарат трехмерного моделирования.
3.4 Модели залежей нефти в ачимовско-баженовском комплексе в зонах развития АРБ
Полученный в результате трехмерного моделирования куб связанных объемов однозначно указывает что, казалось бы единый природный резервуар представляет собой совокупность отдельных, гидродинамически изолированных, отличных по времени формирования, седиментационных тел. Так, например, пласт Ач1 представляет собой ансамбль пяти седиментационных конусов, при этом в четырех из них содержатся залежи нефти.
Нельзя не отметить, что подсчитанные по результатам моделирования запасы нефти по всем пластам ачимовско-баженовского комплекса более чем в 10 раз превышает запасы сконцентрированные в основном эксплуатационном объекте Северо-Конитлорского месторождения пласте БС10.
Таким образом, рассмотрев особенности геологического строения ачимовско-баженовского комплекса на Северо-Конитлорском месторождении, можно сделать вывод, что каждый пласт этого комплекса представляет собой серию гидродинамически изолированных объектов, перекрывающихся в плане.
Для корректного воспроизведения такой геологической ситуации, создан принципиально новый подход к моделированию ачимовско-баженовского комплекса в зонах развития АРБ, заключающийся в картировании по ряду косвенных признаков отдельных седиментационных тел - конусов выноса, выделение которых непосредственно по временным разрезам невозможно ввиду недостаточной разрешающей способности сейсмических данных, и дальнейшем их учете при трехмерном моделировании.
На основе разработанного подхода создана детальная трехмерная геологическая модель строения ачимовско-баженовского комплекса Северо-Конитлорского месторождения, которая позволяет с новых позиций оценить запасы, сконцентрированные в пределах отдельных гидродинамически связанных систем (седиментационных конусов) ачимовско-баженовского комплекса, получить принципиально иные, более точные карты распределения фильтрационно-емкостных параметров для каждого из этих конусов, и с совершенно новой стороны рассмотреть вопросы технологии разработки залежей нефти, аккумулированных в пластах ачимовско-баженовского комплекса в зонах развития АРБ. При этом объем запасов нефти сконцентрированных в этом комплексе делает его важным объектом для наращивания добычи.
|
