Литофизическая типизация и нефтеносность пород баженовского горизонта в зоне сочленения Сургутского и Красноленинского сводов

Общая характеристика работы.

Актуальность работы

В настоящее время на территории Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна (ЗСНГБ) геологоразведочные работы ориентированы не только на доразведку уже открытых месторождений и поиск новых перспективных структур, но также на поиск залежей углеводородных флюидов в нетрадиционных объектах. Одним из таких объектов является баженовский горизонт, который "в качестве нефтеносного горизонта рассматривается как пласт Ю0" (МСК, 2004). Зона сочленения Сургутского и Красноленинского сводов, где доказана нефтеносность баженовской и тутлеймской свит, является одной из наиболее перспективных для изучения баженовского горизонта.

Баженовский горизонт отличают условия седиментации, литологический состав, физические свойства пород, высокие концентрации органического вещества (ОВ) и огромная площадь распространения (свыше 1 млн. км2). Высокие концентрации биогенного кремнезёма и ОВ определили контрастные физические характеристики пород баженовского горизонта в терригенном разрезе осадочного чехла ЗСНГБ: низкая плотность, высокая радиоактивность, высокое электрическое сопротивление, поэтому породы баженовского горизонта, с одной стороны, чётко отображаются в различных физических полях, а с другой стороны, требуют особого подхода к интерпретации физических свойств.

В связи с этим актуальной является задача разработки новых критериев разделения пород баженовского горизонта на типы, которые отражали бы, с одной стороны, дифференцированность их по вещественному составу и коллекторским свойствам, а с другой, позволяли бы перейти к физическим характеристикам, определяемым в скважине по комплексу ГИС. (Здесь и далее под вещественным составом породы будем понимать концентрацию в ней всех минералов и неминеральных компонентов, в том числе флюидов, заполняющих поровое пространство).

Цель работы: Провести типизацию пород баженовского горизонта по комплексу нефтегеологических данных и выявить закономерности их внутреннего строения и нефтеносности в зоне сочленения Сургутского и Красноленинского сводов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. изучение вещественного состава и деформационно-прочностных свойств пород баженовского горизонта;
2. сравнительный анализ сводных литолого-геохимических разрезов;
3. выявление взаимосвязей вещественного состава и физических свойств пород баженовского горизонта;
4. разработка литофизической типизации и выделение парагенетических ассоциаций пород, обладающих близкими физическими свойствами;
5. изучение строения и нефтеносности баженовского горизонта в зоне сочленения Сургутского и Красноленинского сводов.
6. оценка изменчивости внутреннего строения баженовского горизонта по латерали, выраженной в соотношении и мощности отдельных парагенетических ассоциаций пород.

Предпосылкой для решения поставленных задач явились многочисленные фундаментальные исследования геологов и геофизиков, занимающихся проблематикой баженовской свиты и её аналогов. Среди них: Ю.В. Брадучан, Ф.Г. Гурари, А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, Ф.К. Салманов, А.В. Тян, В.И. Шпильман, Т.Т. Клубова, Т.В. Дорофеева, С.Г. Неручев, С.И. Филина, М.В. Корж, М.С. Зонн, Ю.В. Занин, О.М. Мкртчян, В.П. Сонич, В.В. Хабаров, О.М. Нелепченко, Н.М. Белкин, Г.С. Ясович, А.В. Гольберт, А.Н. Гусева, Ю.В. Щепеткин, Н.В. Лопатин, И.Н. Ушатинский, И.В. Гончаров, О.Г. Зарипов, М.Ю. Зубков, В.А. Захаров, О.В. Барташевич, Г.Р. Новиков и многие другие. Огромные по объёму и своей научной ценности работы выполнены научными коллективами в ЗапСибНИГНИ, ВНИГРИ, ВНИГНИ, СНИИГГиМС, ИГНиГ СО РАН, ИГиРГИ, МГУ и др.

Практическая ценность работы заключается в повышении эффективности геологической интерпретации материалов ГИС в интервале баженовского горизонта в зоне сочленения Сургутского и Красноленинского сводов. Полученные результаты уточняют и детализируют представления о строении и нефтеносности баженовской и тутлеймской свит, позволяют выделять в разрезе породы, к которым могут быть приурочены коллекторы, и оценивать их пористость по данным ГИС. Новые данные о типе коллектора и его положении в разрезе нижнетутлеймской подсвиты легли в основу рекомендаций по дальнейшему проведению геологоразведочных работ на Средне-Назымском месторождении.

Научная новизна

Для баженовского горизонта выявлены взаимосвязи литологического состава пород, концентрации в них ОВ, деформационно-прочностных, текстурных характеристик, плотности и других физических свойств пород, определяемых их вещественным составом (концентрация урана, калия, тория, водородный индекс).

Выявлены черты сходства и различия строения разрезов баженовского горизонта, выраженные в распределении парагенетических ассоциаций пород с различной глинистостью и концентрацией ОВ, соответствующих основным нефтематеринским толщам и породам, к которым могут быть приурочены коллекторы.

В нижнетутлеймской подсвите впервые доказано наличие поровых коллекторов в силицитах и карбонатизированных силицитах, и выявлены микротрещины на границе с нефтематеринскими толщами, обусловленные генерационными и миграционными процессами.

Впервые с использованием данных ГИС проведена оценка изменчивости строения разрезов баженовского горизонта по латерали в зоне сочленения Сургутского и Красноленинского сводов.

Защищаемые положения

1. Выделены четыре парагенетические ассоциации пород баженовского горизонта, обладающие сходными физическими свойствами: (1) глинистые и карбонатно-глинистые силициты, содержащие органического вещества больше 5%, (2) глинистые и карбонатно-глинистые силициты, содержащие органического вещества меньше 5%; (3) силициты и карбонатизированные силициты, (4) метасоматические карбонаты. В породах третьей и четвёртой ассоциаций концентрация органического вещества убывает с ростом степени карбонатизации.

2. Разрезы баженовского горизонта представлены циклическим чередованием парагенетических ассоциаций пород с различной глинистостью. По содержанию органического вещества в парагенетических ассоциациях пород и урана в нём разрезы делятся на две части. В нижней части концентрация ОВ меньше 5%, концентрация урана в нём до 0,1*n%, в верхней части концентрация ОВ больше 5%, концентрация урана в нём до n%.

3. Пласт Ю₀ баженовского горизонта в зоне сочленения Сургутского и Красноленинского сводов представляет собой группу коллекторов, которые сложены хрупкими низкоглинистыми силицитами и карбонатизированными силицитами мощностью до нескольких десятков см.

4. В разрезах баженовского горизонта суммарная мощность силицитов и карбонатизированных силицитов, к которым могут быть приурочены коллекторы, возрастает от Красноленинского свода к Сургутскому.

Апробация работы. Основные научные положения, различные аспекты и практические результаты диссертационной работы докладывались на X и XII Международных научно-практических конференциях "ГЕОМОДЕЛЬ" (г. Геленджик, 2008 и 2010гг.); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Молодые в геологии нефти и газа" (г. Москва, ВНИГНИ, 2010г.); Российском совещании с международным участием "Минеральные индикаторы литогенеза" (г. Сыктывкар, 2011г.); 1-й Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (г. Санкт-Петербург, 2009г.); научно-практической конференции "Современные вызовы при разработке и обустройстве месторождений нефти и газа Запанной Сибири" (г. Томск, 2011 г.); III и IV научно-практических конференциях "Математическое моделирование и компьютерные технологии в разработке месторождений" (г. Уфа, 2010 и 2011гг.), Международной конференции молодых учёных и специалистов "Ломоносовские чтения" (г. Москва, МГУ, 2011).

Результаты проведенных исследований по теме диссертации изложены в 8 опубликованных работах, в том числе в двух журналах, рекомендованных ВАК.

Фактический материал. В основу диссертационной работы положены следующие материалы, полученные с использованием современной компьютерной техники: литологическое описание колонок керна 14-ти разведочных скважин Средне-Назымской, Явинлорской, Назаргалеевской, Ай-Пимской, Маслиховской, Рогожниковской площадей, результаты лабораторных исследований, включающие стандартные петрофизические исследования по 294 образцам (определение открытой пористости по керосину, определение абсолютной газопроницаемости, определение удельного электрического сопротивления, определение объёмной и минералогической плотности и др.), специальные петрофизические исследования по 53 образцам (рентгеновская микротомография, растровая электронная микроскопия, нейтронно-активационный анализ, f - радиография, ренгенофазовый анализ, рентгенофлуоресцентный анализ и др.), геохимические исследования ОВ методом пиролиза Rock Eval по 153 образцам и газо-жидкостной хроматографии по 17 образцам. Также при подготовке работы были использованы материалы комплекса ГИС: спектрометрический гамма-каротаж по 40 скважинам, гамма-каротаж, индукционный, нейтронный, боковой, плотностной каротажи, кавернометрия по 65 скважинам.

Личный вклад автора. Автор провел литологическое описание колонок керна по 8 скважинам, вскрывших баженовскую и тутлеймскую свиты, отобрал образцы и подготовил коллекцию керна к комплексу лабораторных исследований, адаптированному к отложениям баженовского горизонта. При непосредственном участии автора проходила разработка технического задания на проведение комплекса лабораторных исследований. Автор собрал и обобщил материалы, провёл комплексную интерпретацию данных петрофизических, механико-прочностных, геохимических и литологических исследований, собрал материалы комплекса ГИС по 50 скважинам баженовской и тутлеймской свит и провел их интерпретацию.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 165 наименований, иллюстрирована 81 рисунком и содержит 18 таблиц. Общий объём работы составляет 187 страниц.

Благодарности. Автор искренне благодарен своему научному руководителю, кандидату геолого-минералогических наук, доценту Елене Всеволодовне Соболевой и кандидату технических наук, доценту Георгию Александровичу Калмыкову, без научных консультаций которого написание данной работы было бы невозможным.

Автор считает приятным долгом выразить признательность всем сотрудникам кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ и, прежде всего, Н.И. Коробовой, Т.А. Кирюхиной, Н.П. Фадеевой, Д.В. Коросту, Р.А. Хамидуллину, И.М. Натитник, Т.Н. Корневой.

Автор благодарит В.С. Белохина, Н.Л. Кашину, Е.В. Решетова за постоянное содействие в практической реализации идеи работы и за помощь в подборе фактического материала. Особая благодарность В.А. Блиновой и Б.Г. Покровскому за проведение изотопных исследований и помощь в интерпретации полученных результатов.

Автор признателен В.Г. Шлыкову, результаты исследований которого легли в основу литофизической типизации.

Результаты исследований В.П. Хабарова, Е.Е. Карнюшиной, Т.А. Коровиной, В.Н. Немовой оказались незаменимы при выборе темы работы и позволили улучшить её в целом.

За проявленный интерес к работе, ценные научные советы и обсуждение результатов автор выражает признательность д.г.-м.н. профессору А.И. Конюхову, д.г.-м.н. профессору Е.Е. Карнюшиной, к.г.-м.н. А.Ю. Бычкову, к.г.-м.н. С.И. Филиной.

Отдельно автор благодарит членов своей семьи за всестороннюю поддержку на всех этапах подготовки работы.