НАЗАД

Бобылова Е.Е., Волож Ю.А., Гарагаш И.А.

ОЦЕНКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ В ПОДСОЛЕВОМ КОМПЛЕКСЕ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ

Геологический институт (ГИН) РАН, Москва, e-mail: bokate@mailru.com

В связи с тем, что подсолевой комплекс Прикаспийской впадины перекрыт слабопроницаемой толщей соли, в его пределах в процессе последующего осадконакопления возникает аномальное распределение поровых давлений, влияющих на образование и движение флюидных потоков. Зоны аномально высоких пластовых давлений формируются при замедлении скорости отжатия жидкости из пор в процессе погружения осадков. Поэтому восстановление картины распределения давлений на разных стадиях формирования осадочного бассейна является важным фактором для выявления зон тектонического стресса и поисков месторождений углеводородов.

Наиболее погруженной частью впадины является Центрально-Прикаспийская депрессия. Литолого-фациальный анализ показывает, что Центрально-Прикаспийская депрессия на протяжении всей истории развития представляла собой наиболее погруженные части бассейна седиментации, где были сосредоточены глубоководные и наиболее удаленные от источников сноса фации осадков. Мощность осадков в Прикаспийской впадине более 20 км. Из них на рифейский комплекс приходится около 4 км, на вендско-нижнепалеозойский - 2 км, на верхнеордовикско-силурский - 2 км, на девонско-нижнепермский - 4 км, на кунгурско-казанский комплекс - 4 км, на верхнепермско-триасовый - 2 км и на юрско-кайнозойский - 2,5 км.

Распределение давлений в разрезе осадочной толще может быть установлено в результате прямых наблюдений при бурении скважин, либо с помощью гидродинамических расчетов в рамках механики поронасыщенных деформируемых сред. Поскольку подсолевые отложения характеризуются большими глубинами залегания, бурение не всегда представляется возможным. Единственным методом получения объективных сведений о распределении давлений является вычислительный эксперимент. Расчеты позволяют оценить потенциальные ресурсы осадочной толщи и ⌠сузить■ варианты интерпретации.

Основой для получения исходной информации служат карты (геологические, структурные, мощностей и литофаций) и данные сейсмостратиграфии о строении и формировании осадочного бассейна.

Дополнительно нужно учитывать то что, решается обратная задача, как по современному залеганию пластов, времени, в течение которого произошло их
формирование, и примерной оценке механических свойств слагающих пород восстановить длительный процесс осадконакопления и флюидодинамический режим бассейна. Одним из методов решения задачи является численное моделирование.
 
Рисунок 1. Распределение аномального давления (Pa) по профилю Жамбай-Уральск: а) на сегодняшний день (черным цветом показано распределение соли), б)на момент 258 млн. лет.

Накопление вышележащих осадков вызывает увеличение порового давления в подсолевой толще. Для оценки изменений пластового давления в подсолевой толще в процессе осадконакопления используется подход, основанный на предположении, что к началу отложения соли распределение давления в толще является гидростатическим,  . Увеличение пластового давления  , вызывается деформацией подсолевой толщи и невозможностью оттока свободного оттока жидкости.

Для построения модели эволюции пластовых давлений использовалась программа FLAC, учитывающая на каждом временном шаге сжимаемость флюида и необратимые деформации подсолевой толщи в процессе погружения бассейна и осадконакопления.

Для выполнения расчета аномальных давлений сначала делается оцифровка геологических границ разреза. Затем эти данные вводятся в программу Visual Flac, с помощью которой генерируется расчетная сетка, и задаются значения плотности и параметров выбранной механической модели. Полученные файлы данных вводятся в программу расчета эволюции пластовых давлений.

С помощью выше представленной методики было проведено моделирование распределения давлений по геотраверсам. Один из них проходит по профилю Жамбай-Уральск, пересекающему всю Прикаспийскую впадину. Производились расчеты аномальных давлений для моментов времени t=258, 205, 135, 65, 0. При t = 258 млн. лет сформировалась соляная толща, перекрывшая осадочный бассейн, момент времени t=0  соответствует сегодняшнему дню. Для рассматриваемых моментов времени были созданы плотностные модели разреза. Протяженность разреза 600 км и максимальная глубина сегодня равна 20 км. Для его дискретизации использовалась сетка с параметрами 400x60 элементов. Было принято, что осадочная толща деформируется упруго-пластически. Ее механические свойства (модуль сдвига, модуль объемного сжатия, сцепление, угол внутреннего трения) были вычислены с помощью эмпирических зависимостей, связывающих их с плотностью. Распределение пористости вычислялось в соответствии с глубиной залегания осадков. После этого было определено напряженное состояние подсолевой толщи к моменту начала отложения соли. Затем подсолевая толща нагружалась весом осадков, накопленных к рассматриваемому моменту времени. Расчет прекращался после того, как время фильтрации значительно превышало время релаксации в системе и деформирование системы стабилизировалось. Оценки возникающих аномальных давлений   в центральной части разреза показаны на рисунке. Полученные результаты распределения давлений на бортах впадины хорошо согласуются с имеющимися здесь данными прямых наблюдений в скважинах, что свидетельствует о корректности выполненных расчетов по профилю в целом.

НАЗАД