CC BY
77
НОВЫЕ ПРОГНОЗНО-ПОИСКОВЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ РАЗВЕДКИ
С.Б. Коротков (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)
Существующие методики и технологии сейсморазведки создавались иод горизонтально-слоистую модель геосреды. При любом другом строении недр, не виисывающемся в рамки горизонтально-слоистой модели, известные сейсмические методы будут давать серьезные сбои или окажутся вовсе не-иригодными для целей выявления и иодготовки объектов к иоисковому бурению. В иервую очередь это касается структур блокового тииа, характеризующихся наличием субвертикальных границ раздела иород разной илотности. Такого рода структуры, а не классические антиклинальные складки являются «визитной карточкой» глубоких горизонтов, на которые все более ориентируются геологоразведочные работы на нефть и газ в России и за рубежом [1, 2, 5]. Значительное удорожание глубокого и сверхглубокого бурения и, как следствие, уменьшение количества иоисковых и разведочных скважин создают иотребность в иовышении достоверности иодготовки иоисковых объектов геофизическими методами, ирежде всего, сейсморазведкой.
В настоящее время не существует надежных коммерческих геофизических методов, иозволяю-щих ироводить геофизические работы, ориентированные на иоиск и разведку блоковых структур, и достоверно выделять межблоковые зоны. Основной метод сейсморазведки МОВ ОГТ в модификациях 2D и 3D не ирисиособлен для выявления и ирослеживания субвертикальных границ, и ироблема вряд ли будет решена в ближайшие годы в силу теоретических ограничений метода [3]. Разрывные нарушения и зоны аномальной илотности выделяются только ио косвенным иризнакам, ирежде всего - иотере корреляции субгоризонтальных отражающих границ. Если таких границ нет или они слабо выражены, что характерно для больших глубин, то выделение субвертикальных аномальных зон и нарушений становится ирактически невозможным, даже ири исиользовании комплекса геофизических методов. Возможности грави- и электроразведки, а также дистанционных методов для выявления и картирования блоковых структур фундамента и осадочного чехла в тех размерах, которые могут иредставлять интерес для иоисков, разведки и разработки месторождений, весьма ограничены.
При выделении нарушений ио сейсмическим данным тииичны два вида ошибок интериретации. Реальные нарушения или неоднородности разреза могут быть ириняты за ошибки обработки данных или отнесены на влияние неоднородностей верхней части разреза, наиример, на участках рас-теиления многолетнемерзлых иород. Возможна и обратная ситуация, когда технические иогрешно-сти обработки иринимаются за геологические события и иод них иодводится какая-либо из существующих гииотез геологического строения района ироведения работ. Последний случай встречается гораздо чаще, иоскольку геологическую интериретацию нередко выиолняют сиециалисты, илохо иредставляющие ироцессы иолевых работ и обработки сейсмических данных.
Технологии сейсморазведки создаются иод конкретные ирогнозные иоисковые геологические модели. Для выявления в разрезе структур блокового тииа разработчикам геофизической аииарату-ры и математического аииарата обработки сейсмических данных необходимо как можно детальнее указать ожидаемые размеры объектов, углы залегания илотностных границ, ФЕС-иараметры и физические свойства иород, флюидодинамический режим и другие иараметры, характеризующие блоковые (иластово-блоковые) модели иоисковых объектов. Пока таких моделей не создано, несмотря на то, что сам факт блокового строения фундамента илатформ уже давно никем не осиаривает-ся. Достаточно широкое иризнание в иоследние годы иолучили иредставления о иластово-блоковом строении глубоких горизонтов осадочного выиолнения нефтегазоносных бассейнов и конкретных месторождений нефти и газа [1, 2, 4].
Рассмотрим некоторые асиекты механизма формирования блоковой структуры в осадочном чехле. Известно, что в фундаменте блоки формируются еще до начала образования осадочного чехла. Дальнейшее образование блоковой структуры осадочного чехла можно иредставить в следующем виде. Деформационные межблоковые швы в нижней части заиолняются тектонической брекчией и глубоководными илами (в морских условиях) или мелкозернистыми терригенными отложениями (в континентальных условиях) (рис. 1). В случае настуиления благоириятной для карбонатного
осадконакоиления обстановки ироисходит иерекрытие блоков фундамента карбонатными толщами. При иоследующих тектонических иодвижках жесткий карбонатный массив разбивается на отдельные блоки, конформные с нижележащими блоками фундамента (рис. 2). В зависимости от амилиту-ды смещений и окружающих условий между блоками могут формироваться либо разломные зоны (зоны дробления), либо каньоноиодобные межблочные зоны, иовторяющие нижележащие межбло-ковые зоны фундамента, иодобные тем, что наблюдаются сегодня на участке дна Карибского моря между Мексиканским иобережьем и островом Ямайка (см. рис. 1).
Рис. 1. Перекрытие блокового фундамента карбонатными отложениями в районе между Мексикой и Ямайкой.
Батиметрическая съемка (Гугл-Земля, 2011)
Рис. 2. Формирование пластово-блокового этажа в карбонатном разрезе. Рифовое тело, залегающее на базальтовом фундаменте в районе г. Марса-Алам, Египет. Конфигурация разломов в карбонатном теле идентична межблоковым впадинам основания. Космический снимок (Гугл-Земля, 2011)
Последующее заиолнение межблочного иространства может быть выиолнено иродуктами разрушения самих блоков либо терригенными (отсортированными) иородами, иривнесенными извне, кардинально отличающимися ио составу от иород блоковых иолей.
При дальнейшем иогружении бассейна ироисходят иерекрытие и консервация блоков (включая межблоковые зоны) глубоководными глинистыми отложениями, выиолняющими функции флюидо-уиора. Продолжающиеся в ироцессе эволюции иланеты неирерывно-ирерывистые инъекции высоко-наиорных флюидов (газы, жидкости) ио разломам формируют аномально высокое иластовое (иоро-вое) давление иод флюидоуиором. Глубинные разломы иронизывают земную кору на многие десятки и даже сотни километров (БСЭ, статья В.Е. Хаина) и гидродинамически связаны с межблоковыми зонами. Проникающие ио разломам высоконаиорные и высокотемиературные глубинные воды, насыщенные агрессивными газами, ироизводят химическую иереработку горных иород, слагающих межблоковые зоны и ирилегающие к ним стенки блоков, т.е. образуют илотностные границы, которые должны стать объектами выявления и картирования методами сейсморазведки. Периодические ириродные гидроразрывы иород ведут к образованию зон вторичной трещиноватости (разуилотне-ния иород), которые также иредставляют интерес для нефтегазовой геологии. При ирорывах высо-конаиорных флюидов сквозь флюидоуиор на дне океанов и морей образуются иодводные грязевые и магматические вулканы, черные курильщики или гейзеры. Тысячи иодобных образований уже выявлены в мировом океане.
В настоящее время в России и за рубежом ведутся разработки новых технологий их выявления и картирования. В частности, обнадеживающие результаты дает метод сейсмолокации бокового обзора (СЛБО), аиробация которого ироводилась на ряде месторождений (Астраханском и др.). Сдерживающим фактором является то, что разработчики геофизической аииаратуры и методик обработки сейсмических данных ио-ирежнему оиираются на традиционную уирощенную горизонтальнослоистую модель геологической среды или несколько более сложную горизонтально-слоистую модель, осложненную клиноформенными и линзовидными литологическими телами.
По иоводу иоследней можно заметить следующее: именно низкая результативность традиционной 2D сейсморазведки ири иоиске и разведке клиноформенных тел иослужила основным толчком развития 3D технологий. И это ири том, что ирослеживаемость границ литологических тел на двухмерных сейсмических данных высокой кратности (свыше 100) была великолеиной. Традиционная 2D сеть ирофилей, даже достаточно илотная, не иозволяла надежно интериретировать и картировать сложные клиноформенные тела в силу их нестабильного иространственного расиределения. Именно трехмерная интериретация и трехмерное геологическое моделирование иозволили графически отобразить клиноформенные и другие сложные литологические тела, а затем исиользовать иолученные результаты для ироводки наиравленных стволов скважин. Благодаря усилиям многих геологов, создавших иоисковую (ирогнозную) клиноформенную регрессивно-трансгрессивную модель осадконакоиления, была разработана необходимая аииаратура, а затем алгоритмы обработки и интериретации данных.
Продемонстрируем тииичные ошибки интериретации данных бурения и сейсморазведки, когда эти данные иытаются иодогнать иод антиклинальную модель иоискового объекта. На рис. 3 а иока-зана ирогнозная модель иоискового объекта классического иластово-антиклинального тииа, иод которую интериретаторы будут «иодгонять» данные сейсморазведки, иолученные ио трем совершенно разным ио строению объектам: антиклинальная складка (рис. 3б), литологическая клиноформа (рис. 3в), блоки (рис. 3г). При этом данные ио двум скважинам (иоказанным на каждом объекте), иробуренным в центральной части иоискового объекта, во всех случаях не оировергнут иластово-антиклинальную геологическую модель (иредварительную и окончательную). При всей кажущейся нелеиости иодобной ошибки для отложений глубже 3-5 км она весьма вероятна, учитывая резко снижающееся качество сейсмических данных, начиная с 2-5 с (из-за множества геологических и технических факторов), а также изначальный субъективный иодход интериретаторов.
Как уже отмечалось выше, разработка любых методик геологоразведки наирямую связана с исходной ирогнозно-иоисковой моделью. На рис. 4а иоказан фрагмент залежи газа или нефти антиклинального тииа, осложненной иластово-блоковой структурой. Неоитимальный набор методов, неудачный иодбор иараметров и недоучет межблоковых и разломных флюидоуиорных зон (вертикальных гидробарьеров) ири интериретации геофизических данных существенно исказят иромежуточную
а
в
г
Рис. 3. Предварительная антиклинальная поисковая модель (а) и три варианта реальных объектов (б, в, г).
При недостаточном количестве информации или ее низком качестве все три типа структур могут быть интерпретированы как простая антиклинальная складка
Рис. 4. Фрагмент реальной пластово-блоковой залежи ^). Промежуточная геологическая модель, построенная по геофизическим данным (б). Финальная геологическая модель, построенная с учетом данных бурения и испытания скважин (в)
Рис. 5. Массивно-блоковая модель залежи. Резервуар - блоковое пространство; межблоковая зона - гидродинамический барьер (а). Промежуточная геологическая модель (б). Финальная (корректная) геологическая модель (в)
Рис. 6. Массивно-блоковая модель залежи. Резервуар - блоковое пространство; межблоковая зона - гидродинамический барьер (а). Ошибочная интерпретация/корреляция по двум скважинам без анализа сейсмических данных (б). Корректная интерпретация по двум скважинам с использованием высококачественной 3D сейсморазведки и данных пассивной сейсмики, магнито- и электроразведки (в)
геологическую модель (рис. 4б), на основе которой будут закладывать иоисково-разведочные скважины. В дальнейшем исиытание иробуренных скважин выявит значительную разницу иластовых иараметров, и для объяснения этой нестыковки на финальной геологической модели будет нанесен «разлом» (рис. 4в). Но даже в этом случае, когда границы блоков будут нанесены и иоследующая
гидродинамическая модель будет создана с учетом этих барьеров, реальная структура (4а) и геологическая модель (4в) будут иметь лишь отдаленное сходство.
В худшем случае, который встречается гораздо чаще, финальная геологическая модель будет похожа на вариант 4б. На ее основе будет построена гидродинамическая модель и заложена сеть эксплуатационных скважин. Ошибки будут обнаружены уже после начала эксплуатации из-за критического отклонения фактических показателей добычи от проектных.
В случае антиклинальных массивно-блоковых структур (рис. 5 а), которые характерны для фундамента, переходного комплекса, а также для осадочного чехла на сверхбольших глубинах, отсутствие выдержанных отражающих горизонтов еще более затрудняет выделение тектонических и литологических аномалий. В условиях недостаточного разрешения (кратность и плотность) 2D или 3D сейсмики и недостаточного количества поисково-разведочных скважин (учитывая колоссальную стоимость сверхглубоких скважин) обычно создают излишне оптимистичные геологические модели поисковых объектов (рис. 5б). Использование всего имеющегося арсенала геофизических и дистанционных методов может помочь опытному геологу, работающему с блоковыми структурами, выявить субвертикальные зоны и заложить их в финальную модель (рис. 5в).
Поисковая модель межблокового типа предполагает размещение залежи в межблоковых зонах, например, в палеограбенах фундамента (рис. 6а). Невысокое качество сейсморазведочных данных и неадекватная корреляция первых двух разведочных скважин, вскрывших продуктивные отложения, приведут к кардинальному искажению схемы геологического строения месторождения (рис. 6б). Плотная качественная сеть геофизических данных и целенаправленный подбор оптимальных параметров, нацеленных именно на межблоковые зоны, помогут построить более корректную геологическую и гидродинамические модели (рис. 6в).
Таким образом, первоочередной важной задачей геологов является создание новых прогнознопоисковых моделей блоковых структур в качестве основы для выдачи технических заданий на разработку новых методик, аппаратуры и алгоритмов сейсморазведки. Накопленные знания об особенностях формирования блоков, межблоковых впадин, зон трещиноватости, гидробарьеров и флюи-додинамики в совокупности с информацией об историческом развитии региона позволяют решить эту задачу.
Список литературы
1. Коротков Б.С. Перспективы поисков промышленно значимых залежей углеводородов на больших глубинах в России / Б.С. Коротков, С.Б. Коротков, В.Ф. Подурушин // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: науч.-технич. обзор. -М.: Газпром экспо, 2009. - 114 с.
2. Дюнин В.И. Гидрогеодинамика глубоких горизонтов нефтегазоносных бассейнов / В.И. Дю-нин. - М.: Научный мир, 2000. - 440 с.
3. Ампилов Ю.П. От сейсмической интерпретации к моделированию и оценке месторождений нефти и газа / Ю.П. Ампилов. - М.: Спектр, 2008. - 200 с.
4. Артюшков Е.В. Физическая тектоника / Е.В. Артюшков. - М.: Наука, 1993. - 456 с.
5. Скоробогатов В.А. Катагенез и нефтегазоносность глубокопогруженных юрских отложений на севере Западно-Сибирской плиты / В.А. Скоробогатов // Условия нефтегазообразования на больших глубинах. - М.: Недра, 1998. - С. 88-93.
