CC BY
83
УДК 553.98 (-925.22):550.822
В. В. Пыхалов Астраханский государственный технический университет
НОВЫЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗА ПРОДУКТИВНОСТИ БАШКИРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ АСТРАХАНСКОГО СВОДА
Астраханский свод представляет собой крупное антиклинальное поднятие по подсолевым отложениям и кристаллическому фундаменту. Он располагается в юго-западной части Прикаспийской впадины и является важным источником углеводородного сырья в Нижнем Поволжье.
Наиболее изученными в настоящее время как сейсморазведкой, так и бурением являются отложения среднекамменоугольного возраста. По этим отложениям Астраханский свод оконтуривается изогипсой 5 400 м. Его размеры составляют 210x180 км, амплитуда - 1 500 м [1].
К отложениям башкирского яруса среднекаменноугольного возраста приурочены крупные залежи углеводородов.
Продуктивность нижележащих горизонтов связывается с отложениями верхне- и среднедевонского возраста. Строение этих отложений изучено сейсморазведкой и, в незначительной степени, бурением.
Первоначальная модель строения месторождения в отложениях каменноугольного возраста базировалась на следующей концепции.
Крупное антиклинальное поднятие, сложенное органогенными известняками, заполнено газоконденсатной смесью. Коллектором являются трещиновато-поровые известняки башкирского возраста. Газоводяной контакт (ГВК) практически горизонтален. В центральной части месторождения уровень ГВК составляет 4 075 м. Максимальная толщина газоносного коллектора составляет 200 м в центральной части свода и плавно уменьшается к периферии. Описанная выше модель базировалась на данных сейсморазведки и бурения, незначительного по объёму.
Как показала практика, морфологически кровля продуктивных отложений, как и нижележащих реперных границ, была составлена достаточно точно. Сейсмические исследования (в том числе и структурные построения) были выполнены главным образом силами Астраханской геофизической экспедиции (АГЭ). Ретроспективная оценка точности структурных построений, проводившаяся в разные годы, показала, что средняя погрешность в определении глубин до основных реперных горизонтов не превышала 1 %. Абсолютная погрешность в среднем составляет 30-40 м, при нормативной точности для таких глубин 100 м [2].
Следует отметить, что отдельные скважины, расположенные на периферии Астраханского свода, вскрывали подсолевые отложения с максимальной погрешностью более 100 м. Последнее связано главным образом с редкостью сети профилей и сложностью строения бортовых частей изучаемого региона.
Дальнейшее изучение Астраханского свода бурением показало, что реальное строение месторождения гораздо сложнее. Рядом скважин в гипсометрически выгодных условиях (3 900 м) вместо ожидаемых трещино-вато-поровых коллекторов были вскрыты слабопроницаемые, плотные известняки. Бурение скважины в гипсометрически неблагоприятных условиях (1 Правобережная, глубина вскрытия башкирских отложений 4 200 м, западный сектор правобережной части Астраханского свода) показало наличие высокотрещинноватых коллекторов с промышленным дебитом газоконденсата. Следует отметить, что ГВК в скважине 1 Правобережная не выявлен.
Данные о неравномерности и гипсометрической невыдержанности ГВК подтверждаются и бурением скважины 1 Приморская, расположенной севернее центральной части Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ). Вскрытый ГВК оказался ниже 4 075 м.
Интересные данные получены по результатам бурения скважины 6 Южно-Астраханская (юго-западная периферия Астраханского свода). При вскрытии башкирских отложений (глубина 5 215-5 234 м) получен приток газоконденсата, т. е. ниже общепринятого ГВК.
Другим важным показателем сложности строения месторождения является различие в содержании сероводорода и тяжёлых фракций в скважинах, расположенных на разных участках Астраханского свода.
С целью объяснения накопившихся данных, силами АГЭ, совместно со специалистами ООО «Астраханьгазпром», был проведён пересмотр сейсмического материала и, частично, данных геофизического исследования скважин (ГИС) и бурения.
В результате этих исследований было выявлено, что в сейсмическом волновом поле, в зонах отсутствия коллекторов в центральной части Астраханского свода, выделяются небольшие малоамплитудные антиклинальные неоднородности. Местами они выходят на поверхность размытых отложений башкирского возраста. Эти объекты условно назовём «кольма-тированные органогенные постройки». На временных разрезах они отмечаются непротяженными отражающими границами. Они залегают с небольшим, но заметным угловым несогласием с кровлей башкирской продуктивной толщи.
Кроме того, были выделены крупные зоны в подсолевых отложениях с аномально низкой отражательной способностью. Эти зоны могут как занимать весь подсолевой структурный этаж, так и охватывать лишь нижнюю часть (отложения девонского возраста). Размеры таких зон колеблются от 10 до 700 км2. По данным бурения к этим зонам приурочиваются отложения с сильно развитым трещинным коллектором [3].
В центральной части Астраханского свода кольматированные органогенные постройки незначительны по размерам. Учитывая редкую сеть сейсмических профилей, особенно к востоку от разрабатываемого участка АГКМ, и интерференционный характер сейсмической записи в сложных сейсмогеологических условиях солянокупольной тектоники, когда возможно включение в геологическую интерпретацию ложных волн (боко-
вых, высокоскоростных волн-помех от криволинейных границ раздела и т. п.), выявление подобных объектов неоднозначно. Следует отметить, что размеры и плотность размещения подобных форм уменьшаются с юго-запада на северо-восток.
В сейсмическом волновом поле на юге правобережной части Астраханского свода выделяются тела со схожей морфологией, но значительно крупнее по геометрическим размерам. Бурение скважин 1 Безымянная, 1 Николаевская, 1 Западно-Стрелецкая показало наличие слабопроницаемых плотных известняков в этих структурных формах.
Природа выявленных локальных участков кольматации во многом не выяснена и требует детального изучения по образцам керна и шлама. Предположительно, данные формы имеют седиментационное происхождение и связаны с локальным биогермообразованием. Диагенетические преобразования внутри органогенных построек могут привести к их кольматации.
Другой возможной причиной появления локальных зон кольматации может быть процесс гидротермально-метасоматической деятельности при воздействии на вмещающие породы глубинного солевого (карбонатитового) либо аналогичного по свойствам флюида [4]. Данное предположение связывается с возможностью галогенеза, вызванного мантийными процессами.
В этом случае формирование таких отдельных неоднородностей связано с водосодержащими солевыми карбонатитовыми расплавами в нижних частях литосферы с последующим преобразованием их в солевые флюи-дальные системы. Возможность постепенного перехода богатой щелочами карбонатитовой магмы в гидротермальные растворы отмечалась в [5]. Согласно данным [5], растворы, а также паровая фаза, отделяющаяся от карбо-натитовой магмы, в результате гидротермального переноса во флюидальной системе кора-мантия заполняли трещины и поры вышележащих отложений. Более лёгкие фракции выходили на поверхность.
Повышенная гидротермальная активность могла быть вызвана подвигом Скифской плиты на юге и юго-западе Астраханского свода в результате коллизии [6-9].
Коллизионный процесс, по сейсмическим данным и данным бурения, не отмечается в районе Астраханского свода активным магматизмом и крупными тектоническими подвижками. В то же время погружающийся край плиты способствовал фрикционному разогреву границы скольжения и инициированию эдукционного механизма [10]. Под действием последнего, возможно, произошло плавное внедрение мантии, с постепенным пере-плавлением гранитобазитового фундамента и активизацией гидротермальной деятельности. В результате произошла цементация пор и трещин в зонах прохождения флюидов.
Вероятность существования такого механизма подтверждается наличием крупных неоднородностей в фундаменте (зоны «рефлективити» с повышенной плотностью), наличием крупного Астраханского разлома вдоль зоны коллизии [6-9, 11], наличием стилолитовых швов в образцах керна, наличием друз горного хрусталя (керн скв. 84-Э) в башкирских отложениях.
Другим косвенным доказательством данной гипотезы может служить сходство седиментационного и постседиментационного развития прикамского, северокельтменского и краснополянского горизонтов башкирского яруса [12].
Закономерное уменьшение геометрических размеров аномально кольматированных участков от зоны сочленения на северо-восток также свидетельствует в пользу такого предположения.
Механизм возникновения крупных зон трещиноватости (подобные вскрытым скважиной 1 Правобережная), по мнению ряда исследователей [13], может быть объяснён результатом внедрения солетонов. Более мелкие зоны разуплотнения связаны с диагенетическими преобразованиями внутри органогенных построек, при которых происходит изменение объёма последних. Результатом этого является разуплотнение и растрескивание перекрывающих пачек и окружающего пространства.
В то же время существует возможность образования трещинных коллекторов, а также крупных аномальных зон под действием сил внутри-плитного растяжения и сжатия. Такие силы связаны с глобальными перестройками кинематики плит. Под их действием произошло растрескивание пород, а в ослабленных зонах могли возникнуть зоны с обширным проявлением трещиноватости. Эти силы влияли на всё постседиментационное развитие коллекторов [10, 14].
Следы действия внутриплитных напряжений на поздних этапах развития (палеоген-четвертичное время) обнаруживаются по материалам ВРС, полученным в Астраханской геофизической экспедиции в кайнозойских отложениях [15].
Другим свидетельством действия сил сжатия может служить выделяемая по сейсмическим данным в подсолевых отложениях сеть ортогональных малоамплитудных разломов. Субширотная система разрывных нарушений четко коррелируется с положением русла р. Ахтуба и северного контура АГКМ. Корреляция с руслом р. Ахтуба свидетельствует о том, что данная система разломов активизировалась в новейшее время.
Сопоставление выявленной сети нарушений с ранее полученными материалами по разрабатываемой части АГКМ показывает хорошую сходимость с результатами атмогеохимических наблюдений, дешифрирования космических снимков и др. Сравнение коллекторских свойств продуктивной части разреза непосредственно в пределах зон нарушений и за их пределами показало, что среднее содержание эффективных газонасыщенных толщин с коэффициентом пористости более 6 % в разломных зонах, и в особенности на их пересечении, на 10-11 % выше, чем в осевой части блоков, расположенных между разломами. Установлено также, что на зоны тектонических нарушений попадает 65 % эксплуатационных скважин, в продукции которых отмечено присутствие подошвенной воды [16].
Вместе с тем выделяются также участки с высокой степенью продуктивности резервуара, не связанные с тектоническим разуплотнением.
Таким образом, среднекаменноугольный резервуар устроен достаточно сложно. По сейсмическим данным и результатам бурения, в подсо-
левых отложениях выявляется определённая связь между структурными формами, зонами тектонических нарушений и дроблений с петрофизиче-скими свойствами последних.
Основные трудности при интерпретации данных сейсморазведки по выявлению разрывных нарушений, выделению неоднородностей и районированию последних связаны с интенсивной солянокупольной тектоникой; интенсивным фоном волн-помех; малыми размерами разломов и органогенными уплотнёнными образованиями; сложностью районирования внутренней структуры зон с аномально низкой отражательной способностью, довольно редкой сетью профилей, особенно в восточной части изучаемой территории нарушений.
В целях изучения подсолевого резервуара в 2000-2003 гг. компаниями ООО «Астраханьгазпром» и ООО «Правый берег» была предпринята попытка провести сейсморазведку в варианте 3Д с применением самой современной аппаратуры и технологий обработки и интерпретацию сейсмических материалов. В результате были построены структурные карты на соответствующих площадях исследований по целевым горизонтам. Последние подтвердили построения, выполненные ранее в Астраханской геофизической экспедиции. Анализ внутренней структуры отложений по этим материалам оказался малоинформативным.
Другую попытку осуществила компания «Аджип» - сейсморазведка 2Д с использованием вибрационных установок и обработкой материалов западными специалистами в Милане.
К сожалению, полученные результаты оказались закрытыми, и поэтому о степени решения задачи по материалам этих сейсморазведочных работ судить трудно. В то же время результаты бурения (скважина 1 Севе-ро-Астраханская) показали отсутствие притока углеводородов как из башкирских, так и из девонских отложениях. Учитывая, что из скважины 1 Володарская, расположенной в нескольких километрах, был получен приток углеводородов, можно сделать вывод о неэффективности проведённых сейсмических исследований.
Таким образом, если использовать традиционные подходы для изучения внутренней структуры подсолевых отложений, даже с использованием современных полевых технологий (методики 2Д, 3Д, телеметрические высокочувствительные станции и приборы, такие как импульсные источники возбуждения под зоной малых скоростей (ЗМС) (взрыв), наземные КЭМ, вибрационные установки), суперсовременных технологий обработки и интерпретации (комплексы Geovector, Promax, Omega, Focus, Geografics и др., методики сейсмической инверсии, AVO-анализ и др.), результат получается одинаковым - морфология реперных границ поддаётся расшифровке (напомним, что эта задача уже давно является решённой, что подтверждается данными бурения), внутренняя структура отложений остаётся нерасшифрованной.
Следует отметить, что с такой же проблемой столкнулись при разработке месторождений Тенгиз, Каратон и др. Например, на месторождении Тенгиз разными организациями были проведены работы 3Д (помимо
густой сети 2Д). Построенные по результатам работ геологогеофизические модели оказались не просто разными, но и в некоторой степени противоречивыми [17, 18].
Причина этого кроется в недостаточной разрешённости сейсмической записи, получаемой в результате сейсморазведочных работ. Например, при изучении каменноугольного комплекса отложений максимальная вертикальная разрешённость составляет всего 100-150 м. При максимальной толщине продуктивной пачки 200 м уверенное решение задачи её исследования остаётся проблематичным. Аналогичная картина наблюдается и при изучении девонских отложений.
Таким образом, первое, что необходимо сделать для качественного изучения внутренней структуры подсолевых отложений Астраханского свода - это повысить вертикальную разрешённость сейсмической записи до уровня 50-70 м.
Специалисты АГЭ в течение нескольких лет занимались разработкой такой методики, и уже в 2004 г. первые результаты её применения оказались весьма обнадёживающими [19, 20].
В основе методики лежит решение проблемы получения высокораз-решённого сигнала при проведении полевых работ с сохранением при этом достаточного для дальнейшей обработки соотношения сигнал/помеха в условиях постоянно дующих ветров и других непериодических помех. Достигается это подбором минимально допустимого тротилового эквивалента импульсного источника, погружённого под ЗМС на оптимальную глубину, высокой точности топогеодезических работ, повышением кратности общей глубинной точки (ОГТ) и другими мерами, снижающими действие микросейсм.
При выполнении обработки и интерпретации используются хорошо известные принципы обработки сигнала с сохранением истинных соотношений амплитуд (10 и др.), приспособленные к условиям солянокупольной тектоники, и восстановление геометрии отражающих площадок с учётом преломления лучей на крутопадающих границах (методика погружения под соляные диапиры, глубинная миграция с учётом преломления -комплекс УБЬГКК, Геотехсистем, Москва).
Данная методика, к сожалению, имеет определённые ограничения:
- во-первых, работы проводятся вблизи дорог с интенсивным движением (появляется интенсивный регулярный шум);
- во-вторых, при обработке и интерпретации важно знание морфологии основных преломляющих границ;
- в-третьих, необходимы данные о распределении в целевых толщах петрофизических характеристик, таких как интервальная скорость прохождения упругих волн, данные о распределении трещиноватости и др.
Летом 2005 г. по инициативе геологического отдела ООО «Астра-ханьгазпром» были проведены опытно-промышленные работы по данной методике. В результате работ была выявлена неоднородность в кровле башкирских известняков в районе скважины 1 Девонская, по морфологическим признакам определённая как уплотнённая органогенная постройка.
При сопоставлении с данными бурения было обнаружено, что вскрытая часть башкирских отложений представлена слабопроницаемыми, плотными известняками.
Динамический анализ полученных материалов с использованием Гильберт-преобразования показал, что по параметрам мгновенных амплитуд и частот, статистических оценок (дисперсия параметров в толще) в подсолевых отложениях выделяется определённая зональность, вероятно, связанная с изменением петрофизических характеристик толщ размерами не менее 50 м.
Таким образом, первостепенной задачей изучения Астраханского свода является определение внутренней структуры подсолевых отложений. Постановка сейсморазведочных работ с использованием вышеописанной методики, а также привлечение данных ГИС и бурения позволят выделить благоприятные зоны скопления углеводородного сырья в каменноугольных отложениях и сформировать дополнительные критерии неф-те-газоносности девонских отложений.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Воронин Н. И. Особенности геологического строения и нефтегазоносность юго-западной части Прикаспийской впадины: Моногр. Астрахань. - Изд-во АГТУ, 2004.
2. Пилюк Н. Б. Оптимизация разведки месторождений нефти и газа, Оперативная оценка точности геометризации подсчетных параметров в практике разведки месторождений: Сб. науч. тр. под ред. А. М. Бриндзинского. - М: ВНИГНИ, 1988.
3. Развитие зон очаговой трещиноватости в подсолевой толще Астраханского свода / А. Ф. Ильин, А. К. Токман, А. Я. Бродский, В. А. Захарчук: Сб. тр. АНИПИгаз. - 2003. - № 3. - С. 18-23.
4. Самойлов В. С. Геохимия карбонатитов. - М.: Наука, 1984.
5. Уилли П. Дж. Проблемы образования карбонатитов в свете экспериментальных данных // Карбонатиты. - М.: Мир, 1969. - С. 265-300.
6. Строение верхней мантии и консолидированной коры в зоне сочленения кряжа Карпинского и Астраханского свода / А. Я. Бродский, В. А. Шайдаков, А. Е. Шлезингер, С. Ю. Штунь // Докл. РАН. - 1993. - Т. 333, № 3. - С. 341-343.
7. Бродский А. Я., Воронин Н. И., Миталёв И. А. Модель глубинного строения зоны сочленения кряжа Карпинского и Астраханского свода // Отечественная геология. - 1994. - № 4. - С. 50-53.
8. Строение кряжа Карпинского / Ю. А. Волож, М. П. Антипов, Ю. Г. Леонов / Геотектоника. - 1999. - № 1. -С. 28-43.
9. Рихтер Я. А. Глубинное строение и природа сочленения Скифской плиты и Прикаспийской впадины // Очерки региональной геодинамики Прикаспийской впадины и её обрамления: Тр. науч.-исслед. ин-та геологии СГУ им. Н. Г. Чернышевского. - Саратов: Науч. книга, 2003.
10. Лобковский Л. И., Никишин А. М., Хаин В. Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. - М.: Науч. мир, 2004.
11. Геология СССР / Под ред. А. В. Сидоренко. Т. ХЬУГ. - М.: Недра, 1970.
12. Токман А. К., Тинакин О. В., Пыхалов В. В. Взаимосвязь коллекторских свойств прикамского и сверокельтменского структурных этажей АГКМ // Сб. тр. АНИПИгаз. - 2004. - № 5. - С. 20-24.
13. Бродский А. Я., Захарчук В. А., Афанасьев С. И. Новое направление поисков залежей углеводородов на Астраханском своде // Сб. тр. АНИПИгаз. - 2005. -№ 4. -С. 19-21.
14. Попков В. И. Складчато-надвиговые дислокации. - М.: Науч. мир, 2001.
15. Пыхалов В. В. Особенности проявления внутриплитных напряжений на восточном обрамлении кряжа Карпинского // Вестн. АГТУ. - 2005. - № 6(29). - Спец. прил.
16. Бродский А. Я., Захарчук В. А., Токман А. К. Тектоно-седиментационные особенности продуктивного резервуара АГКМ // Сб. тр. АНИПИгаз. - 2004. -№ 5. С. 16-19.
17. Ведельштейн Б. Ю., Золоева Г. М. и др. Литолого-петрофизическая модель подсо-левого резервуара нефтяного месторождения Тенгиз. - М.: ВНИИОЭНГ, 1994.
18. Крылов Н. А., Авров В. П., Голубева З. В. Геологическая модель подсолевого комплекса Прикаспийской впадины и нефтегазоносность // Геология нефти и газа. - 1994. - № 6. - С. 35-39.
19. Бродский А. Я., Кулаков В. И., Пыхалов В. В. Возможности выявления дополнительных ресурсов в традиционных нефтегазовых провинциях // Приборы и системы разведочной геофизики. - 2004. - № 1. - С. 39-41.
20. Толчеев А. В., Кулаков В. И., Пыхалов В. В. Результаты промышленной эксплуатации отечественной телеметрической системы «ПРОГРЕСС-Т2» // Приборы и системы разведочной геофизики. - 2004. - № 1. - С. 32-33.
Получено 3.10.05
NEW FORECAST CRITERIA FOR PRODUCTIVITY OF BASHKIR DEPOSITS OF ASTRAKHAN VAULT
V. V. Pykhalov
There were examined the main peculiarities of wave field registered in subsalt deposits. Possible mechanisms of discontinuity formation were described . Zones of decreased collector properties completely conform to colmatagic biohermal formations and zones with increased collector properties-zones with jointing related to the zones with low coherent axis of in-phase coincidence. Abnormal distribution of peculiarities of inter horizontal space in wave field as well as in the field of dynamic parameters are criterion for isolation of these zones. Analytical treatment of seismic prospecting operations carried out preliminary made it possible to make recommendations for determining solution of these problems are presented on the basis of this technique worked out for this purpose.
