CC BY
9
УДК 553.982(571.1)
DOI: 10.18303/2618-981X-2018-1-25-31
ОБОСНОВАНИЕ ГРАНИЦ БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ ПО КАРОТАЖНЫМ ДАННЫМ ДЛЯ РАЗРЕЗОВ САЛЫМСКОГО ТИПА
Никита Евгеньевич Шмелев
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2, студент, e-mail: shmelevne@ipgg.sbras.ru
Предложена методика взвешенного суммирования однотипных каротажных кривых (ГК, КС, ПС) с предварительным совмещением на разрезе их схожих участков на основании парных корреляционных моделей. Объем свиты в каждой скважине определяется интервалом глубин, который стратиграфически эквивалентен ее гипостратотипу. Построены обобщенная скважина для баженовской свиты Салымского района и карты толщин свиты.
Ключевые слова: баженовская свита, Салымский район, планшет Жековского, обобщенная скважина.
RATIONALE FOR BAZHENOV FORMATION BORDERS BY WELL-LOGS FOR SALYM TYPE SECTION
Nikita E. Shmelev
Novosibirsk National Research State University, 2, Pirogova St., Novosibirsk, 630073, Russia, Student, e-mail: shmelevne@ipgg.sbras.ru
A method of weighted summary of monotype well-logs (GR, RS, SP) with previously superpose in section at the same parts in base of pair correlation models is proposed in this article. The volume in each well determines an interval of depth that stratigraphy equivalent to its hypostratotype. Common well is constructed for bazhenov formation of Salym region and formation thickness maps.
Key words: bazhenovskaya formation, Salym region, Gekovskiy pad, common well.
Введение
Баженовская свита является уникальным геологическим объектом, который сгенерировал до 80 % всех углеводородов Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (ЗСНП). В настоящее время породы свиты рассматриваются как основной источник восполнения ресурсной базы углеводородов за счет разработки трудно извлекаемых запасов нефти. Среднее содержание органического вещества в виде керогена и битумоидов в них составляет около 10 % и иногда достигает 17-20 %. В Салымском районе нефтематеринская баженовская свита в значительной степени реализовала свой генерационный потенциал при катагенезе, образовав колоссальные объемы нефти и углеводородных газов.
Важными физическими особенностями баженовской свиты являются: высокая радиоактивность (связанная в основном с ураном, содержащимся в их-тиодетрите-фосфатизированных остатках рыб и керогене) [4, 5], высокое электрическое сопротивление (из-за отсутствия свободной минерализованной воды
и большого содержания нефти), аномально низкая акустическая жесткость (медленное распространение упругих волн при низкой плотности среды), благодаря чему свита формирует реперный региональный отражающий горизонт и хорошо опознается на сейсмических разрезах.
Однако при том, что этот объект является по-настоящему уникальным, его точная идентификация в конкретных разрезах, даже в страторегионе, встречает существенные затруднения. В практической работе геологи устанавливают границы свиты в отдельных скважинах, ориентируясь на положение аномалий физических свойств. При этом критерии проведения кровли и подошвы не формулируются явным образом. При использовании разных видов каротажа расхождения в положении границ аномалий могут достигать 10 м, что весьма существенно, учитывая небольшую мощность отложений.
В настоящей работе обосновываются критерии проведения границ свиты для Салымского района.
Фактическим материалом послужили следующие данные, содержащиеся в базе данных ИНГГ СО РАН. Прежде всего это экспертно заданные границы ба-женовской свиты и каротажные записи, относящиеся к интервалу, включающему баженовскую свиту и толщу пород на 50 м выше и ниже ее кровли и подошвы.
Анализ качества каротажных данных показал, что для большей части скважин имеются три вида каротажа: самопроизвольная поляризация (ПС), кажущееся сопротивление (КС) и гамма-каротаж (ГК). Полученные модели учитывают информацию по 67 глубоким скважинам района.
Принимаются следующие положения, в рамках которых будет происходить уточнение границ баженовской свиты и вычисление значения ее свойств.
1. Согласно стратиграфическому кодексу, свита характеризуется определенным стратиграфическим объемом, который должен оцениваться по ее наиболее полному разрезу. Верхняя и нижняя границы свиты понимаются как множество точек в разных скважинах, каждая из которых стратиграфически эквивалентна соответствующей границе в ее стратотипе (гипостратотипе) [6].
2. Стратиграфическая эквивалентность устанавливается путем корреляции отдельных разрезов. На это прямо указывает цитата: «Стратиграфическая корреляция показывает эквивалентность стратиграфических подразделений. Коррелировать можно толщи пород, биостратиграфические и геохронологические серии. Поэтому эквивалентность может быть выражена в литологическом или биологическом составе или же в шкале геологического времени» [7].
3. На Салымской площади находится гипостратотип баженовской свиты -скважина Салымская-170, интервал глубин - 2 844-2 881 м [1]; соответственно, чтобы установить границу свиты в остальных скважинах, необходимо найти стратиграфические аналоги этого интервала в каждой из этих скважин, используя каротажные данные для построения корреляционной модели.
4. Положение пороговых значений каротажных кривых и/или особенности их формы, положение точек перегибов не являются маркерами границ свиты. На основании этих критериев могут быть выделены аномальные тела с характерными физическими свойствами. Границы этих тел не совпадают как друг
с другом, так и с баженовской свитой, которая понимается нами как стратиграфический объект со стратиграфическими границами.
Метод
Используемый подход впервые был реализован Б. Жековским в 1963 г. Им для точек прямоугольной области, одной стороне которой соответствовал коррелируемый интервал глубины первой скважины, а другой - второй скважины, вычислялась мера различия по микропалеонтологическому комплексу. По области минимальных значений двумерного поля различия (топографическое трактовка - тальвег) строилась монотонная линия, точки на которой интерпретируются как стратиграфически эквивалентные глубины в сопоставляемых скважинах. Это оптимизационная задача, которая естественным образом переносится и для корреляционных построений по каротажным данным [2, 3]. Корреляция пары скважин рассматривается как построение оптимальной линии, на которой минимизируется заданная интегральная мера различия (обычно это интеграл от функции различия).
Важная проблема в области корреляции разрезов скважин - построение непротиворечивых моделей для большого числа скважин, расположенных на площади. В настоящей работе опробован подход, использующий многократную парную корреляцию с итерационным сокращением размерности решаемой задачи. При этом принимаются следующие положения.
1. Экспертно (априорно) заданное положение границ свиты, занесенное в базу данных (БД) ИНГГ СО РАН, рассматривается как начальное приближение корреляционной модели, нуждающееся в уточнении.
2. Корреляция скважин выполняется в дискретном пространстве, для чего область построения модели каждой скважины разбивается на 150 формальных слоев: по 50 слоев выше и ниже априорно заданного тела свиты мощностью по 1 м и 50 слоев в теле свиты, где для любой скважины все слои имеют мощность, равную 1/50 от ее общей априорной мощности.
Основу решения составляет парная корреляция двух скважин. На рис. 1 показан планшет Жековского, построенный для двух скважин Салымской площади. На планшете по оси X отложены номера слоев скважины Салымская-104, а по оси Y - номера слоев скважины Салымская-130. Градациями цвета на карте показана мера различия пары слоев этих скважин по комплексу каротажных данных (ПС, КС, ГК). Песочные и красные тона означают, что соответствующие области двух скважин сильно различаются.
Отметим, что сравниваются не строго два слоя (скажем, с номерами 117 и 108), а два интервала, включающие нечетное количество слоев, в центре которых находятся соответственно 117-й и 108-й слои. Мера различия построена на основании вычисления коэффициента корреляции каротажных данных в соответствующем интервале глубин. Общая мера различия по нескольким видам каротажа получается суммированием с весами значений, полученным по отдельным каротажным кривым.
Рис. 1. Планшет Жековского по скважинам Салымская-104 и Салымская-130 (цветом показаны значения функции различия сравниваемых фрагментов двух скважин)
На планшете Жековского с помощью волнового алгоритма Ли строилась неубывающая линия Ь, соединяющая точки с индексами (0,0) и (150,150), минимизирующая
+1 - а Ц/(.х, у)йЬ ^ шт, (1)
а
Ж) »..... *
где а - параметр от 0 до 1, а Р(Ь) - длина линии Ь. Эта линия показана на рис. 1 красным цветом. Корреляционную линию можно также представить и как таблицу оптимального с точки зрения критерия (1) взаимного соответствия формальных слоев.
С учетом найденного лучшего соответствия слоев можно сконструировать одну усредненную скважину. Для этого из таблицы оптимального соответствия берутся пары слоев, которые рассматриваются как стратиграфические аналоги, и с учетом весов объединяемых скважин вычисляются средние значения всех
каротажных кривых этой усредненной скважины. В результате объединения всех каротажных кривых двух скважин мы получаем новую синтетическую (обобщенную) скважину, которую помещаем в контейнер с другими скважинами взамен двух исходных. Изначально в контейнере содержатся все исходные скважины, которые предполагается обобщить, но каждый раз, выполнив описанную операцию, число скважин в нем уменьшается на одну. Процесс итерационно повторяется до тех пор, пока в контейнере не остается единственная обобщенная скважина. Получаемый результат зависит от порядка, в котором выбираются пары скважин. Один из результатов этого процесса показан на рис. 2. Поскольку сам процесс стохастический, то можно получать множество его реализаций и оценивать их статистику.
КС, Омм: ГК.мкР/ч: Сальшская 170 \АН=68.1
Рис. 2. «Обобщенная» скважина (слева) и ее соответствие разрезу гипостратотипа баженовской скиты (справа)
Набор парных корреляционных решений позволяет для каждой исходной скважины определить стратиграфический аналог любого заданного фрагмента обобщенной скважины. Практическое использование этой процедуры заключается в том, что на основании пластовой модели выделяется область аномальных значе-
ний каротажа ГК или КС в обобщенной скважине, а затем определяются стратиграфические аналоги этой области во всех исходных скважинах, что позволяет анализировать особенности этих тел и оценивать их свойства (толщина, средние, максимальные и минимальные значения соответствующего вида каротажа).
Обсуждение результатов
Вычисленную обобщенную скважину (см. рис. 2) можно рассматривать как типичное проявление физических свойств и каротажных кривых для разреза баженовской свиты на Салымской и Приразломной площадях. Существенные отклонения каротажных данных конкретных скважин от нее показывают индивидуальную изменчивость.
Для кривой ПС интервал баженовской свиты характеризуется выраженной отрицательной аномалией. Аномалия КС имеет очень резкую, верхнюю границу. Аномалия ГК имеет плавные верхнюю и нижнюю границы. Выделяемая по пластовой модели верхняя граница аномалии ГК начинается существенно выше верхней границы аномалии КС.
Для оценки вариативности получаемых результатов была вычислена 21 случайная толщина баженовской свиты в скважинах района. Карта медианных значений толщины и карта их стандартных отклонений показаны на рис. 3.
Рис. 3. Карты медианных значений толщины (а) и стандартных отклонений толщин (б) баженовской свиты по 21-й реализации
Минимальное значение толщины баженовской свиты составляет 35 м, максимальное - 41 м, а среднее по площади - 36,7 м.
Среднеквадратическое отклонение толщин свиты, полученное при расчете по 21 реализации, меняется от 1,28 до 3,84 при среднем значении 2,02 м. В целом для центральных областей района исследования, где имеется густая сеть скважин, среднеквадратическое отклонение редко превышает 2 м.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Баженовский горизонт Западной Сибири (стратиграфия, палеогеография, экосистема, нефтеносность) / Ю. В. Брадучан, Ф. Г. Гурари, В. А. Захаров и др. - Новосибирск : Наука, 1986. - 217 с.
2. Гришкевич В. Ф. Изложение задачи корреляции большого числа скважин в терминах теории расчлененных алгоритмов // Методы математического моделирования при решении прикладных задач нефтяной геологии. Тр. ЗапСибНИГНИ. - 1984. - Вып. 192. - С. 15-19.
3. Губерман Ш. А., Овчинникова М. И. О машинной корреляции пластов в разрезе скважин по геофизическим данным // Известия Академии наук СССР, сер. Физика Земли. -1972. - № 3. - С. 87-94.
4. Зубков М. Ю. Особенности распределения урана в битуминозных отложениях баже-новской свиты (Западная Сибирь) // Каротажник. - 2015. - № 5. - С. 3-32.
5. Плуман И. И. Распространение урана, тория и калия в отложениях ЗападноСибирской плиты // Геохимия. - 1975. - № 5. - С. 756-766.
6. Стратиграфический кодекс России. Издание третье. - СПб. : Изд-во ВСЕГЕИ, 2006. - 96 с.
7. Стратиграфия и математика. - Хабаровск: Хабаровское книжное изд-во, 1974. -
208 с.
REFERENCES
1. Bazhenovskij gorizont Zapadnoj Sibiri (stratigrafija, paleogeografía, jekosistema, neftenosnost') / Ju.V. Braduchan, F.G. Gurari, V.A. Zaharov i dr. - Novosibirsk: Nauka, 1986. -217 s.
2. Grishkevich V.F. Izlozhenie zadachi korreljacii bol'shogo chisla skvazhin v terminah teorii raschlenennyh algoritmov // Metody matematicheskogo modelirovanija pri reshenii prikladnyh zadach neftjanoj geologii. Tr. ZapSibNIGNI. - 1984. - Vyp. 192. - S. 15-19.
3. Guberman Sh.A., Ovchinnikova M.I. O mashinnoj korreljacii plastov v razreze skvazhin po geofizicheskim dannym // Izvestija Akademii nauk SSSR, ser. Fizika Zemli. - 1972. - № 3. -S. 87-94
4. Zubkov M.Ju. Osobennosti raspredelenija urana v bituminoznyh otlozhenijah bazhenovskoj svity (Zapadnaja Sibir') // Karotazhnik. - 2015. - № 5. - S. 3-32.
5. Pluman I.I. Rasprostranenie urana, torija i kalija v otlozhenijah Zapadno-Sibirskoj plity // Geohimija. - 1975. - № 5. - S. 756-766.
6. Stratigraficheskij kodeks Rossii. Izdanie tret'e. - SPb: Izdatel'stvo VSEGEI, 2006. - 96 s.
7. Stratigrafija i matematika. - Habarovsk: Habarovskoe knizhnoe izd-vo, 1974. - 208 s.
© Н. Е. Шмелев, 2018
