CC BY
58
УДК 550.834:551.248.2(470.46)
Т. М. Судина
ПРОГНОЗ ЗОН ПОВЫШЕННОЙ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ВИЗЕЙСКО-БАШКИРСКОГО РЕЗЕРВУАРА АСТРАХАНСКОГО КАРБОНАТНОГО МАССИВА
В пределах Астраханского свода выявлено несколько месторождений в отложениях среднекаменноугольного возраста, имеющих следующие особенности:
— разный уровень газоводяного контакта залежи. Для левобережного сегмента Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ) - минус 4 076 м, Центрально-Астраханского -минус 4 130 м, Западно-Астраханского месторождения - минус 4 300 м (предполагаемый);
— между месторождениями отсутствуют тектонические и литологические экраны;
— увеличение в составе газоконденсата доли тяжёлых углеводородов (УВ) в направлении с юга на север. Например, если в составе газоконденсата Алексеевского месторождения и АГКМ преобладают лёгкие УВ, то на севере свода, в скважинах 1-, 2-Георгиевская, 1-Харабалинская, получены притоки тяжёлых УВ (нефти);
— резкая изменчивость фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) карбонатного коллектора, зачастую не контролируемая гипсометрическим фактором;
— наличие близко расположенных участков с аномально низкими и аномально высокими коллекторскими свойствами;
— значительная эпигенетическая преобразованность порового и трещинного пространства.
Западно-Астраханское месторождение, а также прямые признаки нефтегазоносности других площадей свидетельствует о существовании ловушек УВ, не связанных с антиклинальными структурами, тектонически и литологически замкнутыми экранами.
Сложное строение коллектора делает актуальным прогноз распределения ФЕС.
Необходимо отметить, что понятие «фильтрационно-емкостные свойства» характеризуется набором конкретных коэффициентов (пористость, проницаемость, нефтегазонасыщенность, неф-тегазоотдача, начальный дебет и т. д и т. п.). При определённом сочетании, по совокупности этих показателей, коллектор считается коллектором с хорошим распределением ФЕС либо с плохим.
Например, рядом скважин, пробуренных в пределах Астраханского свода в визейско-башкирском резервуаре, вскрыт коллектор, определённый как коллектор с улучшенными показателями ФЕС, характеризующийся повышенной (аномальной) трещиноватостью. Это скважины 1-Правобережная, 72-Астраханская, 5-Астраханская, 1- и 2-Георгиевская, ряд скважин эксплуатационного участка.
По результатам сейсморазведочных исследований в пределах этих скважин волновое поле характеризуется аномальной сейсмической записью (АСЗ), охватывающей весь комплекс девонско-каменноугольных отложений.
На временных разрезах зоны АСЗ характеризуются хорошим прослеживанием отражающего горизонта 1П, связанного с кровлей башкирских отложений среднего карбона и практически полным отсутствием отражающих границ в девонско-каменноугольном сейсмокомплексе. Для этих зон характерно также снижение интенсивности и когерентности отражений. Выявляемые АСЗ не связаны с искажениями, вносимыми вышележащими диапировыми галогенными образованиями.
Бурение ряда скважин в пределах АСЗ показало, что эти зоны могут соответствовать аномальным дилатационно-трещиноватым очагам - зонам очаговой трещиноватости (ЗОТ).
Модель формирования ЗОТ [1, 2] в пределах Астраханского свода показала наличие связи между распределением ЗОТ и глубинным строением кристаллического фундамента, характеризующегося наличием крупных внутрикоровых неоднородностей, имеющих различную толщину и образующих диапироподобные тела.
Зоны очаговой трещиноватости, как правило, распространены над междиапировым пространством и охватывают полностью девонско-каменноугольные отложения, включая и продуктивный визейско-башкирский резервуар, что приводит к улучшению ФЕС последних.
Помимо ЗОТ, в визейско-башкирском карбонатном комплексе отложений установлено наличие локальных тел со свойствами форменных (каркасных) образований. В сейсмическом волновом поле они проявляются в виде малоразмерных и малоамплитудных положительных структурных форм, по морфологии сходны с органогенными постройками.
Для этих образований, из-за особенностей эпигенетической кольматированности пор и трещин, характерны аномально низкие ФЕС. Размеры таких структурных форм в пределах АГКМ - 3-8 км2.
По данным бурения многочисленных скважин в пределах АГКМ установлено, что в продуктивной части осадочного чехла, перекрывающего эти тела, образуются зоны трещиноватости, способствующие локальному улучшению ФЕС.
В тех случаях, когда кровля этих тел выходит под предпермский размыв, перекрывая весь продуктивный интервал, газопроявления, в том числе и в эксплуатационных скважинах АГКМ, практически отсутствуют.
На сейсмических материалах отмеченные форменные образования выделяются визуально. Таким образом, изучение особенностей строения толщи кристаллического фундамента, а также волнового поля визей-башкирского комплекса позволяет качественно оценить ФЕС карбонатного резервуара.
Для выполнения качественного прогноза ФЕС в пределах девонско-каменноугольного подсолевого комплекса Астраханского свода в ОАО «Астраханская геофизическая экспедиция» (АГЭ) была разработана специальная методика.
Качественный прогноз ФЕС состоит из нескольких этапов, выполнение которых повышает достоверность получаемых результатов.
1 этап. Задачей данного этапа является выявление зон, наиболее благоприятных для существования участков аномальной трещиноватости, участков с аномально низкими ФЕС, относительно однородными литологическими параметрами девонско-каменноугольного комплекса.
На этом этапе проводится анализ глубинного строения рассматриваемой территории, уточнение морфологии внутрикоровых диапиров на основании анализа сейсмического материала с большой длиной записи (20 с) и гравитационного поля (редуцированного на глубину под-солевого комплекса). Использование гравитационных данных основывается на наличии значительной избыточной плотности внутрикоровых диапиров.
2 этап. Заключается в визуальном анализе сейсмического волнового поля с целью выявления участков, связанных с АСЗ, а также особенностей волновой картины, соответствующей локальным малоамплитудным структурным формам в девонско-каменноугольном комплексе, с учётом результатов первого этапа.
3 этап. Заключается в качественном нахождении особенностей сейсмической записи по отношению к выбранным эталонам, где по данным бурения подтверждено наличие ЗОТ.
Для проведения такой оценки используется алгоритм, позволяющий уменьшить искажающее влияние вышезалегающих толщ. В качестве критерия используется величина распределения дисперсии параметрического волнового поля относительно выбранного эталона [3].
Алгоритм был опробован на ряде площадей Астраханского свода.
Для повышения эффективности применения этого алгоритма необходимо построение схем типизации разреза по данным бурения. Для Астраханского свода такая типизация выполнена, что позволяет использовать алгоритм для решения поставленных задач.
Важным является и построение шкалы градации получаемого параметра оценки степени различия. Как показала практика, результаты удовлетворительны при использовании в качестве эталона сейсмических материалов, полученных в районе с уже определёнными аномальными параметрами ФЕС. Например, это районы скважин 1-Правобережная, 72-Астраханская, 5-Астраханская и др. Для контроля желательно иметь сейсмические материалы, где определены аномально низкие характеристики ФЕС, например, районы скважин 1-Безымянная, 1-Ивановская, 5-Долгожданная, 36-Астраханская, 2-Харабалинская и др.
Поскольку акустический сигнал искажается прежде всего наличием трещиноватости, то получаемые качественные оценки в большей степени будут характеризовать степень трещиноватости и пористости при условии заполнения пор однотипным флюидом.
4 этап. Большим недостатком качественного прогноза ФЕС коллекторов подсолевого комплекса отложений Астраханского свода по сейсмическим данным являются существенные искажения волнового поля, вносимые соляным диапиризмом.
Чтобы повысить надежность оценок, необходимо привлекать другие геофизические методы.
Для целей прогноза ФЕС специалистами АГЭ и ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» была разработана методика комплексной интерпретации данных сейсмических и гравитационных исследований. Сходная методика была создана специалистами Саратовского государственного университета [4].
В основе методики лежит использование трансформант гравитационного поля на кровлю и подошву карбонатной плиты Астраханского карбонатного массива.
В результате моделирования выполняется итерационный подбор гравитационной модели путем решения прямой и обратной гравиметрической задачи. По результатам моделирования строится поле распределения псевдоплотности карбонатной толщи и выделяются участки с аномальным значением этого параметра.
С целью выявления наиболее вероятных участков разуплотнения, полученные аномалии псевдоплотности сопоставляются с результатами визуальной и дисперсионной оценок.
В качестве иллюстрации методики качественного прогноза ФЕС рассмотрим результаты ее применения на Пойменном участке, расположенном в центральной части Астраханского свода, в пределах междуречья рек Волга и Ахтуба. Задачей исследований на данной территории являлся выбор участков для заложения разведочных скважин, отвечающих следующим важным критериям: экологическая безопасность, положительные ФЕС и гипсометрический фактор.
В пределах Астраханского свода, и в том числе Пойменного участка, был выполнен большой объем сейсмических исследований с длительностью записи 20 с, что позволило изучить консолидированную кору и верхнюю мантию до глубины 60 км и наметить участки предполагаемого развития ЗОТ.
По густой сети сейсмических профилей визуально намечены участки с аномальной АСЗ, предположительно связанные с ЗОТ.
Для успешного районирования территории на основе дисперсионного анализа большое значение имеет выбор эталонного участка. Для этого использовался подход, который основывается на выборе зон с подтверждённой аномалией петрофизических свойств.
В данном случае эталон был выбран в районе скважины 1-Правобережная (Правобережная ЗОТ), при бурении которой вскрыта практически вся толща девонско-каменноугольных отложений, обладающих аномально высокими показателями ФЕС.
В рамках сопредельных территорий бурением установлены ЗОТ в районе скважин 72-Астраханская и 5-Астраханская и участок с аномально низкими показателями ФЕС в районе скважины 5-Долгожданная, являющийся контрольным для результатов дисперсионного анализа.
Промежуточные характеристики ФЕС были подразделены на две категории - хорошие и удовлетворительные. В районе скважины 1-Приморская, расположенной в северной части Пойменного участка, показатели ФЕС характеризуются как удовлетворительные.
В целом в пределах Пойменного участка можно наметить несколько ЗОТ, благоприятных для разведочного бурения.
В результате применения методики дисперсионного анализа волнового поля по материалам прошлых лет были выявлены не только зоны развития повышенной трещиноватости, но и зоны с низкопоровым типом коллектора.
Анализу были подвергнуты следующие стратиграфические интервалы:
1. Б(Си)-1П(С2ь) - толща между отражающими горизонтами, соответствующими кровле среднекаменноугольных и турнейских отложений. Интервал характеризуется преобладанием карбонатных отложений, повышенной трещиноватостью и флюидонасыщенностью.
2. Б-ПП’^^) - толща между отражающими горизонтами, соответствующими кровле тур-нейских и нижнефранских (верхний девон) отложений, характеризующаяся по данным бурения и геолого-технических исследований относительно однородными терригенно-карбонатными слоями, с преобладанием терригенных фаций, трещиноватость играет в терригенных отложениях менее значимую роль.
3. ПП’(^3у1)-ПП - толща между отражающими горизонтами, соответствующими кровле ниж-нефранских отложений (верхний девон) и кровле ордовик-силурийского возраста (О + 5); характеризуется в целом повышенным значением трещиноватости и повышенными газопоказаниями.
4. 11П-11П + 500 мс - верхняя часть ордовик-силурийских отложений; характеризуется в основном метаморфическими породами, возможно с повышенной трещиноватостью.
При проведении дисперсионного анализа использовался параметр волнового поля в виде дисперсии мгновенной амплитуды, а также сопряжённый (комплексный) параметр амплитуды, которые должны, в первую очередь, реагировать на изменение акустический жёсткости в интервале (контрастность отложений, изменение слоистости и трещиноватости), а также, в какой-то степени, на газонасыщенность.
Предполагается, что в рассматриваемом эталоне наиболее значимое влияние будет оказывать величина трещиноватости (возможно, для второго интервала ещё и кавернозность).
В результате дисперсионного анализа установлено, что территория исследований имеет три области с улучшенными показателями ФЕС (в соответствии с выбранным эталоном) -западную (в пределах Правобережной АСЗ), центральную и северную, где по всем вышеуказанным интервалам прослеживаются зоны, вероятно связанные с повышенной трещиноватостью.
На различных структурных этажах область улучшенных коллекторских свойств имеет разное распространение.
Так, в интервале Б(Си)-1П(С2Ь) центральная зона повышенной трещиноватости достаточно обширна, а северная - небольшая по размерам. Эти зоны разделены между собой участком с пониженными коллекторскими свойствами.
По остальным исследуемым интервалам с глубиной отмечается сужение центральной зоны с высокими показателями ФЕС и некоторое ее смещение на восток. Северная зона увеличивается.
На завершающей стадии сопоставлены данные дисперсионного и визуального анализа волнового поля с результатами определения псевдоплотности, полученной путем комплексирова-ния данных гравитационной и сейсмической разведки. Аномалии псевдоплотности, по мнению специалистов ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», соответствуют зонам разуплотнения.
На основе визуального, дисперсионного анализа и результатов комплексной интерпретации и моделирования данных сейсмической и гравитационной разведки построена схема качественного прогноза ФЕС.
В настоящее время в районе одной из ЗОТ, учитывая благоприятный гипсометрический фактор и предполагаемые, согласно результатам анализа, улучшенные показатели ФЕС, выполняется бурение разведочной скважины. По результатам оценок вскрытый коллектор ожидается либо с хорошими, либо с аномально высокими свойствами.
Аналогичные исследования были выполнены на других участках Астраханского свода. Результаты показывают, что применение данного подхода может оказаться полезным при подготовке отдельных блоков к поисково-разведочному и эксплуатационному бурению в пределах Астраханского карбонатного массива.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бродский А. Я., Пыхалов В. В. Модель формирования зон повышенной трещиноватости в палеозойских отложениях Астраханского свода // Недра Поволжья и Прикаспия. - 2006. - Вып. 47. - С. 16-23.
2. Пыхалов В. В. Районирование геологического разреза по подсолевым отложениям Астраханского свода по параметрическому волновому полю // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2004. - № 4 (23). -С. 171-175.
3. Пыхалов В. В., Бродский А. Я. Возможная природа внутрикоровых неоднородностей Астраханского свода // Недра Поволжья и Прикаспия. - 2007. - Вып. 50. - С. 47-54.
4. Рыськин М. И., Сокулина К. Б., Волкова Е. Н. Оптимизированная модель комплексной интерпретации геофизических данных в солянокупольных бассейнах // Геофизика. - 2007. - № 6. - С. 41-52.
Статья поступила в редакцию 21.10.2008
THE FORECAST OF ZONES OF THE HEIGHTENED FRACTURING VISAEN-BASHKIRIAN RESERVOIR OF ASTRAKHAN CARBONATE MASSIF
T. M. Sudina
A special technique to perform a qualitative forecast of filtrational-capacitative properties (FCP) within the limits of Devonian coal-bed subsalt complex of the Astrakhan arch was developed in the public corporation "Astrakhan's geophysical expedition". It is based on the comparison of the data of dispersion and visual analysis of a wave seismic field with the results of pseudodensity definition, received by interconnecting the given gravitational and seismic explorations. The method was successfully applied on a number of the areas of the Astrakhan arch. The received results show that use of the given method may be useful while preparation of sites for prospect and production drilling within the limits of Astrakhan carbonate massif.
Key words: filtration and capacitative properties, Astrakhan carbonate massif, Devonian-coal complex, gravitational and seismic exploration.
