CC BY
16
УДК 550.834.05 (553.98)
DOI: 10.18303/2618-981X-2018-1-10-17
СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ГАЗОНОСНОСТИ СЕНОМАНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ НАДЫМ-ПУРСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ
Екатерина Сергеевна Сурикова
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, научный сотрудник, тел. (383)330-21-56, e-mail: SurikovaES@ipgg.sbras.ru
Владимир Алексеевич Конторович
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, зав. лабораторией сейсмогеологического моделирования природных нефтегазовых систем, тел. (383)330-89-24, e-mail: KontorovichVA@ipgg.sbras.ru
Дарья Владимировна Аюнова
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, научный сотрудник, тел. (383)330-21-56, e-mail: Kontorovichdv@ipgg.sbras.ru
В статье рассмотрены сейсмогеологические критерии газоносности сеноманских отложений, а также приведено физическое обоснование всех критериев.
Ключевые слова: Западная Сибирь, Надым-Пурское междуречье, нефтегазоносность, сейсмические профили, апт-турон, сеноман, динамические характеристики сейсмической записи, прямые признаки углеводородов.
SEISMOGEOLOGICAL CRITERIA OF GAS PRESENCE IN SENOMANIAN SEDIMENTS IN THE WATERSHED NADYM AND PUR
Ekaterina S. Surikova
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Prospect Аkademik Koptyug St., Novosibirsk, 630090, Russia, Researcher, phone: (383)330-21-56, e-mail: SurikovaES@ipgg.sbras.ru
Vladimir A. Kontorovich
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Prospect Аkademik Koptyug St., Novosibirsk, 630090, Russia, D. Sc., Corresponding Member of RAS, Head of Laboratory of Seismogeological Modelling of Natural Petroleum Systems, phone: (383)330-89-24, e-mail: KontorovichVA@ipgg.sbras.ru
Darya V. Ayunova
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Prospect Аkademik Koptyug St., Novosibirsk, 630090, Russia, Researcher, phone: (383)330-21-56, e-mail: Kontorovichdv@ipgg.sbras.ru
The article describes the main seismogeological criteria of gas presence in Cenomanian deposits and its physical basis.
Key words: Western Siberia, Nadym-Pur interfluve, oil and gas content, seismic profiles, apt-turon, cenomanian, dynamic characteristics of seismic recording, direct signs of hydrocarbons.
Западная Сибирь является крупнейшей газоносной провинцией мира, территория региональной газоносности охватывает северные районы плиты. Основные запасы газа сконцентрированы в апт-альб-сеноманском комплексе пород и контролируются высокоамплитудными антиклинальными структурами. На исследуемой в настоящей работе территории в период с 1967 по 2009 г. открыто 9 месторождений. Наиболее крупные, Медвежье, Юбилейное и Ямсовей-ское нефтегазоконденсатные многопластовые месторождения, открытые в 1967-1970 гг., являются уникальными по запасам. Залежи УВ на этих месторождениях сконцентрированы в сеноманском песчаном резервуаре ПК1 (94,4 % суммарных запасов УВ), апт-альбских горизонтах и шельфовых пластах неокома. На Юбилейном месторождении также продуктивен батский горизонт Ю2, на Ямсовейской площади промышленные притоки нефти получены из ачимовских песчаников [1, 3].
В разрезе мезозойско-кайнозойского осадочного чехла исследуемой территории выделяется серия реперных отражающих сейсмических горизонтов, приуроченных к кровлям сейсмогеологических комплексов (рис. 1) [2, 4].
Отражающий горизонт А приурочен к подошве осадочного чехла, который в разных частях бассейна залегает либо на базальтах красноселькупской серии триаса, либо на палеозойских породах. На большей части Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции доплатформенные отложения претерпели влияние процессов герцинской складчатости и раннетриасового рифтогенеза и представляют собой сильно метаморфизованные дислоцированные толщи. В этих зонах на временных разрезах ниже отражающего горизонта А фиксируется хаотический энергетически невыразительный рисунок сейсмической записи. Именно такая волновая картина имеет место на большей части исследуемой территории, где фундамент характеризуется хаотическими низкоамплитудными волновыми полями.
Отражающий горизонт Б (кровля баженовской свиты, верхняя юра, волжский ярус) формируется на пачке глинисто-кремнисто-известковистых пород баженовской свиты и является наиболее надежным сейсмогеологическим репером на территории Западной Сибири. Горизонт обладает высоким энергетическим уровнем и надежно прослеживается на временных сейсмических разрезах. Высокий энергетический уровень горизонта Б обусловлен аномально низкими скоростями распространения продольных волн и резонансной толщиной баженовской свиты.
Отражающий горизонт М приурочен к нейтинской пачке танопчинской свиты (аналог кошайской пачки алымской свиты, нижний мел, апт), глинистой пачке. Отражающий горизонт М является наименее устойчивым среди мезозой-ско-кайнозойских сейсмических реперов. Цуг сейсмических колебаний вблизи этой геологической границы однозначно опознается на временных разрезах, однако надежная фазовая корреляция именно этого стратиграфического уровня часто бывает затруднена из-за перераспределения энергии отраженного сигнала между различными фазами волнового пакета.
Рис. 1. Сейсмогеологический разрез по композитному профилю II-II
Ямсовейская - Юбилейная - Уренгойская площадь: 1 - отражающие горизонты; 2 - сейсмогеологические мегакомплексы, 3 - разрывные нарушения; отражающие сейсмические горизонты: А - подошва терригенно-го триаса; Ttmp - кровля тампейской серии; Б - кровля баженовской свиты и ее аналогов; М - кровля тангаловской свиты / нейтинская пачка танопчинской свиты; Г - подошва кузнецовской свиты; С - подошва ганькинской свиты; сейсмогеологические мегакомплексы: PZ - палеозойский; Т - триасовый; J - юрский, K1 - берриас-нижнеаптский; K1-2 - апт-сеноманский; K2 - турон-маастрихтский; KZ - кайнозойский
Отражающий горизонт Г (кузнецовская свита, верхний мел, турон) формируется на подошве низкоскоростных туронских глин, обладает высоким энергетическим уровнем, динамической выразительностью и устойчивостью и легко поддается корреляции по сейсмическим материалам. На исследуемой территории приуроченный к подошве кузнецовской свиты горизонт Г одновременно ха-
рактеризует глубины залегания и морфологию кровли песчаного горизонта ПК1, с которым связаны уникальные газовые залежи на севере Западной Сибири.
Отражающий горизонт С (ганькинская свита, кровля мела) в Надым -Пурском междуречье характеризуется высоким энергетическим уровнем, динамической устойчивостью и также надежно прослеживается на временных сейсмических разрезах.
Наличие в разрезе осадочного чехла реперных отражающих горизонтов позволяет разделить мезозойско-кайнозойский осадочный чехол на 5 сейсмо-геологических мегакомплексов, которые по объему соответствуют основным нефтегазоперспективным осадочным мегакомплексам: триас-юрский, берриас-нижнеаптский (неокомский), апт-альб-сеноманский, турон-маастрихтский (верхнемеловой) и кайнозойский (см. рис. 1).
В результате проделанной работы были установлены сейсмогеологические критерии наличия газовых залежей в сеномане.
1. Наличие сейсмогоризонта, приуроченного к ГВК, под высокоамплитудной положительной структурой.
2. Наличие зон увеличения значений ДТ между отражающими горизонтами М и Г, которые приурочены к кровле и подошве апт-альб-сеноманского сейсмогеологического мегакомплекса, отвечающим в плане высокоамплитудным структурам, выделенным по горизонту Г.
3. Высокоамплитудным сеноманским залежам углеводородов отвечают зоны пониженных амплитуд отражающего горизонта Г, приуроченного к кровле резервуара.
Обоснование первого критерия
На севере Западной Сибири в пределах крупных антиклинальных структур, с которыми связаны уникальные сеноманские газовые залежи, на временных разрезах часто выделяются газоводяные контакты (ГВК) - на контакте газо- и водонасыщенных песчаников формируется отраженная волна. На таких объектах на временных разрезах под антиклинальной структурой выделяется локально развитый отражающий горизонт, который в направлении склонов структуры сливается с горизонтом Г, который приурочен к подошве кузнецовского флюидоупора. Отражающий горизонт, контролирующий ГВК, как правило, прослеживается квазигоризонтально или имеет выпуклую вниз форму («улыбка»). На исследуемой территории такая волновая картина фиксируется на Юбилейном и Ямсовейском месторождениях.
Отраженные сейсмические волны формируются на границах сред, характеризующихся различными физическими свойствами. Для сейсмики определяющими параметрами являются такие характеристики пород, как плотность и скорость распространения в них продольных сейсмических волн.
Произведение этих параметров определяет акустическую жесткость среды. Чем больше перепады акустических жесткостей на границе раздела, тем больше коэффициенты отражения и, как следствие, больше энергия отраженных волн.
Наличие отражающего горизонта на уровне ГВК свидетельствует о том, что на этой границе происходит перепад акустических жесткостей пород. При этом отражающий горизонт, формирующийся на ГВК, не изохронен и «рассекает» в пределах структуры разновозрастные пласты, входящие в состав горизонта ПК1.
Анализ данных акустического каротажа позволяет сделать вывод о том, что разрез сеномана акустически дифференцирован слабо - перепады скоростей продольных сейсмических волн на границах между различными литологиче-скими разностями, как правило, не превышают 100-150 м/с.
Учитывая, что литологический состав пород, залегающих выше и ниже ГВК, идентичен, очевидно, что в данном случае перепад акустических жестко-стей на ГВК может быть связан только с характером насыщения коллекторов -с сеноманской газовой залежью.
Анализ литолого-акустических разрезов продуктивных скважин Юбилейного и Ямсовейского месторождений позволяет сделать вывод о том, что в газонасыщенной части разреза интервальная скорость составляет 2 200 м/с, в водонасыщенной - 2 800 м/с. Аналогичным образом ведут себя и плотности.
-5
Плотность сеноманского газа составляет 0,56 г/см , сеноманской воды -
-5
1,01-1,03 г/см ; из-за этого плотности водонасыщенных высокоемких песчаников на 10-15 % больше, чем газонасщенных.
Уменьшение в газонасыщенной части разреза скоростей распространения продольных сейсмических волн на 20 % и плотностей на 10-15 % приводит к тому, что перепад акустических жесткостей на ГВК достигает 30 %, что сопоставимо с перепадом акустических жесткостей на баженовской свите, на которой формируется наиболее энергетически выраженный в Западной Сибири отражающий горизонт Б (1Г).
Таким образом, синхронное уменьшение скоростей и плотностей газонасыщенной части разреза приводит к резкому перепаду акустических жесткостей на ГВК и является причиной формирования на этой границе интенсивной отраженной волны.
На границе между газо- и водонасыщенной частью разреза происходит резкий скачок акустических жесткостей, что предопределяет формирование на ГВК энергетически выраженного отражающего сейсмического горизонта.
Обоснование второго критерия
Поскольку газонасыщенные интервалы сеноманского разреза характеризуется пониженными скоростями распространения продольных сейсмических волн, то при достаточно большой высоте залежей этот фактор будет приводить к увеличению временной мощности (ДТ) апт-альб-сеноманского сейсмогеоло-гического мегакомплекса, включающего залежь. Именно такая ситуация имеет место на исследуемой территории (рис. 2, В).
Рис. 2. Структурная карта по кровле сеномана (А), карта средних амплитуд в интервале -5... +10 мс относительно отражающего горизонта Г (Б) и карта временной мощности апт-альб-сеноманских отложений (В):
1 - изолинии, 2 - контуры сеноманских залежей
При анализе палеореконструкций было замечено, что на временных палео-разрезах, выравненных по горизонту Г, крупным антиклинальным структурам в палеорельефах горизонтов М и Б отвечают локальные депрессии, формирование которых связано не с геологическим строением объектов, а исключительно с падением скоростей распространения продольных сейсмических волн в сено-манских газовых залежах. Аналогичная волновая картина фиксируется на реальном и синтетическом временных разрезах по композитному профилю, пересекающему Юбилейное и Ямсовейское месторождения.
На рис. 3 приведены построенные по скважинам исследуемой территории зависимости значений ДТ от ДН для турон-кайнозойского и апт-альб-сеноманского мегакомплексов. В турон-кайнозойских отложениях фиксируется нормальное распределение - с увеличением толщины мегакомплекса (глубины залегания кузнецовской свиты) увеличиваются времена наблюдения отражающего горизонта Г. В апт-альб-сеномане имеет место обратная зависимость, обусловленная исключительно падением скоростей в газонасыщенной части разреза.
Анализ карты значений ДТ между отражающими горизонтами М и Г позволяет сделать вывод том, что в плане контурам сеноманских залежей отвечают зоны увеличенных значений ДТ(М-Г), причем зоны увеличенных значений ДТ четко фиксируются как на Ямсовейском и Юбилейном месторождениях, где на временных разрезах надежно отбиваются отражающие горизонты, приуроченные к ГВК, так и на Медвежьем месторождении, где этот горизонт отсутствует.
Тйеп, мс. 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600
> 4
ет^рГ** *
А
600 700 800 900
1000 1100 1200 1300 1400 1500 1Ьоп. м.
ДТ (кйЬ-веп), мс 650 630 610 590 570 550 530 510 490 470 450
•
»■.О«.«*
9 • < 3?...........
..........
•*
800 850 900 950
1000 1050 1100 1150 1200 _АЩ^Ь-беп), м.
Рис. 3. Зависимости времен наблюдения от абсолютной глубины залегания кровли сеномана (А) и временной мощности от толщины апт-сеноманского комплекса отложений (Б) (Надым-Пурского междуречье)
Обоснование третьего критерия
Уменьшение плотностей и скоростей приводит к понижению акустической жесткости всего газонасыщенного слоя и, как следствие, к изменению коэффициентов отражения не только на его подошве, но и на его кровле - на границе между кузнецовским флюидоупором и сеноманским горизонтом ПКЬ
Отражающий горизонт Г, контролирующий кровлю сеномана, формируется на подошве глин кузнецовской свиты, скорости распространения продольных сейсмических волн в которой составляют порядка 2000 м/с. Поскольку в газонасыщенной толще акустическая жесткость падает, то в зоне развития залежи на границе флюидоупор-резервуар происходит уменьшение коэффициента отражения и, как следствие, энергии отраженной волны. На границе «кузнецовская свита-горизонт ПК1» над газовой залежью коэффициент отражения составляет 0,19, за ее пределами - 0,25.
На рис. 2, Б приведена карта распределения средних амплитуд сейсмической записи в интервале -5... +10 мс относительно горизонта Г, рассчитанная по сейсмическим данным, на которую вынесены контуры сеноманских залежей Медвежьего, Юбилейного и Ямсовейского месторождений. Приведенные материалы свидетельствуют о том, что зоны пониженных энергий практически полностью повторяют очертания залежей.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-35-00492.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Геология нефти и газа Западной Сибири / А. Э. Конторович, Н. И. Нестеров, Ф. К. Салманов и др. - М. : Недра, 1975. - 700 с.
2. Конторович В. А. Мезозойско-кайнозойская тектоника и нефтегазоносность Западной Сибири // Геология и геофизика. - 2009. - Т. 50, № 4. - С. 461-474.
3. Особенности геологического строения и разработки уникальных залежей газа крайнего севера Западной Сибири / О. М. Ермилов, Ю. Н. Карогодин, А. Э. Конторович и др. -Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2004. - 140 с.
4. Сейсмостратиграфия, история формирования и газоносность структур Надым-Пурского междуречья (Западная Сибирь) / В. А. Конторович, Д. В. Аюнова, И. А. Губин и др. // Геология и геофизика. - 2016. - Т. 57, № 8. - С. 1583-1595.
REFERENCES
1. Geologija nefti i gaza Zapadnoj Sibiri / A.Je. Kontorovich, N.I. Nesterov, F.K. Salmanov i dr. - M.: Nedra, 1975. - 700 s.
2. Kontorovich V.A. Mezozojsko-kajnozojskaja tektonika i neftegazonosnost' Zapadnoj Sibiri // Geologija i geofizika. - 2009. - T. 50, № 4. - S. 461-474.
3. Osobennosti geologicheskogo stroenija i razrabotki unikal'nyh zalezhej gaza krajnego severa Zapadnoj Sibiri / O.M. Ermilov, Ju.N. Karogodin, A.Je. Kontorovich i dr. - Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2004. - 140 s.
4. Sejsmostratigrafija, istorija formirovanija i gazonosnost' struktur Nadym-Purskogo mezhdurech'ja (Zapadnaja Sibir') / V.A. Kontorovich, D.V. Ajunova, I.A. Gubin i dr. // Geologija i geofizika. - 2016. - T. 57, № 8. - S. 1583-1595.
© Е. С. Сурикова, В. А. Конторович, Д. В. Аюнова, 2018
