Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата

геологічних наук

Комплексування та інтерпретація даних сейсморозвідки та промислової геофізики при пошуках порід-колекторів в структурах неантиклінального типу ДДЗ

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

геофізика сейсморозвідка плита карбонатний

Актуальність теми. Одним із основних завдань нафтогазової галузі України є забезпечення держави власними енергоносіями. Дніпровсько-Донецька западина (ДДЗ) є основним нафтогазоносним районом України. Вивченням геології і нафтогазоносносності ДДЗ займались декілька поколінь геологів протягом понад двохсот років. Нині Дніпровсько-Донецька западина характеризується високим ступенем вивченості і розвіданості початкових потенціальних ресурсів вуглеводнів. Майже всі відкриті родовища нафти та газу приурочені до антиклінальних структур і пов'язані, в основному, з колекторами гранулярного типу. До глибини 4000 м геофізичними методами виявлені і опошуковані бурінням майже всі антиклінальні підняття. Буріння більш глибоких свердловин (5000-6000 м) в економічній ситуації, що склалась на сьогодні в Україні, практично неможливе. В цих умовах основні перспективи відкриття нових родовищ пов'язуються з пастками неантиклінального типу і, в першу чергу, з різноманітними органогенними спорудами, широко розповсюдженими в різновікових рифогенно-карбонатних комплексах. Високі перспективи їх нафтогазоносності підтверджуються і світовою практикою пошуково-розвідувальних робіт. В карбонатних комплексах відкриті крупні і гігантські родовища нафти та газу в Тімано-Печорській, Волго-Уральській, Прикаспійській нафтогазоносних провінціях, а також в Узбекистані, на Близькому Сході, США, Канаді і багатьох інших регіонах.

В зв'язку з цим тема даної дисертаційної роботи є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота Дисертаційна робота виконана на кафедрі геофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Автор брав безпосередню участь при виконанні госпдоговірних і держбюджетних тем в ТЦ ДГП ”Укргеофізика”: У-01-274/22, У-99-19/11, У-05-125/13, У-01-274/22, У01-274/7.

Метою роботи є розробка методики пошуку та розвідки неантиклінальних пасток вуглеводнів у відкладах нижнього карбону ДДЗ на основі комплексування та інтерпретації даних сейсморозвідки та промислової геофізики.

Основні завдання досліджень. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

1. Дослідити геологію, літологію і фації карбонатних відкладів візейського ярусу центральної частини ДДЗ в зв'язку з нафтогазоносністю.

2. Дослідити основні закономірності будови візейських карбонатів в межах Селюхівської площи і визначити критерії пошуків перспективних об'єктів.

3. Розробити програмно-алгоритмічний комплекс для виділення перспективних ділянок на основі використання нових систем комплексної інтерпретації сейсмічних матеріалів та ГДС - ІНПРЕС-5, GeoGraphix.

4. Провести оцінку ефективності розробленої технології на прикладі Селюхівської площі.

Об'єктом досліджень є Селюхівська площа, що розташована в південній прибортовій частині північного заходу Дніпрово-Донецької западини.

Предметом досліджень є колекторські властивості нижньовізейських карбонатних відкладів.

Методи досліджень. В роботі використані польові та свердловинні методи досліджень (методи сейсморозвідки та промислової геофізики), петрографічні, літологічні, математичні методи обробки та інтерпретації вхідної інформації з використанням новітніх геоінформаційних технологій та систем, програмні пакети ІНПРЕС-5, GeoGraphix.

Наукова новизна одержаних результатів:

На підставі збору, систематизації і комплексного аналізу результатів попередніх досліджень та досліджень, проведених особисто автором:

• вдосконалено та розроблено основні елементи методики прогнозування карбонатних колекторів в умовах ДДЗ на основі динамічного аналізу сейсмічного хвильового поля та комплексної інтерпретації даних сейсморозвідки та промислової геофізики;

• вперше за даними геофізичних досліджень свердловин (ГДС) для карбонатних відкладів Селюхівської площі встановлене граничне (критичне) значення величини глинистості, при якому порода переходить у клас неколекторів;

• встановлена шарувата будова візейської „плити” на території досліджень, причому, перспективність її пов'язується тільки з третьою (нижньою) пачкою вапняків. Ця оцінка перспективності повністю узгоджується з даними буріння та ГДС і є новою та більш обґрунтованою в порівнянні з оцінкою, що дана попередніми роботами на основі вивчення товщин карбонатних відкладів по звичайних розрізах СГТ;

• встановлено об'єкти, що представляють інтерес для пошуків пасток ВВ. Їх подальше вивчення пов'язується з переобробкою сейсмічних матеріалів та оцінкою перспективності за даними ГДС; вперше визначено найбільш вірогідний контур розвитку колекторів на ділянці продуктивних свердловин 2, 5 Селюхівської площі, розроблена гіпотеза їх генезису - вилуговування біогермних вапняків нижньої пачки карбонатної “плити” в зоні аномальної їх тріщинуватості, що утворилась внаслідок значної локальної деформації пластів.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати і впровадження проведених досліджень надає можливість:

- обґрунтувати прогноз наявності порід-колекторів у карбонатах, що є важливим чинником при виборі перспективних ділянок для пошуків нафтових та газових покладів;

- обґрунтувати та виділити першочергові напрями та об'єкти проведення пошуково-розвідувальних робіт в південній прибортовій частині ДДЗ;

- підвищити геологічну результативність та ефективність геолого-розвідувальних робіт.

Особистий внесок здобувача. Автор особисто провела аналіз стану проблеми, яка вирішується в дисертаційній роботі. Нею проведений збір, аналіз, обробка та інтерпретація геолого-геофізичної інформації щодо вирішення задач пошуку покладів в карбонатних колекторах; досліджено характер величини глинистості; виділені перспективні об'єкти для пошуку вуглеводневої сировини.

Апробація дисертації. Основні результати досліджень доповідались на:

· VІ Міжнародна науково-практична конференція «Нафта і газ України», Івано-Франківськ, 2000.

· Міжнародних наукових конференціях «Геофізичний моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища» (Київ, 2000, 2007, 2009).

· ІІ,ІІІ,VІІ,VIII Міжнародних наукових конференціях “Геоінформатика: теоретичні та прикладні аспекти” (Київ, 2003, 2004, 2008, 2009).

Публікації. За темою дисертації автором опубліковано 8 наукових праць, в тому числі 4 статті у фахових виданнях та 4 тези доповідей. Результати роботи пройшли апробацію на 8 міжнародних конференціях.

Основні результати дисертаційної роботи з вичерпною повнотою відображені у фахових публікаціях. У роботах, виконаних у співавторстві з Сабецьким В.В. [1,2], автор брала безпосередню участь у постановці задачі, виконанні експериментальних досліджень, обробці та аналізі результатів дослідження, обговоренні, підготовці і формулюванні висновків. У роботах, виконаних разом з Сабецьким В.В. та Вітьман О.Л. [3], автору належить участь у обробці та інтерпретації експериментальних даних, участь у обговорені результатів та підготовці висновків. У роботі, виконаній разом з Курганським В.М. [4], автору належать постановка задачі, обробка та інтерпретація експериментальних даних, участь у обговорені результатів та підготовці висновків.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновку та списку використаних джерел, що налічує 108 найменувань. Загальний обсяг дисертації - 144 сторінки.

Роботу виконано на кафедрі геофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка та в Технологічному центрі ДГП „Укргеофізика”, де здобувачем отримані основні результати теоретичних досліджень та проведена практична реалізація розробленої технології.

Подяки. Автор висловлює щиру подяку науковому керівнику, доктору геол.-мін. наук, професору Курганському Валерію Микитовичу за постійні поради, допомогу і підтримку в написанні дисертації, без діяльної участі якого виконання даної роботи не було б можливим; провідному науковому співробітнику УкрДГРІ, канд. техн. наук Сергію Георгію Борисовичу за коректні, влучні зауваження та прагнення в усьому досягти досконалості; начальнику ТП 103 Технологічного центру ДГП „Укргеофізика” Сабецькому Володимиру Васильовичу за надання матеріалів, консультацій та довготерпіння. доценту

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, викладені основні завдання, визначено новизну та практичну цінність, а також наведено загальну характеристику роботи.

У першому розділі наведено огляд розвитку та сучасного стану вивчення проблеми формування та пошуку вуглеводнів в карбонатних відкладах ДДЗ.

Дніпровсько-Донецька западина являє собою вузький прогин в тілі Східно-Європейської платформи і входить до складу великого Сарматсько-Туранського лініаменту. На північному заході ДДЗ граничить з Прип'ятським прогином, а на південному сході з Донецькою складчатою спорудою.

В Дніпровсько-Донецькій западині кам'яновугільні відклади вперше виділені і палеонтологічно охарактеризовані Л.Г. Дайн та А.Б. Павловою за матеріалами свердловин, пробурених на Роменському і Ісачківському соляно-купольних підняттях. В 1941 р. Д.Є. Айзенверг, Н.Є. Бражнікова, Є.О. Новік була опублікована стаття про вік кам'новугільних відкладів Ісачківського району.

Важливим інструментом у вивченні геологічної будови надр та перспектив їх нафтогазоносності у закритих осадових басейнах, до яких належить ДДЗ, є геофізичні дослідження свердловин. Отримані матеріали складаюсь основу вивчення геологічної будови об`єкта дослідження, уточнення та деталізації стратиграфії, розкритих свердловиною послідовності та фаціальної мінливості відкладів, історії седиментації, уточнення тектонічних умов, прив`язки сейсмічних горизонтів, а також виконання в подальшому великого обсягу робіт, пов`язаних з виділенням порід-колекторів, їх випробуванням, визначенням та обгрунтуванням параметрів для підрахунку запасів нафти і газу на відкритих родовищах.

Перші геофізичні дослідження свердловин в Україні були здійснені в 1932 р. у Донецькому басейні за домовленістю з фірмою Шлюмберже. У ДДЗ роботи розпочалися в 1936-1937 роках, у свердловинах виконували заміри уявного опору, природного електричного поля і термометрію. Інтерпретація отриманих матеріалів зводилась переважно до прогнозу можливої продуктивності.

Нині комплекс ГДС об`єднує понад 40 методів і модифікацій електричного, радіоактивного, акустичного та інших видів каротажу.

В 1946-47 рр. пробурена низка свердловин по так званому генеральному профілю який проходив поперек западини з південного заходу на північний схід по лінії Рейзерово-Крячківка-Колайдинці-Глинськ-Ромни-Сміла-Путивль. Ціль буріння свердловин по зазначеному профілю - вивчення стратиграфії, літології, вугленосності і нафтогазоносності кам'яновугільних відкладів північно-західної частини ДДЗ. Матеріали буріння свердловин по профілю підтвердили широке розповсюдження кам'яновугільних відкладів в межах всіх структурно-тектонічних елементів ДДЗ (в осьовій і прибортових зонах, на північному і південному бортах).

У 1969 р. відповідними нормативними документами було введено обов`язковий комплекс ГДС в опорних, параметричних, пошукових, розвідувальних та експлутаційних свердловинах, що бурять на нафту і газ.

У 1982 р. у зв`язку з ростом глибин буріння свердловин, ускладненням порового простору коллекторів, умов проведення ГДС та з метою ефективного вивчення перспективних зон група спеціалістів УкрДГРІ та ДГП „Укргеофізика” розробила методичні вказівки щодо регламентації обов`язкових комплексів геофізичних, геохімічних і гідродинамічних досліджень у свердловинах різних нафтогазоносних регіонів України.

Одним із перших, хто звернув увагу на перспективність карбонатів, був Курганський В.М., якій ще у 1986 р. вивчав карбонатні породи візейських відкладів за даними промислової геофізики.

У 80-90-х роках гостро постало питання пошуку покладів нафти і газу в пастках неантиклінального типу - літологічних, стратиграфічних та комбінованих. Грунтовним доспідженнням цієї проблеми присвячені роботи З.Я. Войцицького, Г.Б. Сергія, В.В. Сабецького, В.М. Лисинчука, В.А. Редколіса, В.П. Смолія, І.М. Куровця, О.В. Шеремети, В.Ю. Максимчука, І.В. Карпенко, Г.І. Вакарчука, І.В. Височанського, Б.І. Кельбаса, В.Т. Кривошеєва, Л.В. Курилюка, Я.Г. Лазарука, В.М. Гаврилко, В.К. Гавриша, М.В. Червинської, В.Б. Сологуба, Б.П. Кабишева, М.Г. Манюти, В.І. Мяснікова, С.В. Ткачишина і багатьох інших.

В 1999 р. виходить з друку ґрунтовна праця Курганського В.М., присвячена багаторічним дослідженням складнопобудованих карбонатних колекторів нафти і газу за даними петрофізики та ГДС.

Л.П. Кононенко і С.В. Онуфришин виділили так званий радіоактивний репер, який на їх думку розділяє дві різновікові карбонатні товщі - яблунівську і мошковську світи. Цю ж ідею підтримують і геофізики В.М. Лисинчук, В.П. Смолій, а також С.О. Мачуліна, І.М. Бабко, В.Є. Гончаров. Різко проти існування діахронності карбонатних відкладів візейського ярусу виступають А.О. Білик, Б.І. Кельбас, В.Т. Кривошеєв, Г.І. Вакарчук, О.Ю. Лукін, О.Ш. Кнішман, І.В. Кравченко, М.І. Мачужак та ін..

Вивченням карбонатних колекторів за геологічними і геофізичними даними в останні роки займаються: О.Ю. Лукін, О.В. Шеремета, О.Ш. Кнішман, М.В. Щукін, П.М. Чепіль, В.М. Курганський, С.А. Вижва, І.М. Безродна, І.М. Куровець, С.Г. Вакарчук, З.Я. Войцицький, В.В. Сабецький, В.А. Рідколіс, В.М. Лисинчук, Г.Б. Сергій, Ю.К. Тяпкін, А.М. Тяпкіна, І.В. Карпенко, В.Ю. Максимчук та ін.

На жаль, вищезгадані дослідники, як правило, розглядають окремо питання геології, сейсморозвідки, ГДС, та зовсім мало приділяють уваги геолого-технологічним дослідженням (ГТД). Після сейсморозвідки першою корисною та змістовною інформацією є інформація, пов'язана з процесом буріння - дані ГТД (дані механічного каротажу під час буріння, циркуляція бурового розчину, газометрія, вивчення шламу та ін.), які дають можливість одразу визначити тип розрізу, а іноді і характер насичення гірських порід. Ось чому автор спробував об'єднати методи сейсморозвідки, ГТД та ГДС з метою поглибленого вивчення карбонатного розрізу.

У другому розділі наводиться коротка геолого-геофізична характеристика ділянки досліджень.

В адміністративному відношенні ділянка досліджень розташована в Чорнухинському районі Полтавської області, що розташована в південній прибортовій частині північного заходу ДДЗ, в межах припіднятого валу, ускладненого девонською сіллю, між Пізняківським і Ісачківським штоками.

В л і т о л о г і ч н о м у відношенні територія досліджень складена потужною осадовою товщею порід палеозою, мезозою та кайнозою, яка залягає на докембрійському кристалічному фундаменті.

Кам'яновугільні відклади представлені утвореннями нижнього, середнього та верхнього відділів.

Нижньокам'яновугільні відклади, які становлять основний об'єкт досліджень, характеризуються частими змінами трансгресивних і регресивних циклів осадконакопичення, а також їх значною фаціальною мінливістю. Вони розділяються на турнейський, візейський та серпуховський яруси.

Турнейські відклади на території робіт представлені субконтинентальними утвореннями, переважно пісковиками з прошарками “сухарних” глин. До турнейських відкладів приурочений горизонт відбиття Vв₄.

Візейська товща складена морськими та континентальними утвореннями: аргілітами, алевролітами, пісковиками з прошарками вугілля, а також вапняками, які розподілені нерівномірно на різних стратиграфічних рівнях.

В нижньовізейському під'ярусі нижню частину утворюють теригенні відклади, в яких виділяються продуктивні горизонти В - 27, В - 26 і В - 25.

В верхній частині під'ярусу виділяється карбонатна товща змінної, інколи досить значної потужності - візейська “плита”. В цілому вік “плити” зменшується від центру западини до бортів і до північно-західного замикання (за Л.П.Кононенко та С.В.Онуфрішиним). В центральній частині “плита” відноситься до XIII мікрофауністичного горизонту (мфг) і входить до складу нижньовізейського під'ярусу. Ближче до бортів, тобто на більшій частині площі робіт, “плита” належить вже до верхньовізейського під'ярусу, до XII^а мфг. Межа між під'ярусами, згідно з постановою міжвідомчої стратиграфічної комісії, проходить по невеликому пропластку порід з підвищеною радіоактивністю, так званому радіоактивному реперу. З карбонатною “плитою” пов'язаний горизонт відбиття Vв₃.

В верхньовізейському під'ярусі чітко виділяються дві товщі, які мають різну будову. Нижня частина, що відноситься до XII^а мфг (там де вона присутня в теригенних фаціях) представлена переважно глинистою товщею, що містить пісковики горизонтів В-22 і В-21, що залягають у вигляді окремих піщаних тіл. Горизонти відбиття в верхньовізейських відкладах (загальна назва Vв₂) простежуються на різних стратиграфічних рівнях.

В т е к т о н і ч н о м у відношенні площа дослідження розташована в південній прибортовій зоні, що займає смугу шириною 20-30 км вздовж південного борту западини.

Прибортова частина відокремлена крайовим розломом, амплітуда якого змінюється від 500 до 3000 м.

Глибина залягання фундаменту в межах зони досліджень 5 - 7 км.

Тектоніка осадової товщі визначається, з одного боку - поведінкою поверхні кристалічного фундаменту, а з другого - соляним тектоногенезом.

Н а ф т о г а з о н о с н і с т ь. Район досліджень характеризується високою перспективністю в нафтогазоносному відношенні. Тут виявлено декілька родовищ та промислових проявів нафти і газу. Вони приурочені до певних стратиграфічних комплексів: турнейсько-нижньовізейського, верхньовізейсько - серпуховського, верхньокам'яновугільно - нижньопермського.

Третій розділ присвячений комплексуванню, обробці та інтерпретації даних сейсморозвідки та промислової геофізики.

Задачею обробки даних сейсморозвідки при роботах по ПГР є досягнення максимальної роздільної здатності при збереженні особливостей динаміки хвильового поля та його малюнку. Граф обробки, який застосовується для вирішення цієї задачі, багаторазово описаний, тому відмітим лише деякі особливості обробки, які виконувалися в даній роботі. Ці особливості викликані необхідністю вивчати дуже слабкі зміни хвильового поля на фоні дії інтенсивної соляної тектоніки та бажанням розшифрувати складну картину хвиль, відбитих не лише від покрівлі та підошви карбонатної “плити”, а і від її внутрішніх частин. Загальний склад основних процедур обробки залишається незмінним - деконволюція, широкосмугова фільтрація, оптимізація умов накопичення СГТ (корекція поправок) та міграція.

Першою особливістю обробки ПГР на Селюхівській площі, де кути нахилу цільових карбонатних відкладів досягають 25^о - 30^о , виявилася необхідність приділити підвищену увагу процедурі міграції. По всіх розрізах була проведена деконволюція по сумах СГТ. Це необхідно для максимального підвищення роздільності запису і для хоча б часткового вирівнювання частотних характеристик матеріалів різних років, деконволюція по накопичених розрізах СГТ цю різницю значно зменшує.

Методика прогнозування геологічного розрізу (ПГР), або методика інтегрованої комплексної інтерпретації, як її останнім часом називають, базується на сумісному використанні даних сейсморозвідки та ГДС для поглибленої геологічної інтерпретації. Вона вимагає більшого обсягу детальних структурних побудов, ніж звичайна структурна сейсморозвідка; вимагає детальної літологічної та параметричної інтерпретації даних ГДС в інтервалах глибин, які багаторазово перевищують стандартні інтервали каротажних досліджень; вимагає виконання великого обсягу спеціалізованої нестандартної обробки даних сейсморозвідки, яка включає і процедури “параметричного аналізу”; вимагає, нарешті, поглибленої геологічної інтерпретації, в тому числі з використанням сейсмостратиграфічного підходу. В результаті ми отримуємо більш високий рівень геологічного вивчення міжсвердловинного простору, ніж при традиційній інтерпретації.

Мінливість карбонатних відкладів дуже висока і суттєво залежить від мінливості умов життєдіяльності карбонатоутворюючих організмів (глибина моря, температура і солоність води, її “чистота” і т.п.). До того ж, колектори в цих карбонатах формуються значною мірою під впливом постседиментаційних вторинних процесів (тріщинуватість, вилуговування, доломітизація і т.п.). Все це робить майже непередбачуваним характер розвитку колекторів і практичну неможливість застосування методу аналогій.

Останнім етапом обробки, була спеціальна динамічна обробка ПГР. За основні результативні матеріали, по яких виконувалась інтерпретація, були прийняті розрізи псевдоакустичного перетворення (ПАК), що відповідає попередньому досвіду і світовій практиці. Інші варіанти динамічної обробки (миттєві фази та амплітуди) використовувалися як допоміжні і були теж інформативними.

Переваги ПАК при вивченні та прогнозуванні властивостей геологічних пластів, а не тільки їхнього рельєфу, очевидні і в теригенних розрізах, але особливо необхідними вони виявилися при вивченні внутрішньої будови карбонатної “плити”.

Підвищенню ефективності геолого-технологічних досліджень свердловин під час буріння присвячено багато досліджень протягом вже понад 30 років. Не можна сказати, що методичні прийоми, технічні рішення та можливості ГТД не знаходять практичного вжитку, однак в цілому впровадження та використання цієї корисної інформації в практику геолого-розвідувальних робіт, спрямованих на підвищення ефективності, проходить вельми повільно.

Отримання нової інформації при проведенні ГТД можливо тільки при реалізації нових технічних рішень.

Найбільш близькими до реалізації у складі ГТД є методики:

- нафтового каротажу;

- мікрофільтраційного каротажу;

- газового каротажу по об`ємному газовмісту бурового розчину, який визначається через щільність розчину на вході в свердловину і на виході з неї;

- газового каротажу по вуглеводневим і невуглеводневим газам, які видобуваються з бурового розчину у вихровому дегазаторі з високим та визначаємим ступенем дегазації;

- „геохімічного” каротажу по буровому розчину з визначенням вмісту до десяти іонів провідності, рН і окислювально-відновлювального потенціалу (ОВП).

Раціональний комплекс ГДС приймався виходячи з поставлених геологічних задач в конкретних умовах родовища. Комплекс ГДС включає сучасні серійні методи, які охоплюють різноманітні фізичні властивості порід і дозволяють вирішити задачі літологічного розчленування та кореляції розрізів свердловин, виділення проникних пластів, оцінку характеру насичення, виділення ефективних товщин та контроль технічного стану свердловин.

Точність результатів інтерпретації, а іноді і можливість її проведення, залежить від якості вхідної геолого-геофізичної інформації та засобу її представлення. В роботі розглядається спосіб виділення карбонатних колекторів, в основу якого покладене статистичне моделювання та еталонування (трансформація) діаграм ГК та НГК. Ці методи дуже інформативні при вивченні карбонатних розрізів.

Численними дослідженнями доведено існування кореляційного зв'язку між природною радіоактивністю q(I_г) та величиною нерозчинного залишку С_нз, а також між еквівалентною вологістю W та інтенсивністю вторинного гама-випромінювання I_nг. Для порід-неколекторів, для яких виконується умова К_п = f(C_нз), спостерігається кореляція між значеннями I_nг та I_г, в той час як для карбонатних колекторів такої кореляції немає.

Наявність вказаного кореляційного зв'язку пояснюється одночасним впливом глинистості як на I_nг, так і на I_г. Дійсно, для літологічно однорідних, не загіпсованих порід еквівалентну вологість можна представити як:

Де - пористість породи, заповненої флюїдом,

- об`ємна глинистість породи,

- вміст зв'язаної води в глинистих частках.

Відсутність кореляційного зв`язку між I<sub>nг</sub> і I<sub>г</sub> являються характерною ознакою карбонатного колектору. Отже, для виділення колекторів за даними НГК та ГК необхідно порівняти їх показники. Розходження кривих свідчить про можливу присутність колекторів, сходження - про їх відсутність. Для проявлення цих ознак діаграми попередньо слід перебудувати таким чином, щоб їх значення виражалися в однакових одиницях. Еталонувати обидві діаграми зручно в одиницях (=<sub>+</sub> щ<sub>зв</sub>) - нейтрона пористість, або еквівалентна вологість. Реалізація переходу до спільної одиниці може бути здійснена за допомогою статистичного еталонування кривих. Якщо за еталонну взяти криву НГК (), то трансформація кривої I<sub>г</sub> зводится до перетворення, суть якого заключається в тому, що нові показання (х*) діаграми, що еталонується повинні бути пов'язані з показниками колишнього (реального) масштабу (х) лінійним співвідношенням: х*=ах+b, де а і b - постійні для даної діаграми коефіцієнти, які знаходяться з рівнянь, пов`язуючих математичні сподівання та дисперсії розподілу показань, знятих з діаграм (Ш.Губерман, В.Курганський).

При співставленні кривих НГК та ГК, виражених в одиницях пористості, інтервали неколекторів характеризуються близькими або співпадаючими значеннями I_г^* і (I_nг^*) , а коллектори виділяються по критерію I_г^* < (I_nг^*). Таким чином, обробивши та співставивши по наведеній схемі дані двох методів (НГК та ГК) можна розділити породи, складаючі розріз свердловини, на потенційні колектори і неколектори.

Окрім класифікації порід на колектори та неколектори, модель I_nг I_г (К_п С_нз) дозволяє вирішити іще одну вельми важливу задачу - відокремити глинисті речовини від порід з підвищеною радіоактивністю, які в деяких випадках можуть опинитися колекторами.

Отже, якщо для глинистих відкладів характерний кореляційний звязок I_nг=f (I_г) і при цьому значення трансформованих кривих I^*_nг і I^*_г будуть близькими, то для бітумінозних порід цей з`вязок порушується, причому показники трансформованої кривої I^*_г проти таких порід буде вища, ніж величина граничного значення I^*гр_г , яка відповідає граничному значенню коефіциєнту глинистості порід (К_гл) при якому вони переходять в клас неколекторів.

Глиниста речовина (К_гл), як складова частина нерозчинного залишку карбонатних порід (С_нз), найменше зазнає впливу вторинним перетворенням. При досягненні певного (критичного, граничного) значення глинистості порода, втрачаючи єфективну ємкість та фільтраційні властивості, перестає бути колектором. Це граничне значення С^гр_нз (К^гр_гл) для карбонатних відкладів різного віку знаходиться в межах 18-24%. Утворені тріщини з плином часу та збільшенням С_нз починають заповнюватись глинистою і глинисто-бітумінозною речовиною, що призводить до різкого погіршення фільтраційно-ємкісних властивостей породи та переходу її в клас неколекторів.

Вміст С_нз в колекторах не перевищує 18-24% і може досягати 60-80% у неколекторах. Збагачення вапняків та доломітів теригенними домішками наближує їх по літофизичному обліку до мергельних утворень. Перехід від ущільнених карбонатів до сильноглинистих характеризується достатньо тісним зв'язком між абсолютною пористістю К_п і С_нз (К_п і К_гл) (Рис.1)



Рис. 1. Петрофізична модель К_П К_ГЛ

1 - зона порід-колекторів;

2 - зона ущільнених порід;

3 - зона глинистих порід-неколекторів.

Щодо порід-колекторів, забезпечуючих припливи флюїдів, то для них характерна відсутність кореляції К_п з С_нз(К_гл). Дійсно, при К_гл 22% значення К_п можуть змінюватись від 0,5 до 16% та більше. Наявність зв'язку К_п = f(C_нз) (К_п=f(К_гл)) в неколекторських відкладах карбонатних порід та її відсутність для колекторів пояснюється тим, що абсолютна пористість в глинизованих породах контролюється об'ємним вмістом зв'язаної води, що знаходиться в нерозчинному залишку і, перш за все, в глинистих мінералах: росте величина глинистої фракції (К_гл) - зростає еквівалентна вологість, тобто росте і абсолютна пористість цієї породи. В чистих та слабоглинистих відкладах величина К_п відображує перш за все вміст рухливих флюїдів відкритого ємкісного простору (в неколекторах воно практично відсутнє) доля і вплив зв'язаної води в цьому випадку незначні і практично постійні, тому для колекторів зв'язок між К_п і С_нз (К_п і К_гл) відсутній.

Матеріали ГДС оброблені по всіх шести свердловинах Селюхівського родовища та ряду свердловин суміжних площ, що, наряду з сейсмічними матеріалами, дало можливість більш детально вивчити геологічну будову основного об'єкта досліджень - карбонатних відкладів нижньовізейської плити на Селюхівській площі.

Обробка даних ГДС виконувалась за методикою побудови лінійних геоакустичних моделей (ЛГАМ). Суть цієї методики заключається в перетворенні (трансформації) геологічної інформації, яку містять звичайні каротажні криві і яка доступна лише вузькому колу фахівців з ГДС, в такий вид інформації, який зрозумілий для більшості геологічних працівників та фахівців з сейсморозвідки. Це побудова літологічної колонки (геологічного розрізу) свердловини, при якій визначається не лише компонентний склад (літологія) порід для кожного пласта чи точки (в залежності від виду обробки), а і їх пористість, тобто оцінюються колекторські властивості геологічного розрізу.

Для вирішення названих задач необхідні, як мінімум, дані акустичного каротажу (діаграма ? t), радіоактивного каротажу (діаграми ГК, НГК, ННК, ГГК-П), кавернометрії (крива ДС).

Надійність результатів обробки в значній мірі залежить від наявності кернового матеріалу по свердловинах. Особливо корисними є дані досліджень керну з петрофізичних та фізичних властивостей порід (компонентний склад, пористість, глинистість, щільність, проникливість та ін.).

За результатами обробки даних ГДС в карбонатних відкладах візейської “плити” на території досліджень можна виділити три пачки порід. Кращі колекторські властивості мають вапняки в свердловинах 2, 5 Селюхівські, 3 Прирічна.

У четвертому розділі наводяться результати комплексних досліджень.

Пропонується наступна технологічна схема досліджень з прогнозування геологічного розрізу:

Збір та аналіз геолого-геофізичної інформації, оцінка якості сейсмічних матеріалів. Створення «проекту» (або бази даних) в комп'ютерній інтерпретаційній системі. Визначення основних (опорних) сейсмічних профілів та свердловин.

Багатоваріантна детальна та динамічна обробка даних сейсморозвідки по опорних профілях. Побудова петрофізичної моделі по крену. Оцифровка та попередня інтерпретація даних промислової геофізики.

Ув'язка даних сейсморозвідки та ГДС по опорних профілях з сейсмомоделюванням. Оцінка якості попередньої стандартної обробки даних сейсморозвідки. Вибір графу детальної та динамічної обробки, а при необхідності, повної переобробки сейсмічних даних. Оцифровка даних ГДС по решті свердловин. Для сейсморозвідки 2D - розрахунок поправок за сейсмічне знесення по площі.

Обробка даних сейсморозвідки по всіх профілях за єдиним графом. Комп'ютерна інтерпретація даних ГДС. Вивчення кореляційних зв'язків між геолого-геофізичними параметрами, оцінка інформативності динамічних параметрів хвильового поля.

Комплексна інтерпретація даних сейсморозвідки та ГДС з розробкою основних положень попередньої моделі геологічної будови площі робіт. Сейсмічне моделювання 2D. Палеореконструкції по опорних профілях.

6.Кореляція по профілях відбиваючих горизонтів, які були визначені на попередньому етапі. При потребі - додаткова обробка та переобробка сейсмічних даних.

7.Ув'язка прокорельованих горизонтів між профілями та із розрізами свердловин. Побудова попередніх карт ізохрон, ізохор, динамічних параметрів, зіставлення їх з наявною геолого-геофізичною інформацією та з попередньою геологічною моделлю.

Побудова структурних карт з урахуванням тектонічних порушень. Вибір та уточнення основних карт динамічних параметрів, розрахунок комплексних параметрів.

Cейсмостратиграфічна та динамічна інтерпретація. Реконструкція умов седиментації та історії подальшого геологічного розвитку. Прогнозування колекторських властивостей.

Розробка остаточної моделі геологічної будови за результатами комплексування даних сейсморозвідки та промислової геофізики. Підготовка та оформлення результативних матеріалів. Перспективи та рекомендації щодо проведення подальших досліджень.

Такий комплексний підхід до рішення поставлених у дисертаційній роботі задач дозволив автору отримати наступні наукові та практичні результати.

Колекторські властивості вапняків різко погіршуються з підвищенням їх глинистості. Всі розкриті колектори з відносно хорошою проникністю приурочені до найбільш чистих, без глинистих домішок карбонатних відкладів. Другий фактор - це податливість вапняків процесам розущільнення. Навіть серед чистих вапняків ступінь розущільнення може бути різною в залежності від фаціальних умов їх накопичення та петрографічного складу. Тому, попередній аналіз даних ГДС та буріння може визначити потенційну перспективність тієї чи іншої пачки вапняків, а, відтак, і локалізувати інтервал пошуку зон розущільнення.

Розвиток карбонатних колекторів мало залежить від розвитку окремих карбонатних тіл, тому критерій пошуків колекторів, оснований тільки на аномальній потужності карбонатних відкладів, є недостатнім і може спрацьовувати лише тоді, коли аномальна потужність контролює розвиток перспективного інтервалу карбонатних відкладів. Але і в цьому випадку характер розвитку колекторів в межах перспективного карбонатного тіла передбачити майже неможливо.

Потрібні інші, більш надійні критерії. Таким може слугувати встановлений факт зменшення акустичної жорсткості вапняків при їх розущільненні. Він підтвердився і по результатах обробки даних ГДС на Селюхівській площі. Зважаючи на те, що акустична жорсткість порід є визначальним фактором при формуванні сейсмічного хвильового поля, можна припустити, що зміна пористості карбонатів відображується в динамічних характеристиках відповідних відбитих хвиль. Тобто, ефект в сейсмічному хвильовому полі від зменшення акустичної жорсткості карбонатних відкладів може бути більш-менш надійним критерієм пошуку зон їх розущільнення.

Як відомо, амплітуди звичайного сейсмічного розрізу характеризують зміни коефіцієнтів відбиття на границях пластів, але при інверсії хвильового поля амплітуди розрізу ПАК характеризують вже акустичну жорсткість відповідних пластів (пачок). Зменшенню фактичної акустичної жорсткості пачки вапняків при їх розущільненні на розрізі ПАК відповідає зменшення прогнозної акустичної жорсткості відповідного сейсмічного горизонту. Цей сейсмічний параметр на практиці показав свою ефективність при прогнозуванні теригенних колекторів і повинен бути не менш ефективним при прогнозуванні розущільнення карбонатних відкладів, яким в сейсмічному хвильовому полі відповідають значно більш динамічно виражені сейсмічні горизонти.

Профіль 323 с/п 7 88, проекція якого на поверхню карбонатної плити проходить біля свердловин 4, 2, 5, 1 Селюхівські, відноситься до найбільш якісних на площі, в районі свердловин він проходить майже по лінії простягання карбонатної товщі, що виключає негативний вплив великих кутів нахилу. Дві (2, 5) з чотирьох свердловин, через які він проходить, розкрили вапняки з підвищеними колекторськими властивостями.

На розрізі ПАК по згаданому профілю карбонатна “плита” відображається у вигляді асоціації трьох пластів з різною акустичною жорсткістю. Зверху і знизу її облямовують пласти зі значно меншою жорсткістю, які відповідають теригенним глинистим товщам. Зіставлення з даними ГДС показало практично повне співпадіння трьох різних по літофізичних властивостях карбонатних товщ з трьома пластами на розрізі ПАК, причому спостерігається чітка відповідність між акустичною жорсткістю вапняків за даними ГДС з прогнозною акустичною жорсткістю на розрізі ПАК. А це робить цілком реальним розчленування карбонатної плити на три товщі по розрізах ПАК згідно даних ГДС та буріння і простеження їх розвитку по площі.

Зіставлення розрізу ПАК зі звичайним часовим розрізом СГТ показало, що реальна роздільна здатність розрізу ПАК (яка піддається інтерпретації) значно вища від звичайного розрізу, де впевнено виділяються тільки відбиття від покрівлі та підошви “плити”.

За будовою “плити” площу досліджень можна розділити на дві частини, або зони. Для південно-західної зони, припіднятої в сучасному рельєфі візейських карбонатів внаслідок утворення соляних структур, характерні суцільний розвиток верхньої частини “плити” (тришарова її будова) та більш високі швидкості міцних карбонатів середньої частини. В північній зоні, якій в сучасному рельєфі відповідає тераса, верхня частина відсутня, крім окремих локальних об'єктів.

Трансгресія моря привела до зміщення зони сприятливих глибин в південному напрямку на дуже пологий схил від штоків, що вже починали зароджуватись, до депресивної частини западини (трохи північніше свердловини Прирічна 3). В умовах цього схилу відкладались вапняки пластового залягання, ускладнені окремими біогермними спорудами. Ця частина “плити” (третя) представлена (в залежності від фаціальних умов їх формування) вапняками світлого кольору, найбільш чистими від глинистих домішок та криноїдними і мшанковими (а також уламковими цього ж складу) з масивною текстурою. Часто зустрічаються окремнілі тріщинуваті вапняки.

Друга (середня) частина “плити” почала формування після перериву в дещо інших фаціальних умовах, про що свідчить зміна літофізичних властивостей карбонатів, та в умовах збільшення крутизни схилу. Ріст штоків привів до підняття південної частини схилу, та відносного занурення північної його частини. Причому, цілком можливим виглядає зародження компенсаційного прогину на південь від свердловини Прирічна 3. В результаті нижня границя зони сприятливих глибин (і, відповідно, границя розвитку даної частини “плити”) змістилась на південь, а її конфігурація значно ускладнилась через наявність компенсаційного прогину. За даними ГДС це найбільш щільна частина карбонатної плити, яка відзначається майже повною відсутністю пористих відмінностей при незначній глинистості.

Перша (верхня) частина плити формувалась уже в період інтенсивного росту штоків. Крутизна схилу різко збільшилась, а територія зони сприятливих глибин відповідно зменшилась. Фаціальні умови знову дещо змінились, змінились і літофізичні властивості карбонатів. Вони стали значно більш глинистими, зменшилась їх щільність. Розвиток їх по площі досить обмежений і визначався нижньою границею зони сприятливих глибин, яка в сучасному структурному плані відповідає найбільшій крутизні південного і західного схилів приштокових структур.

При пошуках перспективних об'єктів в карбонатній “плиті” не можна обмежуватися локальними біогермними тілами, що нагадують за формою невеликі класичні рифи. Необхідно намагатися виділяти і пластові колектори, які могли бути утворені вторинними процесами.

Аналіз даних ГДС та керну показав, що, по всіх продуктивних свердловинах спостерігається чітка закономірність - аномальна пористість третьої пачки (де виявлено колектор) супроводжується аномальною ж (по відношенню до непродуктивних свердловин) пористістю всієї карбонатної “плити”, що добре видно з наступної таблиці:

Свердловини	Середній коефіцієнт пористості третьої пачки вапняків (%)	Середній коефіцієнт пористості всієї карбонатної “плити” (%)
Прирічна 3	6,9	6,2
Селюхівська 2	7,7	5,5
Селюхівська 5	7,0	5,3
Селюхівська 4	4,5	2,6
Селюхівська 304	3,4	2,6
Селюхівська 3	3,4	2,5
Селюхівська 1	3,0	1,9
Архипівська 1	2,2	2,0

На основі всіх даних виділено найбільш вірогідний контур розвитку карбонатного колектору. Розташування зони розущільнення цілком закономірне. Починається вона між свердловинами 4, 304 Селюхівські та поширюється в східному напрямку майже точно вздовж ізогіпс покрівлі карбонатної “плити”. Більше того, вона співпадає з уявною лінією найбільшого перегину пластів, тобто з зоною найбільших деформацій карбонатних відкладів при формуванні Ісачківського та Пізняківського штоків. Вимальовується досить логічна гіпотеза виникнення цієї зони розущільнення. В зоні найбільших деформацій при рості штоків виникла аномальна тріщинуватість по всій товщі карбонатних відкладів. Гідротермальні розчини або глибинні флюіди, що поширились по цих тріщинах, привели до вилуговування карбонатів і розширення пустотного простору. Причому дія процесів вилуговування виявилась незначною в верхній глинистій та середній щільній пачках вапняків і досить ефективною в чистих вапняків нижньої пачки, що і привело до виникнення аномальної зони розущільнення з відносно хорошими колекторськими властивостями.

Для отримання більш надійних результатів необхідна сейсморозвідка 3D, яка на цій площі при вивченні карбонатів буде дуже ефективною.

В ході роботи скорегувалась загальновідома схема комплексу досліджень при пошуках, розвідці, дорозвідці та експлуатації родовищ нафти та газу, де автор вважає обов'язковим виконання досліджень пластової нахилометрії.



Інформативність сейсморозвідки досить висока, але при вивченні карбонатів найбільш ефективним і надійним буде її ітеративне комплексування з іншими геофізичними методами, бурінням - виявлений перспективний об'єкт оцінюється свердловиною, після чого проводяться деталізаційні роботи. Саме на таких принципах була побудована методика пошуку рифів в Узбекистані та Білорусії, яка виявилася ефективною.

На площі досліджень виявлено кореляційний зв'язок між розущільненням карбонатів, пониженням їх акустичної жорсткості та пониженням значень Vпак відповідних сейсмічних горизонтів на динамічних розрізах ПАК. Основні елементи методики прогнозування, виділення та вивчення колекторів в карбонатних відкладах в стислому вигляді зводяться до наступного:

Ретельна обробка сейсмічного матеріалу, детальна додаткова обробка сум СГТ та обробка з одержанням динамічних розрізів ПАК.

Перевірка наявності кореляційних зв'язків між розущільненням та характером змін значень Vпак на розрізах ПАК за результатами сейсмічного моделювання (з використанням даних ГДС) та по зіставленню розрізів ПАК з результатами буріння. По можливості - розчленування карбонатів по розрізах ПАК, виділення перспективних інтервалів та визначення “образу” зони розущільнення на розрізах ПАК.

Побудова карт Vпак. по сейсмічних горизонтах, відповідних карбонатним відкладам та, можливо, інших інформативних параметрів, якщо такі будуть виявлені на етапі перевірки кореляційних зв'язків, оконтурення зон наявності “образів” розущільнення по візуальному аналізу розрізів ПАК, нанесення на карти іншої геолого-геофізичної інформації, яка може виявитись корисною при комплексній інтерпретації.

Аналіз по картах всієї наявної геолого-геофізичної інформації з метою визначення найбільш вірогідних контурів розвитку карбонатних колекторів.

Детальна комплексна інтерпретація даних геолого-технологічних досліджень, даних ГДС і петрофізики, що дасть змогу не тільки виділити пласти-колектори, але і визначити їх ємнісно-фільтраційні властивості і характер насиченості.

Таким чином, держана принципово нова інформація про внутрішню будову візейської карбонатної “плити”, її перспективність та розвиток колекторів, що дозволить значно підвищити ефективність розвідувального та експлуатаційного буріння.

ВИСНОВКИ

В результаті виконаних досліджень вперше:

- розроблені основні елементи методики прогнозування карбонатних колекторів в умовах ДДЗ на основі динамічного аналізу сейсмічного хвильового поля та комплексної інтерпретації даних сейсморозвідки та промислової геофізики;

- запропонована найбільш доцільна технологічна схема обробки та інтерпретації матеріалів сейсморозвідки та ГДС з метою прогнозування геологічного розрізу;

- вперше за даними ГДС для карбонатних відкладів Селюхівської площі встановлене граничне (критичне) значення величини глинистості, яке складає 22%, при якому порода переходить у клас неколекторів;

- виявлені основні елементи методики прогнозування карбонатних колекторів та технологічна схема робіт по ПГР, які випробувані в реальних умовах Селюхівської площі, доведена їх ефективність, завдяки чому одержана принципово нова інформація про внутрішню будову візейської карбонатної “плити”, її перспективніть та розвиток колекторів;

- встановлена шарувата будова візейської “плити” на ділянці досліджень, причому, перспективність її пов'язується тільки з третьою (нижньою) пачкою вапняків, які в найбільшій мірі піддаються вторинним процесам розущільнення (вилуговуванню гідротермами та критичними глибинними флюїдами). Ця оцінка перспективності повністю узгоджується з даними буріння та ГДС і є новою та більш обґрунтованою в порівнянні з оцінкою, що дана попередніми роботами на основі вивчення товщин карбонатних відкладів по звичайних розрізах СГТ;

- визначено найбільш вірогідний контур розвитку колекторів на ділянці продуктивних свердловин 2, 5 - Селюхівські, розроблена досить логічна гіпотеза їх генезису - вилуговування біогермних вапняків нижньої пачки карбонатної “плити” в зоні аномальної їх тріщинуватості, що утворилась внаслідок значної локальної деформації пластів;

- виділено об'єкти, що представляють інтерес для пошуків пасток ВВ. Вони класифікуються як локальні розущільнені карбонатні тіла. Їх подальше вивчення пов'язується з переобробкою сейсмічних матеріалів та оцінкою їх перспективності бурінням.

Таким чином, за результатами досліджень, будова карбонатної товщі в межах району досліджень, значно складніша, ніж це уявлялось. Його перспективність неоднорідна і зовсім не обов'язково контролюється структурними елементами.

Практичне впровадження проведених досліджень надає можливість:

- обгрунтувати прогноз наявності порід-колекторів, що є важливим чинником при виборі перспективних ділянок для пошуків нафтових та газових покладів;

- обгрунтувати та виділити першочергові напрями та об'єкти проведення пошуково-розвідувальних робіт;

- підвищити геологічну результативність та ефективність геологорозвідувальних робіт.

ГОЛОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В ТАКИХ РОБОТАХ

1. Сабецький В.В., Терехов О.В., Попова Г.А. Необхідність створення та прогноз ефективності використання централізованої нафтогазової геоінформативної системи // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: збірник наукових праць - К.: ТОВ “Карбон-сервіс”, 2004.

2. Сабецький В.В., Попова Г.А. Інтенсивний розвиток інформаційного забезпечення геологорозвідувальних робіт - необхідна умова ефективності нафтогазовидобувної промисловості // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: збірник наукових праць - К.: ТОВ “Карбон-сервіс”, 2005.

3. Сабецький В.В., Попова Г.А., Вітьман О.Л. Підвищення ефективності прогнозування геологічного розрізу за рахунок комплексної інтерпретації даних 3D-сейсморозвідки та ГДС на прикладі Горобцівсько-Відрадненської площі // Геоінформатика - К.: ТОВ “Карбон-сервіс”, 2008. - № 4.

4. Курганський В.М, Попова Г.А. Використання даних сейсморозвідки та ГДС для пошуку перспективних ділянок у відкладах нижнього карбону ДДЗ на прикладі Селюхівської площі // Геоінформатика - К.: ТОВ “Карбон-сервіс”, 2009. - № 4.

5 . Сергій Г.Б., Сабецький В.В., Сисса М.В., Баранова Н.М., Попова Г.А. Розширення можливостей сейсморозвідки при деталізації геологічних моделей родовищ нафти і газу за рахунок використання сучасних комп'ютерних систем // Нафта і газ України. Збірник наукових праць. Матеріали 6-ї Міжнародної науково-практичної конференції „Нафта і газ України”, 2000.

6. Якимчук М.А., Попова Г.А., Слобода О.В. Вивчення тектонічних розломів засобами динамічної обробки сейсмічного хвильового поля // Тези доповідей Міжнародної наукової конференції „Геофізичний моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища”. - Київ, 2000.

7. Попова Г.А. Вивчення та уточнення структури осадового чохла Дніпровсько Донецької западини // Матеріали VIII Міжнародної наукової конференції Моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища. - Київ, 2007.

8. Курганський В.М. Попова Г.А. Пошук та розвідка неантиклінальних пасток у відкладах нижнього карбону ДДЗ на основі комплексування даних сейсморозвідки, ГТІ та ГДС // Матеріали ІХ Міжнародної наукової конференції Моніторинг геологічних процесів. - Київ, 2009.

Размещено на Allbest.ru

...