Прогноз зоны развития верхнеюрского пласта Ю₁ᶾ в пределах южной периклинали Каймысовского свода по данным атрибутного анализа сейсморазведки 3D

Во введении обсуждается актуальность работы, изученность объекта исследований, цели и задачи, научная новизна, научная и практическая значимость диссертации. Выполнен литературный обзор проблемы про- гнозирования коллекторов рассматриваемого района.
В первой главе рассмотрены вопросы стратиграфии и тектоники при- менительно к району и объекту исследования.
Во второй главе рассмотрено строение объекта исследования. При- ведена литолого-седиментационная характеристика пласта Ю13, представ- лены результаты гранулометрического анализа, выполнено разделение
территории по типу разреза пласта Ю13 в рамках электрофациального ана- лиза, осуществлено обоснование концептуальной модели формирования пласта Ю13.
В третьей главе изучены предпосылки формирования аномалий вол- нового поля в верхнеюрском интервале разреза с помощью исследования упругих характеристик пород. Выполнены и приведены результаты сей- смогеологического моделирования, сейсмофациального и атрибутного анализа.
В четвертой главе проведена геологическая интерпретация выявлен- ных на сейсмических атрибутах аномалий волнового поля.
В пятой главе выполнено построение трехмерной фациальной мо- дели исследуемой территории с использованием данных по скважинам и материалов сейсморазведки 3D.
В заключении сформулированы итоги проведенных автором иссле- дований.
Диссертация выполнена в институте АО «ТомскНИПИнефть» и Национальном исследовательском Томском политехническом универси- тете под научным руководством профессора, доктора геолого-минералоги- ческих наук Белозерова Владимира Борисовича, которому автор выражает благодарность и признательность. Автор признателен компании АО «Томскнефть» ВНК и лично Захарову С.В., Денисову Н.В. за возможность использования геолого-геофизических материалов. Автор также выражает особую благодарность Кравченко Г.Г. и Чесалову А.В. за научное консуль- тирование и ценные советы на всех этапах подготовки работы, а также Мо- лодых П.В., Голященко А.В., Гладилину С.А., Надеину С.М., за поддержку коллективу отдела сейсморазведочных работ УРГиГРР АО «ТомскНИ- ПИнефть».
ПОЛОЖЕНИЕ 1. Проведенные геолого-геофизические исследо- вания свидетельствуют о формировании пласта Ю13 в условиях дельты.
Выявление фациальных типов отложений, их локализация в про- странстве, уточнение зон распространения литологической неоднородно- сти и обоснование перспективных объектов для поиска углеводородов, яв- ляется необходимым этапом эффективной разработки месторождений нефти и газа. Знание обстановок осадконакопления имеет большое значе- ние для любых последующих исследований по прогнозированию нефте- перспективных зон.
В результате литолого-седиментологических исследований керна в скважинах, были выявлены характерные признаки осадков для восточной и западной частей исследуемой территории. В результате анализа керна в
скважине 55, расположенной в восточной части участка исследований, было обнаружено, что нижняя часть пласта формировалась в обстановке субаквальной части дельты, а верхняя часть в субаэральной части дельто- вой равнины. Осадки накапливались в типичных для данных типов обста- новок условиях: русел дельтовых рукавов, конусов прорыва, прирусловых валов, межрусловых маршей (рисунок 2).
Рисунок 2 – Геолого-геофизическая характеристика разреза по скважине Моисеевская 55
Выполненные литолого-седиментологические исследования керна в скважинах, расположенных в западной части территории, позволили сде- лать вывод, что нижняя часть пласта была сформирована в условиях кону-
сов выноса дельтовых рукавов. Вверх по разрезу отложения дельтовых ко- нусов выноса сменяются отложениями барьерного побережья. Отложения баров нижнего пляжа сложены мелкозернистым песчаником и являются наиболее перспективными в плане фильтрационно-емкостных свойств коллекторов.
Распределение фаций в восточной части площади показывает, что по- роды формировались в обстановках дельтового комплекса с присутствием дельтовых рукавов. При определении по керну обстановок седиментации в западной части площади, также отмечены признаки дельтового ком- плекса, с последующим усилением влияния мелководно-морского режима. В ходе исследования обнаружена тенденция смены субконтинентальных обстановок формирования пласта Ю13 – мелководно-морскими. Дельтовые отложения характеризуются переходными фациями, которые формиру- ются на границе континентальной и морской обстановок седиментации.
Одним из методов фациальной диагностики терригенных отложений был предусмотрен анализ гранулометрических исследований по результа- там которых были построены динамогенетические диаграммы Г.Ф. Рож- кова, Р. Пассеги и привлечены обобщения по генетической принадлежно- сти осадков Фюхтбауэра и Мюллера. Несмотря на различный подход к определению условий седиментации, результаты, полученные на двух диа- граммах для водной среды седиментации, и обобщениях Фюхтбауэра и Мюллера оказались во многом сходными и соответствуют результатам се- диментационного анализа керна.
Для определения площадного распространения фации был выполнен электрофациальный анализ по данным нормированного каротажа самопро- извольной поляризации (αПС). Особенности литологического строения и фильтрационно-емкостной неоднородности пласта, изученные по резуль- татам разведочного и эксплуатационного бурения, а также седиментологи- ческие исследования керна ряда скважин, позволили выделить на исследу- емой территории по данным каротажа αПС 5 типов разреза (рисунок 3). К наиболее перспективным в плане емкости коллекторов относятся 2, 4 и 5 типы разрезов.
Повышение эффективности разведки и разработки залежей углеводо- родов в терригенных коллекторах на основе совместного использования седиментационной модели продуктивного резервуара и электрофациаль- ного анализа осадочной толщи предусматривает подбор наиболее опти- мальной седиментационной модели из числа выделяемых в изучаемой фа- циальной группе пород, удовлетворяющей наблюдаемому пространствен- ному распределению электрофаций по скважинам (Белозеров В.Б).
Опираясь на проведенные исследования, можно утверждать, что в во- сточной части территории осадки формировались в субконтинентальном
режиме, в западной части осадконакопление проходило в режиме близком к мелководно-морскому.
Рисунок 3 – Типы разрезов пласта Ю13
Вывод, подтверждающий первое научное положение: текстурно- структурные особенности пород свидетельствуют о том, что породы формировались, в период регрессии бассейна: выноса песчаного матери- ала дельтовыми рукавами с последующей волновой переработкой ма- териала в условиях барьерного побережья.
ПОЛОЖЕНИЕ 2 Основные фациальные обстановки пласта Ю13 фиксируются сейсмическими атрибутами: амплитудными, частот- ными, фазовыми, объективность использования которых подтвержда- ется результатами двухмерного сейсмогеологического моделирова- ния.
В рамках исследования были проанализированы результаты измере- ний скоростных характеристик на керне. Зависимость акустического импе- данса и коэффициента пористости по образцам, отобранным в интервале пласта Ю13, представлены на рисунке 4. Можно отметить на графике, как характерные для западной части территории отложения баров нижнего пляжа и конусов выноса дельтовых рукавов, составляют единый тренд. В свою очередь высокоемкие коллектора баров нижнего пляжа характеризу- ются пониженными значениями акустического импеданса. Породы восточ- ной части территории, сформированные в условиях дельтовых рукавов, от- личаются от пород западной части по наклону тренда, и характеризуются повышенным значением акустического импеданса. Повышенные значения акустической жесткости пород восточной части связаны со сменой обста- новок осадконакопления, которые повлияли на увеличение общей карбо- натизации.
Отложения дельтовой равнины вскрыты скважиной, расположенной в центральной части территории. В данных отложениях присутствуют фа- циальные признаки пород типичных как для восточной, так и для западной части.
С целью оценки влияния особенностей литологии пласта Ю13 на вол- новую картину, было выполнено сейсмогеологическое моделирование. В результате проведенного анализа керна и обобщённых скоростных харак- теристик пород юрского и нижнемелового разреза по данным акустиче- ского каротажа, составлена таблица значений пластовых скоростей наибо- лее распространённых литологических разностей, участвующих при по- строении двухмерных сейсмогеологических моделей верхнеюрского ин- тервала разреза (таблица 1).
Рисунок 4 – Зависимость акустического импеданса от коэффициента по- ристости для разных обстановок осадконакопления песчаников пласта Ю13 (скважины 637, 589, 17, 25. по керну)
Таблица 1 – Значения пластовых скоростей пород участвующих в постро- ении моделей верхнеюрского разреза
Литологическая характеристика породы
скорость (м/сек)
1 породы низов куломзинской свиты 3600
2 битуминозный аргиллит баженовской свиты 2970
3 аргиллиты горизонта Ю1 3900
4 алевролиты горизонта Ю1 4000
5 песчаник горизонта Ю1 4100
6 песчаник карбонатизированный горизонта Ю1 4800
7 уголь 2750
8 аргиллиты нижневасюганской подсвиты 3850
На построенном синтетическом сейсмическом разрезе через сква- жины 22Р-21Р-25Р-6Р-4Р-9Р, можно выделить следующие сейсмические реперы и их стратиграфические аналоги: IIa – подошва баженовской свиты, У1 – угольный пласт васюганской свиты, У2 – угли верхней части тюменской свиты (рисунок 5). На модельном сейсмическом разрезе можно выделить 4 типа рисунка волнового поля.
12

Первый тип рисунка характерен для западной части территории. В ка- честве факторов осложняющих сейсмическую запись, здесь могут высту- пать высокоскоростные карбонатизированные прослои в толще аргилли- тов баженовской свиты. На рисунке 5а можно наблюдать раздвоение верх- ней положительной фазы и уменьшение амплитуды отрицательной фазы ниже репера IIa. Для определения влияния плотных прослоев на область интереса, связанную с интервалом между реперами У1 и У2, карбонатизи- рованные прослои были исключены из модели (рисунок 5б). Ниже репера У1 характер записи не изменился. Появление дополнительного положи- тельного экстремума в интервале У1-У2 связано с перепадом скоростей на границе песчаных пород подугольной толщи (пласт Ю13) и алевролито- глинистых пород нижневасюганской подсвиты. Этот тип волнового поля соответствует 4 и 5 типам разреза, выделенным в результате электрофаци- ального анализа по скважинам.
Второй тип рисунка характерен для центральной и восточной части территории. Отсутствие дополнительной положительной фазы под репе- ром У1 связано с отсутствием песчаного пласта Ю13 достаточной мощно- сти, способного сформировать самостоятельное отражение. Данный тип волнового поля соответствует 3 типу разреза, выделенному по скважин- ным данным.
Третий тип рисунка аналогично первому, характеризуется появле- нием дополнительной фазы. Амплитуда фазы зависит от мощности песча- ных пород пласта Ю13. На рисунке 5 дополнительная фаза с максимальной амплитудой отмечается в скважине 4Р, которая вскрыла разрез с увеличен- ной мощностью песчаников пласта Ю13 (17,5 м). Третий тип рисунка вол- нового поля соответствует 2 типу разреза, выделенному в результате элек- трофациального анализа, в восточной части территории.
Четвертый тип рисунка. Отличие от 2 типа рисунка заключается в фазе, связанной с репером У1, которая характеризуется большей мощно- стью и меньшей амплитудой. Данный тип рисунка волнового поля соот- ветствует 1 типу разреза, выделенному по скважинным данным в восточ- ной части территории.
В результате сейсмического моделирования, можно отметить, что наиболее перспективные в плане емкости коллекторов типы разреза пласта 2, 4 и 5, характеризуются на синтетических временных разрезах появле- нием дополнительной фазы в интервале У1-У2. Несмотря на отсутствие значительной дифференциации скоростей в песчаниках пласта Ю13 (4100 м/с) и аргиллитах нижневасюганской подсвиты (3850 м/с), аномалии в вол- новом поле могут формироваться за счет значительного увеличения мощ- ности песчаника в подугольной пачке. Для восточной части территории (тип рисунка волнового поля 3) увеличение мощности песчаников пласта
Ю13 связано с развитием фаций русел дельтовых рукавов, для западной ча- сти (тип рисунка волнового поля 1) с конусами выноса дельтовых рукавов и отложениями барьерного побережья.
Рисунок 5 – Результат сейсмического моделирования по направлению за- пад-восток, а) с наличием карбонатизированных прослоев в интервале ба- женовской свиты в скважинах 21Р, 22Р б) с исключением из модели кар- бонатизированных прослоев в интервале баженовской свиты в скважинах 21Р, 22Р
По сейсморазведочным данным 3D был оценен частотный спектр в интервале, который включает исследуемые отложения верхневасюганской подсвиты. Запись, которая несет в себе максимум полезной информации, находится в частотном диапазоне от 12 до 48 Гц. Учитывая скорости про- бега продольных волн в интервале исследуемых пород, можно оценить
вертикальную разрешающую способность сейсморазведки на данной тер- ритории. По данным сейсмокаротажа 4 скважин было определено, что ско- рость продольных волн в интервале верхней юры составляет 2513 м/с. Зная значения скорости пробега волны и частоты в интервале верхнеюрских по- род, были посчитаны преобладающие длины продольных волн на исследу- емой территории по формуле (1).
λ=V/ƒ, (1) где λ – длина волны, м/с;
V – скорость волны, м; ƒ – частота, Гц.
Полученные в результате расчета значения длин волн для верхней юры находятся в пределах от 52 до 210 метров. Среднее значение длин волн составляет 66 м исходя из значения скорости (2513 м/с) и доминант- ной частоты, которая была оценена по всей площади исследования (38 Гц). Вертикальная разрешающая способность сейсморазведки согласно крите- рию Релея, равна четверти длины волны, по критерию Вайдеса одной вось- мой длины волны. На диаграмму (рисунок 6) вынесены наиболее перспек- тивные фации в плане емкости коллекторов.
Рисунок 6 – Диаграмма рассчитанного среднего значения длины волны
В результате, можно утверждать, что в волновом поле будет отражено распространение типа разреза 2 с преобладающими фациями русел дель- товых рукавов (среднее значение толщины 14,5 м). Вероятно, получит от- ражение в волновом поле фация конусов выноса дельтовых рукавов, кото- рая входит в 4, 5 тип разреза (среднее значение толщины 9 м). С малой долей вероятности, в волновом поле обозначится фация баров пляжа, ко- торая также входит в 4, 5 тип разреза (среднее значение толщины 6 м). Воз- можно появление фации баров малой толщины в диапазоне более высоких частот.
Вывод, подтверждающий второе научное положение: Опираясь на результаты акустических исследований керна, двухмерное сейсмиче- ское моделирование, оценки преобладающих длин волн, можно утвер- ждать, что основные фациальные обстановки пласта Ю13 будут выде- ляться в полях сейсмических атрибутов.
ПОЛОЖЕНИЕ 3 Использование данных атрибутного анализа сейсморазведки 3D в комплексе с результатами анализа керна и ГИС позволяют выполнить достоверное построение трехмерной фациаль- ной модели пласта Ю13 в межскважинном пространстве.
Применительно к территории исследования, прогнозирование неод- нородной геологической среды только по скважинным данным носит субъ- ективный характер. Это связано с недостаточным количеством скважин и их неравномерным распределением по площади. В этом случае интерпре- тация геологического разреза без привлечения данных сейсморазведки 3D не обоснована. Считается, что изменчивость геологической среды находит свое отражение в волновом сейсмическом поле, а поскольку оно непре- рывно, то является хорошим инструментом для прогнозирования про- странственного положения геологических неоднородностей в межсква- жинном пространстве.
Литолого-фациальное районирование и прогнозирование интервалов разреза в пределах исследуемых территорий, является одним из направле- ний использования атрибутов сейсмической записи. В ходе диссертацион- ной работы была выполнена интерпретация карт сейсмофаций и сейсмиче- ских атрибутов в верхнеюрском интервале разреза. Опираясь на подобран- ную концептуальную модель и полученные карты сейсмических атрибу- тов, появилась возможность определить границы и характер распростране- ние фаций пласта в плане.
Для восточной и южной части территории была закартирована анома- лия, связанная с результатом деятельности небольших по мощности (3-5 м) дельтовых рукавов разных циклов седиментации, песчаные отмели ко- торых, в случае наложения друг на друга представляют относительно мощ- ный (17 м) коллектор. Прогнозирование распространения песчаных тел, связанных с каждым циклом в отдельности затруднительно ввиду разре- шающей способности сейсморазведки. В волновом поле мы видим общий результат деятельности дельтовых рукавов, представленный поясом ме- андрирования (рисунок 7).
Для западной части рассматриваемой территории были закартиро- ваны аномалии типа «конуса выноса» и аномалии в виде полос северо-во- сточного простирания. Согласно принятой концептуальной модели, ниж- няя часть пласта Ю13 в западной части, формировалась в условиях конусов
выноса дельтовых рукавов. Полученная картина по результатам атрибут- ного анализа подтверждает концептуальную модель и позволяет на каче- ственном уровне оценить распространение в плане конусов выноса дель- товых рукавов.
Рисунок 7 – Выделение сейсмообраза «пояса меандрирования дель- товых рукавов» а) горизонтальный срез по палеокубу б) палеосхема кор-
реляции пласта Ю13 17

Верхняя часть пласта Ю13 формировалась в условиях барьерного по- бережья. Направление аномалий в виде полос отражают строение барьер- ного побережья. Отсутствие аномалий на востоке, северо-востоке предпо- лагает смену обстановок пляжа. Эта граница совпадает со сменой сейсмо- фаций, и сменой динамических характеристик на картах некоторых сей- смических атрибутов. Одна из полосообразных аномалий располагается вблизи ряда эксплуатационных скважин, в которых верхняя часть пласта Ю13 представляет высокопроницаемую пачку (проницаемость более 1 Дарси). Данные аномалии вероятнее всего связаны с баровыми телами.
При построении трехмерной фациальной модели использовалась вся полученная в результате исследования геолого-геофизическая информа- ция: фации концептуальной модели, цикличность накопления осадков пла- ста Ю13, анализ сейсмических атрибутов для определения распространения в межскважинном пространстве геологических особенностей пласта.
При моделировании было принято решение разделить стратиграфи- ческий объем пласта Ю13 на 5 интервалов (толщ) соответствующих циклам осадконакопления.
Самый ранний этап осадконакопления пласта Ю13 связан с началь- ным этапом регрессии, деятельность которой в первую очередь проявилась на восточной части исследуемой территории. В результате снижения уровня моря, в восточной части рассматриваемой территории получили развитие дельтовые каналы. В западной части площади преобладали мор- ские отложения.
Второй этап характеризуется продолжающейся регрессией по направ- лению восток-запад, юго-восток – северо-запад. В восточной и южной ча- стях территории максимальное развитие получили русловые отложения дельтовых рукавов (рисунок 8). В пределах пояса меандрирования рукавов, в некоторых скважинах, можно наблюдать увеличение песчаной фракции. Латерально замещающими породами песчаных отложений основных дель- товых каналов, послужили песчано-глинистые осадки субаэральной части дельтовой равнины: межрусловых маршей, конусов прорыва, второстепен- ных дельтовых каналов. Простирание пояса меандрирования и его размеры были определены по результатам анализа сейсмических атрибутов. В за- падной части территории этап представлен песчано-глинистыми отложе- ниями ранней стадии выдвижения дельты. Песчаные отложения формиро- вались в условиях конусов выноса дельтовых рукавов.
Третий этап осадконакопления характеризуется продолжением ре- грессии. В восточной и южной частях территории, по-прежнему развиты отложения дельтовых рукавов в пределах субаэральной части дельтовой равнины.
Рисунок 8 – Модель цикла осадконакопления 2 согласно структурному плану
В западной части территории происходит обмеление бассейна, что способствовало формированию регрессивных прибрежно-морских песча- ников покровного типа осложненных конусами выноса дельтовых рукавов. Низкая гидродинамика морского бассейна и большое количество посту- пившего обломочного материала предопределили слабую переработку осадков. Граница между регрессивными песчаными отложениями при- брежной части моря и глинистыми отложениями надводной дельтовой рав- нины была определена по картам сейсмофаций и сейсмических атрибутов.
Во время четвертого цикла регрессия приближается к максимуму. В восточной и южной частях господствует режим близкий субконтиненталь- ному. В западной части происходит обмеление бассейна. Преобладают волновые процессы, что способствует гидродинамической переработке песчаных осадков. В пределах покровных регрессивных песчаников фор- мируются линейно вытянутые зоны «барового» типа, где кровельная часть за счёт их гидродинамической проработки в зоне пляжа обладает значи- тельной степенью сортировки терригенного материала и высокими коллек- торскими свойствами. Линия замещения прибрежно-морских регрессив- ных песчаников глинистыми отложениями надводной части дельты была выделена по результатам интерпретации карт сейсмических атрибутов, в том числе спектральной декомпозиции.
Во время пятого цикла регрессия достигла максимума. На всей иссле- дуемой территории установился субконтинентальный режим. Формиру- ются осадки характерные для приморского болота, которые в дальнейшем были преобразованы в уголь.
Вывод, подтверждающий третье научное положение: использова- ние сейсмических атрибутов позволяет определять границы фациаль- ных обстановок в межскважинном пространстве, тем самым повы- шая качество трехмерных моделей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе диссертационной работы получены следующие результаты:
 На основе литолого-седиментологического анализа установлено, что породы пласта Ю13 сформировались в условиях дельтового комплекса, испытывающего влияние волновой переработки осадков.
 С помощью электрофациального анализа выполнено разделение территории по типу разреза. Определены наиболее перспективные типы разреза.
 В результате анализа акустических исследований на керне и каро- тажных диаграмм, выявлено различие упругих свойств для восточной и за- падной части территории, которое связано с повышенной карбонатизацией пород в восточной части.
 Анализ результатов сейсмогеологического моделирования и оценка разрешающей способности сейсморазведки показали, что основные перспективные фации русел дельтовых рукавов, конусов выноса, баров, будут отображаться в полях сейсмических атрибутов.
 В результате интерпретации атрибутов сейсмической записи опре- делено пространственное положение пояса меандрирования дельтовых ру- кавов, граница между песчаными отложениями конусов выноса дельты и песчано-глинистыми отложениями субаэральной части дельтовой рав- нины, граница отложений пляжа. Полученные результаты послужили ос- новой для построения трехмерной фациальной модели исследуемой терри- тории.
 Полученные результаты о пространственном положении и разме- рах наиболее перспективных песчаных тел позволят минимизировать риски при размещении разведочных и эксплуатационных скважин.
Перспективы дальнейшего развития выполненных исследова- ний: предложенная в диссертационной работе методика, отработанная на территории исследования, как полигоне, может быть использована и на других лицензионных участках в Томской области где встречаются подоб- ные обстановки седиментации, а также на территории ХМАО при поисках и разведке залежей на палеограничных участках суша-море, где имеют ме- сто сходные фациальные переходы (например, пласты Ю2, Ю3, Ю4 Широт- ного Приобья).