Выделение карстовых зон методами промысловой геофизики в разрезах Волгоградской области
А. Н. АФРИКЯН, Е. П. ЯРКИНА
В настоящее время обсуждается вопрос о необходимости изучения карстовых зон, которые при благоприятных условиях могут служить резервуаром для крупных залежей нефти и природного газа.
Зоны наиболее интенсивного развития карстогенных процессов в основном приурочены к поверхностям эрозии, обусловленным перерывами в осадконакоплении. Карбонатные породы, как наиболее хрупкие, при подъеме нарушались системой трещин. В трещины проникали поверхностные воды, которые при своем движении растворяли слабоустойчивые породообразующие минералы. Растворение и выщелачивание происходит неравномерно, в результате чего объем и конфигурация пустот резко меняются - от 2-3 мм до нескольких метров. Интенсивнее всего карстовые процессы протекают в верхних, более близких к поверхностям размыва частях карбонатных толщ. Но часто они проникают глубоко.
Карстовые зоны осложняют бурение скважин (провалы инструмента, частичные или полные поглощения бурового раствора). Обычные геологические методы изучения коллекторов на образцах породы в данных условиях мало эффективны. Небольшие кусочки керна, поднятые из наиболее плотных прослоев, не могут характеризовать коллекторских свойств пласта в целом. Наиболее приемлемы геофизические методы исследования скважин.
В.Н. Дахнов (Дахнов В.Н., Галимов Э.М. О карстовом типе пористости продуктивных карбонатных отложений. Геология нефти и газа, 1960, № 2.) поднимает вопрос о возможности выделения закарстованных зон промыслово-геофизическими методами. Из существующих методов исследования скважин он рекомендует использовать методы микрозондирования в различных модификациях, микрокавернометрии, рассеянного гамма-излучения, ультразвуковой метод и особенно продолжительность проходки, а также термометрию. В связи с этим в настоящей статье дается геофизическая характеристика карстовых зон, выделяемых в разрезах Волгоградской области.
Кавернозность с развитием карстовых зон в рассматриваемой области наблюдается в отложениях намюрского яруса, которые в башкирское время выводились на поверхность и регионально размыты. Во вскрытых разрезах из намюрского яруса сохранился лишь протвинский горизонт.
На Верховской площади по геологическим данным эта часть разреза сложена органогенно-обломочными участками перекристаллизованными, участками окремнелыми, кавернозными известняками. Внутренность каверн частично покрыта кристаллами кальцита. Коллекторские свойства пласта по данным исследования керна невысокие: пористость Кп = 5-15%, газопроницаемость меньше 5 миллидарси.
В то же время бурение в этих интервалах осложнялось - в ряде скважин наблюдались провалы инструмента, поглощение бурового раствора. В скв. 12 из-за полного поглощения и затем из-за открытого газового фонтана было прекращено бурение и геофизические исследования не производились. В скв. 11 из протвинского горизонта отбирали керн, однако из интервалов 778- 786 и 786 - 797 м керн не поднят.
Все эти факты свидетельствовали о наличии карстовых зон в этих отложениях.
По данным геофизических исследований в кровле протвинского горизонта (804- 811 м) выделяется пачка 1 (рис. 1), имеющая своеобразную характеристику. Прежде всего весь рассматриваемый интервал является коллектором, о чем свидетельствуют низкие значения ПС и наличие глинистой корочки, отмечаемой на диаграммах микрозондов и каверномера. По этим признакам выделяемая пачка четко прослеживается по всей площади.
По коллекторским свойствам пачка 1 неоднородна. Верхняя часть разреза (интервал 804-808 м) представлена известняками аномально низкого сопротивления (до 10 омм), в то время как сопротивление вмещающих пород - от 40 до 250 ом м. По данным НГМ и электрометрии пористость этого интервала около 22%.
Высокопористые пропластки низкого удельного сопротивления распространены по всей площади. Они отмечены в 25 скважинах на глубинах от 750 до 877 м, мощностью от 2 до 8 м.
Низкие сопротивления, как правило, приурочены к кровле горизонта, но в четырех скважинах они располагаются в средней части пачки 1.
Распределение рассматриваемых участков по площади можно проследить по блок-схеме (рис. 2), на которой на фоне структурного плана линиями изопахит выделены участки без высокопористых интервалов, мощностью до 5 м и более. По отдельным наиболее характерным скважинам приведены диаграммы ПС и стандартного потенциал-зонда, на которых штриховкой даны низкоомные интервалы.
Наибольшие мощности (от 5 до 9 м) наблюдаются в юго-восточной части структуры в районе скв. 9, 57, 5 и 25. Мощность 5 м и выше отмечается также на северо- восточном участке площади в районе скв. 18 и 19, а также в скв. 10 (юго-западная периклиналь).
В районе скв. 16, 67 и 50, 54, 22 (присводовая часть структуры), в скв. 20 (западное крыло) и в скв. 1 (восточное крыло) интервалы низких сопротивлений отсутствуют.
Наличие отложений с высокой пористостью и неравномерное их распределение по площади, позволяют отнести данную толщину к коллектору кавернозного (карстового) типа.
Необходимо отметить, что в таких условиях величина сопротивления не всегда отражает продуктивность отложений. Так, в скв. 20 и 1, расположенных заведомо за контуром продуктивности, отложения имеют высокое сопротивление. А в ряде скважин, которые продуктивны и дают большие промышленные притоки газа (скв. 25, 26, 53, 52, 24 и т, д.), карстовая зона характеризуется низкими удельными сопротивлениями (2-8 ом м). Причем зона проникновения в этих отложениях относительно неглубокая и на кривой стандартного потенциал-зонда В2,5А0,5М кажущиеся сопротивления остаются низкими.
Отложения с аналогичной характеристикой встречаются и на других площадях.
Так, на Северо-Дорожкинской площади отложения воронежского горизонта по данным геофизических исследований в основном проницаемые, с отдельными уплотненными пропластками. Низкоомные участки, соответствующие высокопористым разностям на диаграмме каверномера отмечаются неравномерным уменьшением диаметра скважины. Для этих отложений характерна плохая воспроизводимость диаграмм микрозондов. Если для всего разреза при вторичном замере кривая микроградиент-зонда повторяется, то в отложениях воронежского горизонта наблюдаются отдельные резкие расхождения в конфигурации кривой сопротивления.
По аналогии с Верховской площадью, а также по данным небольшого количества имеющегося кернового материала, эти отложения можно считать кавернозными с развитием карстовых зон.
Таким образом, в разрезах Волгоградской области в толщах карбонатных отложений карбона и девона выделяются интервалы с развитыми карстовыми зонами. По материалам геофизических исследований эти зоны характеризуются:
а) высокими значениями пористости, отмечаемыми как по электрометрии, так и по НГМ;
б) низкими удельными сопротивлениями, которые выдерживаются даже на диаграммах стандартных зондов;
в) резкой изменчивостью коллекторских свойств по площади и по разрезу.
Дополнительным критерием для выделения карстовых зон может служить плохое повторение кривых микрозондов и неравномерное уменьшение диаметра скважины, отмечаемое по каверномеру. Карстовые зоны, как правило, приурочены к интервалам с пониженными значениями ПС.
МИНХ и ГП им. Губкина, ВНИИНГ
Рис. 1. Геофизическая характеристика карстовой зоны. Верховская площадь, скв. 52.
Рис. 2. Схема распределения карстовых зон по Верховской площади.
1 - числитель - номер скважины, знаменатель - мощность карстовой зоны; 2 - скважины, давшие при опробовании газ; 3 -изогипсы по кровле протвинского горизонта; 4 - контур газоносности; 5 - линии изопахит карстовой зоны.