К оглавлению журнала

 

УДК 552578 2061 4001 5(47046)

©Коллектив авторов,1990

Зональность емкостных свойств коллекторов Астраханского месторождения

П.Г. ГИЛЬБЕРШТЕЙН, С.А. КАПЛАН, Е.С. МАКУРКИН, В.С. ПОЧТОВИК, Е.А. ГАЛАГАН (ВНИИгеоинформсистем), В.С. СЛАВКИН (ВНИГНИ), Г.Н. ИВАНОВ, А.Д. КУРЫШЕВ (Нижневолжскгеология)

Информация об изменчивости ФЕС газонасыщенной толщи Астраханского серогазоконденсатного месторождения (АСГКМ), полученная в процессе глубокого бурения, имеет дискретный характер ввиду большой площади месторождения, относительно малой плотности сети разведочных и неравномерности размещения эксплуатационных скважин, сконцентрированных на опытном участке. Вследствие этого для надежного обоснования геологической модели месторождения, достоверной оценки его запасов и рациональной подготовки к разработке возникла необходимость изучить пространственные закономерности распределения ФЕС подсолевых отложений АСГКМ. Эта задача принципиально может быть решена путем комплексной интерпретации полученных на завершающей стадии разведки АСГКМ материалов бурения и ГИС как разведочных, так и эксплуатационных скважин, а также детализационной сейсморазведки, ГИС и глубокого бурения [2].

Результаты прогноза представлены: 1) картами районирования (зональности) АСГКМ, отражающими распределение на площади месторождения продуктивных отложений, характеризуемых основными типами разрезов глубоких скважин и качеством ФЕС коллекторов; 2) псевдоакустическими сечениями продуктивных отложений вдоль главных осей месторождения.

Литолого-фациальный анализ отложений продуктивной толщи АСГКМ по данным бурения позволил установить следующие основные черты ее строения.

1. Продуктивная толща сложена разнообразными органогенными известняками среднебашкирского возраста, относящимися к трем горизонтам: краснополянскому, северо-кельтменскому и прикамскому. Разнообразие типов известняков (от волноприбойно-обломочных до волноприбойно-иловых) связано с частой сменой условий осадконакопления в пределах мелководного шельфа. Это обусловило возникновение разноструктурных, иногда биогермных разностей, имеющих сложное сочетание в разрезе и по площади.

2. Дифференциация условий осадконакопления проявилась преимущественно в течение северо-кельтменского и прикамского времени, когда существовали ограниченные зоны крайнего мелководья в северной и северо-восточной частях АСГКМ и относительно стабильного склона, получившего широкое развитие в южной части площади. Для предшествовавшего краснополянского времени характерны условия стабильного относительного глубоководья.

3. Общей чертой башкирских известняков является низкое содержание терригенных примесей, что обусловило возможность высокоточной и надежной оценки их пористости по акустическим характеристикам.

4. В верхней части отложений северо-кельтменского и в низах прикамского горизонтов практически во всех скважинах месторождения выделяются совокупности прослоев с наилучшими коллекторскими свойствами, представленные пачками 6, 8, 9, которые составляют до 30 % общей и не менее 50 % эффективной толщины продуктивных отложений.

Указанные особенности строения башкирских отложений создали предпосылки для изучения зональности их ФЕС комплексом методов ГИС (АК, ГГКП) и сейсморазведки. Так, для анализа изменений условий осадконакопления коллекторов по данным АК предложен критерий [2], представляющий собой линейную емкость среднего пласта-коллектора (Р): P=kпh. Здесь kп и h –соответственно пористость и толщина пласта, которые оцениваются по эффективной сейсмической модели (ЭСМ), полученной в результате интегрирования данных АК. Геологическая информативность этого критерия обусловлена проявлением в kп первичной текстуры породы и отчасти вторичных процессов, а в h – условий седиментации, на повышение стабильности которых косвенно указывает увеличение h. Поэтому наибольшие значения Р, существенно превышающие средние для исследуемой породы, свидетельствуют о благоприятных условиях формирования коллекторов. Анализ гистограммы значений Р (рис. 1, а), полученных для ЭСМ по 41 разведочной и эксплуатационной глубокой скважине, свидетельствует о бимодальном распределении этого параметра, отражающем неоднородность условий седиментации. Моды Р приурочены к значениям 0,25–0,33 и 0,52–0,59, что позволяет выделить три класса ЭСМ.

Первый класс ЭСМ с Р>0,5 характеризует зону относительно стабильного склона с режимом компенсированного осадконакопления и наиболее благоприятными условиями для формирования пород-коллекторов.

Третий класс ЭСМ с Р<0,35 соответствует зоне крайнего мелководья, отличающейся главным образом сокращенной средней толщиной пластов-коллекторов. Эта закономерность может быть обусловлена эффектами частичного размыва осадков, а также некоторым уменьшением их пористости.

Второй класс ЭСМ с 0,35<=Р<=0,5 является переходным. Отметим относительно меньшую представительность данных первого класса, определяемых только по разведочным скважинам, тогда как второй и третий классы дополнительно включают информацию, полученную при эксплуатационном бурении, которое сосредоточено на участке опытной эксплуатации.

Установленное по скважинам практически двукратное изменение критерия Р в пределах месторождения проявляется в форме записи опорного подсолевого отражения – волнового пакета 1П, в той его части, которая связана с башкирскими отложениями. Интерференционные особенности этой области пакета 1П зависят от скоростной характеристики и временной толщины среднего пласта-коллектора, т. е. от обоих составляющих критерия P: kп и h. He меньшее влияние на форму записи рассматриваемого интервала опорного отражения должно оказывать наличие пачек высокоемких коллекторов. Это пачки 6, 8, 9, представляющие собой последовательность наименее жестких и близкорасположенных слоев ЭСМ, общая толщина которых составляет 30 м при средней пластовой скорости отраженной волны vпл около 5 км/с.

Анализ гистограммы (рис. 1, б) значений vпл построенной для той же совокупности ЭСМ из 41 глубокой скважины, свидетельствует о латеральной неоднородности рассматриваемого интервала геологического разреза, проявляющегося подобно Р в бимодальности распределения параметра vпл Его моды приурочены к интервалам значений vпл 4,88–4,98 и 5,07–5,17 км/с. Использование vпл в качестве критерия при классификации пачек высокоемких коллекторов позволило подразделить ЭСМ на три типа разреза, характеризующихся улучшенными (vпл<5 км/с; Кп>11,5 %), средними (5<vпл<5,25 км/с, 8<Кп<11.5%) и ухудшенными (vпл>5,25 км/с, Кп<8 %) коллекторскими свойствами.

В пределах левобережной части месторождения, 6 пачках 6, 8, 9 можно проследить закономерное изменение свойств коллекторских пород и зональность условий седиментации.

Таким образом, первый этап интегрированного анализа позволил: 1) на основе данных ГИС установить принципиальную неоднородность башкирских отложений в пределах месторождения; 2) сформулировать два критерия (Р и vпл) , эффективность использования которых при комплексной интерпретации с целью прогноза неоднородности продуктивной толщи рассмотрена ниже.

Распределение по месторождению выявленных неоднородностей изучено на втором этапе по данным сейсморазведки (600 км профилей) средствами автоматизированной системы интерпретации ИДС “Залежь”. Последняя, как известно, осуществляет классификацию наблюдаемой на временных разрезах формы записи заданного волнового пакета на основе результатов обучения по эталонным трассам, выбранным в непосредственной окрестности глубоких скважин, т. е. в условиях известных ЭСМ. В качестве эталонов выбраны ЭСМ скв. 5, 8, 16, 25, 26, 32, 37, 45, отражающие характерные особенности всех выявленных на первом этапе зон седиментации и типов геологического разреза пачек высокоемких коллекторов, Формальное условие надежности классификации определяется отнесением трасс к эталонам с вероятностью в среднем 0,8 и выше, отсутствием невязок классов на пересечениях профилей, а также использованием альтернативных комбинаций эталонов.

Прежде чем приступить к интерпретации результатов классификации необходимо оценить их достоверность. Для этого рассмотрим данные контрольных скважин (таблица), не использованных при обучении, либо пробуренных позже распознавания, проведенного по сейсморазведочным профилям.

Из таблицы следует, что пять контрольных скважин обеспечивают проверку правильности прогноза всех выделенных типов разреза АСГКМ, причем зона распространения первого, наиболее благоприятного для формирования высокоемких коллекторов типа разреза проверяется тремя скважинами. Контрольные данные подтверждают достоверность прогнозирования по параметру Р различных условий седиментации, соответствующих I, II и III типам исследуемого геологического разреза.

Третий, завершающий этап интегрированного анализа – геологическая интерпретация результатов классификации по критериям Р и vпл. Она состояла в объединении по площади выделенных на сейсмических профилях классов сейсмической записи в соответствии с граничными значениями критериев, установленных для рассматриваемых выше типов ЭСМ. Карта прогноза зон седиментации продуктивных отложений левобережной части АСГКМ представлена на рис. 2. Ее анализ показывает, что выделенные по параметру Р зоны имеют сложные контуры и преимущественно ориентированы в направлении северо-запад – юго-запад, совпадающем с общим простиранием складки Астраханского свода. Наибольшее распространение по площади (45 %) имеет зона стабильного склона (класс P-I, ЭСМ скв. 5, 26, 37, 45), являющаяся наиболее благоприятной для образования пластов-коллекторов большей толщины. Эта зона занимает центральную, крайнюю западную и юго-восточную части изучаемой площади. С севера и отчасти с запада и востока она последовательно ограничена переходной зоной (класс P-II, ЭСМ скв. 16, 32) относительной площадью 15 % и областью крайнего мелководья (класс P-III, ЭСМ скв. 8,25) относительной площадью 40 %.

Характер распространения зоны “стабильного склона” сплошной и заливный, “переходной” зоны островной, полуостровной, зоны “крайнего мелководья” сплошной в северной, северо-восточной и западной частях и островной в других частях АСГКМ.

Карта прогноза изменения по площади ФЕС в пачках высокоемких коллекторов продуктивной толщи представлена на рис. 3. II тип разреза подразделяется на подтипы, учитывающие изменение временной толщины исследуемых пачек 6, 8, 9.

I тип выделяется по объединению эталонов, соответствующих ЭСМ скв. 5, 16, 26, 37, 45, он наиболее распространен в пределах площади месторождения. По ряду скважин, расположенных вблизи границ разреза I и II типа, отмечается уменьшение общей мощности пачек 6, 8, 9, свидетельствующее о постепенном изменении свойств пачек между этими типами. II тип разреза объединяет эталоны по ЭСМ скв. 25 и 32 и подразделяется на два подтипа: II1 с мощностью пачек 6, 8, 9 25–30 м (Dt=10-12 мс) и II2 с повышенными значениями мощности 40–50 м (Dt=15-18 мс). Первый из них распространен преимущественно в северной части площади и совпадает с выделенной ранее зоной мелководья. Подтип II2 имеет в основном островной характер развития и выделяется в западной и восточной частях площади. Можно ожидать проявления этого типа в разрезах скв. 41, 50 (II1) и 49 (II2). III тип прогнозируется по сейсмическому эталону скв. 8А и отличается весьма ограниченным распространением, имеющим островной характер.

Анализ карты показывает, что ФЕС пачек 6, 8, 9 в целом наследуют зональность, выделенную по критерию Р. Вместе с тем, отмечается более широкое, по сравнению с зоной стабильного склона развитие высокопористых (Kп>11,5 %) коллекторов и четко выраженный на их фоне локальный характер распространения коллекторов с умеренными ФЕС (Kп=8-11,5 %)

В итоге интегрирования результатов классификации данных ГИС, преобразованных в ЭСМ, и сейсморазведки построена обобщенная геолого-геофизическая модель продуктивной толщи левобережной части АСГКМ, представленная двумя прогнозными картами (см. рис. 2, рис.3) и псевдоакустическими разрезами продуктивной толщи (рис. 4), которые рассмотрены ниже. Эта модель на качественном уровне позволила выделить зоны концентрации продуктивных пород с улучшенными ФЕС и, кроме того, обосновать непрерывность ловушки УВ АСГКМ.

Непрерывность залежи показана с помощью псевдоакустических разрезов подсолевого комплекса пород (C2b – P1k) по двум профилям 02 и 06, представляющим вертикальные сечения месторождения вдоль его главных осей. В качестве средства анализа использован комплекс ПАРМ [ 1], достоинством которого является автоматизированное построение ЭСМ по данным АК и по наблюдаемой в окрестности скважины реальной форме записи отражений. В отличие от ИДС “Залежь”, также использующей данные АК при настройке, комплекс ПАРМ позволяет определить модель среды в каждой точке профиля и тем самым проследить слоистую структуру разреза. Получение вертикальных сечений эффективной сейсмической модели (ПАРМ-разрезов) имеет принципиальное значение при геологической интерпретации сейсмических данных.

Настройка комплекса выполнялась по интервалу разреза подсолевых отложений скв. 26А (профиль 02) и скв. 5, 8, 26, 32 – профиль 06. Собственно псевдоакустические преобразования выполнены на участках непрерывного прослеживания опорного отражения 1П на профиле 06 и практически непрерывно на профиле 02. Псевдоакустические границы достаточно четко выделяются по смене жесткостей, что хорошо видно на увеличенном фрагменте разреза по профилю 02 в районе скв. 27 (см. рис. 4). Надежность результатов псевдоакустического преобразования подтверждается удовлетворительным совпадением прогнозируемых псевдоакустических моделей и ЭСМ скв. 27А, 52, 53 и 60Э, расположенных на этих же профилях.

Анализ псевдоакустических разрезов позволяет заключить следующее.

1. В пределах изучаемого интервала геологического разреза устойчиво прослеживаются два репера, соответствующие “жесткой” пачке ангидритов в подошве нижнего кунгура (P1k) и “мягкой” пачке битуминозных аргиллитов ассельско-артинского возраста (Р1a–аr), акустические свойства которых по латерали практически постоянны, а временные толщины изменяются незначительно.

2. Акустический образ башкирских отложений является более сложным и отличается изменчивостью по латерали. Эта особенность наиболее четко проявляется на профиле 06, пересекающем различные зоны осадконакопления. Установлены следующие основные черты акустической характеристики башкирских отложений. В их кровле практически повсеместно выделяется жесткий пласт, соответствующий по временной толщине преимущественно прикамскому горизонту. Учитывая изменчивость t0 кровли этого пласта по сравнению с границей P1k – P1as, можно ожидать соответствующих довольно резких, но не протяженных по профилю колебаний глубины кровли башкирских отложений. Следующий за ним по времени и глубине пласт пониженной жесткости не имеет однозначного соответствия геологическому подразделению. На профиле 02 он отображает строение интервала высокоемких коллекторов, т. е. совокупности пачек 6, 8, 9, а на других участках включает весь северо-кельтменский горизонт.

Для изучения латеральной изменчивости акустических, а следовательно, и емкостных характеристик башкирских отложений, предложен параметр d – отношение суммарной временной толщины высокоемких пластов пониженной жесткости (Kп>=7 %, rvпл<=14·105 г/см2·с) к общей временной толщине продуктивных отложений. Необходимое для этого положение подошвы продуктивной толщи во времени определено в соответствии с уровнем ГВК и среднепластовой скоростью башкирских известняков, которые получены по ЭСМ скважин. Нетрудно убедиться, что при фиксировании среднего коэффициента пористости, параметр d является аналогом относительной эффективной толщины коллектора.

Полученные материалы показывают, что данные количественного анализа ПАРМ-разрезов по параметру d согласуются с результатами интерпретации по ИДС “Залежь”. Так изменчивость d на профиле 06 количественно отражает все разнообразие геологических условий, рассмотренных выше. Увеличение d до 0,75–0,9 на участках x=9,5-11,6; х= 12,8-14,2 и х=29,7-35,9 км приурочено к области развития зоны стабильного склона или разреза I типа улучшенных коллекторов. Резкое уменьшение d до 0,1–0,3, наблюдаемое на x=11,7-12,7; x = 20,3-20,9 и x=22,5-22,8 км соответствует зоне крайнего мелководья и разрезу III типа, что подтверждается данными скв. 8 и 60.

Выводы

1. Построена обобщенная геолого-геофизическая модель подсолевых отложений левобережной части АСГКМ, отражающая непрерывность коллекторских свойств продуктивной толщи и закономерности их распределения по площади.

2. Показано, что достоверность результатов интегрированного анализа данных сейсморазведки и ГИС обеспечивается путем совмещения разведки и опытной эксплуатации изучаемого объекта. Это позволяет существенно уменьшить необходимое число разведочных скважин и получить значительный экономический эффект.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Дубровский З.М., Шушакова Н.С. Осреднение акустических моделей для прогноза волновых свойств среды по сейсмическим данным //В кн.: Новые геоакустические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. – М. – 1982.
  2. Изучение карбонатных коллекторов в подсолевых отложениях по данным сейсморазведки и ГИС / П.Г. Гильберштейн, С.А. Каплан, Е.А. Галаган, В.С. Почтовик // Геология нефти и газа. – 1988. – № 8. – С. 6–11.

Abstract

As a result of integrated analysis of seismic and well-logging data, a generalized geological-geophysical model for subsalt deposits of the left-bank part of the Astrakhan gas-condensate field has been developed. This model reflects the continuity of reservoir properties of the productive series and regularities in their areal distribution.

Область распознавания по профилю, км

Эталонная скважина

Прогнозируемый тип разреза

Подтверждение прогноза по контрольной скважине

х по профилю, км

скважина

P

6,5–13,5

26

I, Р>0,5

7,8

27

0,58

9,8–13,6

26

I, Р>0,5

10,1

5

0,5

10–11,1

5

I, Р>0,5

10

43

0,68

6,7–7,9

26

I, Р>0,5

8,3*

43

0,68

0,9–1,9

26

I, Р>0,5

1,3*

43

0,68

21,1–22,2

26

I, Р>0,5

23,1*

43

0,68

–1,2 - – 1,8

16

II, 0,35<Р<0,5

– 1,6

42

0,38

20,5–21,8

8

III, Р<0,35

21,5

53

0,18

* В 1,5–2 км от профиля.


Рис. 1. Гистограммы распределения параметров Р (а) и vпл (б) ЭСМ скважин

Рис. 2. Карта прогноза зон седиментации продуктивных отложений левобережной части АСГКМ.

Границы 1 – прогнозных зон, 2 – между подклассами зон, 3 – номера глубоких скважин, 4 – линии сейсмических профилей, участки распознавания сейсмической записи, соответствующие эталонам J – скв 5, 26, 37, 45, 6 – скв 32, 7 – скв 16, 8 – скв 25 Зоны характеризующиеся значениями Р I – Р>0,5, II – 0,35<=Р<=0,5,III – P<0.35

Рис. 3. Карта прогноза изменения по площади емкостных свойств в пачках высокоемких коллекторов продуктивной толщи левобережной части АСГКМ.

Типы разреза, характеризующиеся параметрами: I – vпл <5 км/с, II – 5<=vпл<=5,25 км/с (II1толщина пачек 6,8, 9 – 25–30 м, II2 – 40–50 м), III – vпл>5 км/с. Остальные обозначения см, на рис. 2

Рис. 4. Фрагмент псевдоакустического разреза по профилю 02 в районе скв. 27:

1 – псевдоакустические границы 2 – ГВК, 3 – ЭСМ скв 27 Цифры в пластах разреза – значения псевдоакустических жесткостей (г/см2 с 105 )