|
© Коллектив авторов, 2004 |
ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН АСТРАХАНСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Ф.С. Ульмасвай, С.А. Добрынина (ИПНГ РАН), Е.А. Сидорчук, В.Н. Чельцов (ООО “ВНИИгаз")
Астраханское месторождение, открытое в 80-х гг. XX в., является одним из крупнейших месторождений газа России и Прикаспийской впадины в частности. Продуктивная толща представлена карбонатами среднекаменноугольного возраста. В разрезе толщи выделяются прикамский, северокельтменский и краснополянский горизонты. Каждый горизонт разделен на пачки, имеющие сквозную нумерацию сверху вниз по всему разрезу продуктивной толщи от 1 до 18.
Как и для любого месторождения, для Астраханского проблема рационального освоения представляет собой актуальную научную и прикладную задачу. Для Астраханского месторождения она усугубляется высоким содержанием в газе сероводорода.
Полученные с начала разработки данные показали, что первоначальная модель месторождения, основанная исключительно на представлениях о его пликативном строении, неточна. Динамика по геологическому строению, а также по продуктивности и обводнению скважин свидетельствует о существенной роли трещин и разломов в строении продуктивной толщи.
В проведенном исследовании ставилась задача принципиального решения двух вопросов: а) наличия трещинных зон, б) возможности их картирования.
Для решения первой задачи использованы особенности литологического и минерального состава подсолевых карбонатных отложений, сформировавшихся в процессе эволюции осадочного чехла.
Проведенный авторами статьи анализ данных ГИС позволил выделить прослои с повышенным содержанием урана, адсорбированного битуминозными породами. Полученные выводы подтверждаются данными спектрометрического гамма-каротажа (ГК-С) (прибор фирмы “Халибартон”) в скв. 1-Пр и Д-2. Образование интервалов пород с “аномальной” радиоактивностью прослоев Jg [1, 2] связано с действием сложной восстановительной флюидной системы, перенос металлов в которой осуществляется в виде металлоорганических комплексов. Следы вертикальной миграции флюидов в виде металлоорганических комплексов отмечаются в фундаменте и чехле нефтегазоносных бассейнов. В процессе фильтрации флюидов трещины заполняются минеральными новообразованиями и битумным веществом. В зонах разуплотнения они запечатываются и становятся флюидонепроницаемыми, сохраняя при этом свою радиоактивность. На фактических данных (около 100 скважин) “аномальной” радиоактивности построены площадные схемы вариаций гамма-поля на левобережной части Астраханского месторождения по отдельным интервалам разреза. Сквозной характер гамма-поля, наблюдающийся в изучаемом разрезе, свидетельствует об унаследовано развивающихся областях проводимости глубинных флюидов, приводящих к повышению радиоактивности пород в областях их внедрения. Эти области диагностированы как зоны разуплотнения, или повышенной трещиноватости.
Для решения второй задачи использованы расчетные значения абсолютно свободных дебитов (Q), полученные при испытаниях скважин, в качестве характеристик раскрытия трещин. Эти данные были дополнены расчетными значениями начального дебита, полученного при депрессиях (DР = 9,8 и 19,6 МПа) (Ульмасвай Ф.С., Сидорчук Е.А., Добрынина С.А. и др., 2003). Очевидно, что наблюденные значения дебитов и радиоактивности, относящиеся к скважинам, характеризуют незначительную часть всей территории месторождения. Чтобы получить представление о характере распределения названных параметров по всей площади, наблюденные значения были проинтерполированы средствами программного комплекса PARK-6. Интерполяция проводилась сплайном на основе функции Фурье с шагом 250 м. Всего было получено 76395 значений в ячейках размером 250x250 м, покрывающих всю изученную часть месторождения. В дальнейшем рассчитанные таким образом карты послужили основой для рассмотрения связи Q и Jg.
Анализ зависимости дебитов от радиоактивности пород различных пачек осадочного чехла левобережной части Астраханского месторождения показал, что в двух пачках (4-й и 11-й) наблюдается сложная взаимосвязь между указанными параметрами. В 5-й пачке на поведение параметров сильное влияние оказывает высокая примесь терригенной составляющей, по 15-й и 16-й пачкам имеется недостаточный объем фактических данных. В остальных пачках названные параметры связаны между собой естественным образом - в породах с высокой примесью терригенного материала, определяющей высокую естественную радиоактивность пород, дебиты в основном низкие. В чистых разностях карбонатов с низким фоном естественной радиоактивности дебиты высокие. Сложная структура графиков Q=f(Jg) в породах 4-й и 11-й пачек связана с очевидными факторами - высокодебитные участки пород не обязательно связаны с трещиноватостью пород и тем более с трещиноватостью, маркируемой “аномально” высокой радиоактивностью, и наоборот, породы с низкой радиоактивностью не обязательно низкопродуктивны. На графике зависимости дебита и радиоактивности пород 4-й и 11-й пачек (рис. 1) на фоне облака точек 4-й пачки выделяются участки диаграммы, показывающие прямые зависимости дебитов и радиоактивности. Здесь самая примечательная область, где повышение радиоактивности пород природного резервуара сопровождается повышением продуктивности скважин (зависимость 1). В противоположность этому выделяется зависимость, где радиоактивность пород не влияет на продуктивность разреза (зависимость 3). В породах 4-й пачки наблюдается зависимость, занимающая промежуточное положение между 1-й и 3-й. В соответствии с принятой концепцией генетической связи, при которой величина абсолютно свободного дебита является показателем раскрытости трещин, а радиоактивность - показателем интенсивности трещинообразования, можно принять, что зависимость 1 объединяет породы с активно флюидопроводящими трещинами - новообразованными или подновленными старыми. Породы зависимости 3 - старые, залеченные трещины, потерявшие способность к фильтрации флюидов.
Картирование участков распространения зависимостей 1, 2, 3 4-й пачки, зависимости 1 3-й и 11-й пачек (промежуточных разностей пород зависимости 2 в 11-й пачке не отмечено) показало, что они четко обособляются на территории месторождения (рис. 2). Породы зависимости 1 11-й пачки (активно проводящие флюиды) распространены на северо-востоке территории, протягиваясь узкой полосой вдоль края месторождения, и на юге, образуя короткую полосу широтного простирания. В месте их пересечения находится один из участков высокопродуктивных скважин. Породы зависимости 3, потерявшие способность к фильтрации флюидов, образуют два небольших изолированных участка у юго-западной окраины месторождения.
Породы, принадлежащие аналогичным зависимостям 4-й пачки продуктивной толщи, залегающей выше 11-й, располагаются столь же закономерно. Породы зависимости 1 также распространены в двух линейно вытянутых участках. Один из них протягивается в юго-восточно-северо-западном направлении параллельно цепочке аналогичных пород более древней нижележащей 11-й пачки, смещаясь относительно них к юго-западу, на юго-западный склон поднятия. Второй участок располагается на юге месторождения, протягиваясь, как и в 11-й пачке, в широтном направлении. Точно так же, как и для 11-й пачки, в месте пересечения цепочек пород зависимости 1 находится участок месторождения, характеризующийся высокими значениями дебита газа. Цепочка пород зависимости 2 также располагается в присводовой части месторождения параллельно породам зависимости 7, но северо-восточнее, занимая положение, промежуточное между породами зависимости 1 11-й и 4-й пачек. Породы зависимости 2, хорошо выраженной в 4-й пачке, характеризуются промежуточными значениями взаимосвязи дебитов скважин и радиоактивности пород-коллекторов. Это в целом отражает незавершенный процесс заполнения трещин новообразованными минералами, приводящий к потере ими флюидопроводимости в той или иной степени. Принимая, что скорость вторичного минералообразования в породах среднего карбона Астраханского свода в первом приближении была примерно одинакова для всех рассматриваемых частей разреза, то степень заполнения трещин новообразованными минералами может служить показателем относительного времени их образования. В таком случае последовательность расположения пород зависимости 1 11-й и 4-й пачек и зависимости 2 4-й пачки вполне закономерна и отражает относительное время образования соответствующих трещинных зон - от самых древних трещин 11-й пачки к породам зависимостей 2 и 1 4-й пачки.
Полученная картина может быть объяснена тем, что в процессах растяжения Астраханского свода участвовали глубинные разломы, отражением которых и являются “ожившие” трещинно-разломные зоны. Породы зависимости 1, очевидно, отражают влияние самых молодых глубинных разломов - участки еще не заполненных или обновленных трещинно-разломных зон. Породы зависимости 3 относятся к области влияния самого древнего разлома, поэтому полностью заполнены минеральными новообразованиями. Положение трещинно-разломных зон в разрезе (и во времени) непостоянно. В более древних отложениях северо-кельтменского горизонта (11-я пачка) положение пород зависимости 1 остается такой же, как и пород более молодого прикамского горизонта (4-я пачка), а породы зависимости 2 (пород зависимости 3 в се- верокельтменском горизонте нет) протягиваются также с востока на северо-запад на расстояние 20-30 км к востоку от аналогичных пород прикамского горизонта. Полученная картина распределения трещинно-разломных зон показывает, что процессы растяжения Астраханского свода, вызванные глубинными разломами, в течение среднекаменноугольного времени мигрировали от восточных районов к современным центральным, что отражает процесс формирования западной окраины Прикаспийской синеклизы. Зона распространения пород зависимости 1 на юге свода, очевидно, связана с другим этапом геодинамической эволюции - завершением развития герцинид кряжа Карпинского. Пересечения трещинных зон различных простирания и генезиса естественным образом формируют участки месторождения, характеризующиеся повышенной флюидопроводимостью - продуктивностью скважин.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что на продуктивность скважин наряду с традиционными факторами (коллекторские свойства, состав и др.) оказывает влияние и новый фактор - локальная геодинамика месторождения. Учет этого фактора позволит повысить эффективность разработки месторождения.
Литература
1. Готтих Р.П. Радиоактивные элементы в нефтегазовой геологии. - М.: Недра, 1980.
2. Готтих Р.П. Анализ распределения поля естественной радиоактивности на АГКМ как один из возможных путей разработки месторождения / Р.П. Готтих, Е.А. Сидорчук // Повышение эффективности разработки месторождений природного газа. - М.: ООО “ВНИИгаз”, 2001.
The article considers a possibility of fault structural zones determination and forecasting of high productive zones in the left part of Astrakhan gas-condensate field. The parameter of “anomalous” natural radioactivity is used for solving these tasks. This parameter is estimated on the basis of well logging, depending on uranium concentration in productive carbon formation and marks fault structural zones. Maps of fault structural and high productive zones distribution allow to improve exploration of Astrakhan gas-condensate fields.
Рис. 1. ЗАВИСИМОСТЬ ЗНАЧЕНИЙ АБСОЛЮТНО СВОБОДНОГО ДЕБИТА ГАЗА ОТ РАДИОАКТИВНОСТИ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ 11-й (А) и 4-й (Б) ПАЧЕК
Области прямых зависимостей дебита газа от радиоактивности: 1 - для новообразованных и обновленных трещин, 2 - для трещин, частично заполненных новообразованными минералами и битумом; 3 - “деградирующей”; 4 - фоновой
Рис. 2. СООТНОШЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПОЛОЖЕНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ УЧАСТКОВ
Участки развития пород: 1 - 11-я пачка, зависимость 1; 2-11-я пачка, зависимость 3; 3- 4-я пачка, зависимость 1; 4- 4-я пачка; зависимость 2; 5- 4-я пачка, зависимость 3; среднее положение трещинных зон в породах: 6-11-я пачка, зависимость 1, 7-4-я пачка, зависимость 1, 8- 4-я пачка, зависимость 2; 9- 11-я и 4-я пачки, зависимость 4 ( юг месторождения); 10- высокопродуктивные участки; области распространения скважин с низкими дебитами: 11 - низкие, 12 - средние, 13 - высокие