СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ РАПОГАЗОНОСНЫХ СТРУКТУР С АНОМАЛЬНО ВЫСОКИМ ПЛАСТОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ ФЛЮИДОВ
METHOD FOR IDENTIFICATION OF RYPOGASIS STRUCTURES WITH ABNORMALLY HIGH FORMATION PRESSURE FLUID

Изобретение относится к области геофизики, а именно к прогнозу локальных рапогазоносных структур с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) рапы и повышенной фонтанной опасностью при вскрытии забоем глубокой скважины в геологическом разрезе осадочного чехла платформ.
Внезапные, нередко высокодебитные фонтанные притоки рапы или рапы с газом с АВПД обоснованно считают главной проблемой при бурении геологоразведочных скважин на нефть и газ на юге Сибирской платформы (Геоэкология кустового безамбарного бурения нефтегазовых месторождений. - Иркутск: Изд.-во Арт-Пресс, 2003. - 334 с).
Известен способ выявления рапоносных структур (Патент SU 1287083, кл. G 01 V 9/00, 1987). Данный способ описывает возможность прогнозирования рапоносных структур в геологическом разрезе по превышению значений угла наклона («крутизны») крыльев над величиной критического угла течения солей на данной глубине. Однако этот способ разработан для прогноза в условиях соляно-купольных структур и диапиров молодых платформ, но не актуален для древних платформ, где соляно-купольные структуры и диапиры отсутствуют. На Сибирской платформе соляно-купольных структур сейсморазведочными работами и глубоким бурением не выявлено.
Наиболее близким является способ выявления зон рапопроявлений (Кушниров И.В. и др.,  Авт. св. SU №1317383 А1 от 15.06.1987, БИ №22) в геологическом разрезе, представленном соленосными отложениями, методами полевой геофизики, например сейсморазведки методом общей глубинной точки (МОГТ), который принят нами за прототип, суть которого состоит в выявлении антиклинальных поднятий со смещенными структурными планами по над- и подсолевым отложениям и в установлении наиболее приподнятых (присводовых) участков этих поднятий по кровле подсолевых отложений, с которыми и отождествляют зоны рапопроявлений в соленосных отложениях.
Данный способ имеет недостаток, связанный с тем, что не может быть в полной мере применен в условиях древних платформ с галогенно-карбонатными толщами, например для юга Сибирской платформы. Галогенно-карбонатная толща осадочного чехла Сибирской платформы является одним из древнейших районов соленакопления на планете (Мельников Н.В. Венд-кембрийский соленосный бассейн Сибирской платформы (стратиграфия, история развития) [Текст] / Н.В. Мельников. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. - 148 с.). Древний возраст галогенных отложений и многократные этапы геотектонических активизаций предопределяют значительные по масштабам и области развития вторичные преобразования соленосной толщи. Важнейшими для формирования вторичных рапосодержащих коллекторов и формирования АВПД признаны процессы соляного карста. Во время длительных перерывов осадконакопления участки мелкого моря поднимались выше уровня, в эти перерывы активно протекали процессы растворения и выноса из разреза осадочного чехла солей и карстования, т.е. шла деградация соленосных отложений и растворение карбонатов. В процессе палеокарста сформированы локальные структуры проседания компенсационного типа - мульды проседания в галогенно-карбонатной толще нижнего кембрия. Такие структуры позже на следующих этапах развития морского бассейна в верхнем кембрии, ордовике и в последующие периоды геологического развития захоронялись морскими отложениями. В условиях гидродинамической изоляции солями рапогазонасыщенных трещинных карбонатных пластов-коллекторов, перекрытых соленосными отложениями при проседании осадочной толщи в контурах мульды проседания, формируется АВПД.
Задачей заявляемого способа является разработка эффективного алгоритма выявления рапогазоносных структур с АВПД в геологическом разрезе осадочного чехла юга Сибирской платформы, и решение этой задачи состоит последовательно из двух этапов. На первом этапе выявляют на временных разрезах метода общей глубинной точки (МОГТ) области потери отражений, в пределах которых локализуют отрицательную геологическую структуру компенсационного типа - мульду, в контурах которой прогнозируется возможное рапогазопроявление с АВПД.
На втором этапе в контурах выявленной структуры компенсационного типа - мульды проседания уточняют по данным МОГТ в разрезе галогенно-карбонатной толщи пространственное положение закономерно расположенных трещинных зон аномально гидропроводного карбонатного коллектора, для которых на уровне отдельного карбонатного пласта-коллектора (или пропластка) характерны нарушения картины волнового поля и с которыми идентифицируют наиболее фонтаноопасные зоны с высокими значениями дебита фонтанного перелива рапы либо фонтан рапы с газом.
Техническим результатом является технологическая надежность разведки бурением и разработки месторождения или залежи нефти и газа кустовым бурением в нижезалегающих подсолевых природных резервуарах.
Задача решается предлагаемым способом выявления потенциальной зоны рапогазоносных структур с АВПД, включающим проведение полевых геофизических исследований сейсморазведочных работ методом общей глубинной точки, отличающимся тем, что по данным сейсморазведочных работ в галогенно-карбонатной толще осадочного чехла выявляют на временных сейсмических разрезах области потери отражений, в пределах которых локализуют отрицательную геологическую структуру компенсационного типа - мульду проседания, контур которой отождествляют с зоной развития вторичных коллекторов трещинного типа в карбонатных межсолевых пластах с аномально высоким пластовым давлением флюидной системы и в контуре которой при бурении глубокой скважины прогнозируется возможное рапогазопроявление, а наиболее опасные для бурения глубокой скважины интервалы глубин в геологическом разрезе определяют на основе детального анализа данных МОГТ в контурах выявленной структуры компенсационного типа - мульды проседания, выявляя пространственное положение закономерно расположенных трещинных зон аномально гидропроводного карбонатного коллектора, для которых на уровне отдельного карбонатного пласта-коллектора или пропластка характерны нарушения картины волнового поля с потерей отражений.
ПРИМЕР (на основе сейсмогеологических, геопромысловых и технических данных бурения по конкретным разведочным площадям на нефть и газ на юге Сибирской платформы)
Рассмотрим данные сейсморазведочных работ на примере одной из разведочных площадей юга Сибирской платформы. На фиг. 1 - изображена план-схема разведочной площади, на которой отражены трассы сейсморазведочных профилей МОГТ, глубокие скважины; на фиг. 2. изображен временной сейсмогеологический разрез осадочного чехла. На фиг. 1 на трассах сейсморазведочных профилей МОГТ выделены участки хорошего прослеживания отражений сейсмических волн (1-а) и участки нарушения картины волнового поля с потерей отражений (1-б); глубокие поисковые скважины 2а и 2б; область потери отражений и ее контур, отождествляемый с мульдой проседания и ее контуром (3).
3
3
2
На пересечении профилей МОГТ (см. фиг. 1) в 1986 году пробурена глубокая поисковая скважина (2а) Знаменская, вскрывшая забоем (см. фиг. 2) в галогенно-карбонатной толще усольской свиты нижнего кембрия на глубине 1818 м высокодебитную (замерен дебит фонтанирования 7000 м/сут) рапопроявляющую зону трещинного коллектора с АВПД (4) (рапа - природные предельно насыщенные рассолы с минерализацией до 630 г/л, удельным весом 1,43 г/см). Избыточное давление на устье закрытой скважины составило 185 кгс/см, расчетный коэффициент аномальности пластового давления флюида (рапы) составил 2, 65.
На временных сейсмогеологических разрезах МОГТ (фиг. 2 - пример временного разреза МОГТ) выделены участки хорошего прослеживания отражений (1-а) и участки нарушения картины волнового поля с потерей отражений (1-б), после чего эти участки вынесены на план-схему (фиг. 1). При сопоставлении данных бурения и данных сейсморазведки в районе средним радиусом около 1500 м вокруг рапопроявляющей скважины 2а в галогенно-карбонатной толще осадочного чехла на уровне усольской свиты на временных разрезах выявлена область ухудшения прослеживания/потери отражений (3). Участки ухудшения прослеживания/потери отражений (3) выделены на разрезах (фиг. 2), и затем области потери отражений оконтурены (3) на план-схеме (фиг. 1). В пределах области потери отражений по сейсморазведочным данным выявлена и локализована отрицательная геологическая структура компенсационного типа - мульда проседания (3). Позже при геологической интерпретации временных разрезов МОГТ (фиг. 2) контуры выявленной мульды проседания (3) авторы отождествили с зоной развития вторичных коллекторов трещинного типа (4) на уровне рапогазопроявляющего пласта, в контурах которой было спрогнозировано возможное рапогазопроявление с АВПД флюидной системы (рапа, газ). На следующем этапе на основании детального анализа картины волнового поля на временном разрезе МОГТ выявили область искажения отражающих границ в трех карбонатных межсолевых пластах (4) в средней части усольской свиты кембрия на глубине 125-145 м от ее кровли.
3
3
3
2
3
После этого пробурена вторая скважина 26 (фиг. 1, 2) с геологической задачей подтверждения зоны рапогазопроявления в пределах контура мульды проседания, закартированного ранее в 550 метрах от скважины 2а. Скважиной 2б на глубине 1808-1812 м вскрыта бурением первая малодебитная (дебит 5 м/сут по рапе) рапогазопроявляющая зона с АВПД. Далее бурение продолжено и в интервалах глубин 1815-1818 м; 1824-1830 м вскрыты еще две рапопроявляющих зоны с АВПД дебитом первой 30 м/сут, и второй - 3000 м/сут. После вскрытия забоем третьей, самой высокодебитной фонтанирующей (рапопроявляющей) трещиной зоны на глубине 1830 м скважина 26 остановлена бурением. На устье скважины при закрытом противовыбросовом оборудовании (ПВО) зафиксировано давление 187 кгс/см при заполненном стволе скважины рапой удельным весом 1,43 г/см.
Таким образом, бурением второй скважины 2б на рассматриваемой разведочной площади подтверждены базовые положения заявляемого способа выявления рапогазоносных структур с АВПД флюидов, а именно наличие «компенсационной» геологической структуры - мульды проседания (3) в галогенно-карбонатной толще усольской свиты нижнего кембрия осадочного чехла, выявленной по данным сейсморазведки ОГТ, и наличие в контуре этой мульды (3) в разрезе галогенно-карбонатной толщи усольской свиты (трех) межсолевых карбонатных пластов-коллекторов трещинного типа, в которых локализована залежь рапы с газом (4) с аномальным пластовым давлением.
По алгоритму заявляемого способа для прогноза рапогазопроявляющей структуры на основе анализа временных сейсмических разрезов построена результирующая карта-схема (фиг. 1), выделены контуры компенсационной структуры - мульды проседания (3). На фиг. 2 показан временной сейсмогеологический разрез МОГТ, совмещенный с результатами бурения двух глубоких скважин 2а и 2б, в разные годы вскрывших забоем зону аномально гидропроводного трещинного коллектора с АВПД флюида - рапы. Первая скважина Знаменская №2а использована нами как эталонный объект. На основании геологопромысловых данных, полученных по результатам бурения этой скважины, сформулированы априорная геологическая модель объекта прогноза, и заявляемый алгоритм выявления рапопроявляющей зоны с АВПД (4), которая подтверждена в последующем бурением второй скважины (2б). Выделение (трех) рапогазонасыщенных пластов-коллекторов трещинного типа выполнено на основе детального анализа сейсмических временных разрезов МОГТ.
Позже на другой разведочной площади (фиг. 3), в 300 км от первой (Знаменской), где проводились геологоразведочные работы (сейсморазведка, бурение) на нефть и газ на основе описанного подхода, выполнено выявление рапогазоносных структур с аномально высоким давлением флюидов. На фиг. 3 отражены в плане контуры выявленной мульды проседания (3) в галогенно-карбонатной толще осадочного чехла платформы; на фиг. 4 - фрагмент временного сейсмогеологического разреза МОГТ с выявленным контуром мульды проседания (3). Отрицательная геологическая структура компенсационного типа - мульда проседания (3) выявлена и локализована по материалам сейсморазведочных работ как область потери отражений на основе анализа временных разрезов метода общей глубинной точки. Позже при геологической интерпретации временных разрезов МОГТ (фиг. 4) контуры выявленной мульды проседания (3) авторы отождествили с зоной развития вторичных коллекторов трещинного типа (4) на уровне рапогазопроявляющего пласта, в контурах которой было спрогнозировано возможное рапогазопроявление с АВПД флюида (рапа, газ).
3
Контур мульды проседания - (3) на фиг. 3 оценен как фонтаноопасный, то есть в пределах которого есть высокая вероятность вскрытия скважинами глубокого бурения рапогазоносных трещинных межсолевых пластов-коллекторов (4) с аномально высоким пластовым давлением флюидов. Спрогнозирована область развития вторичных коллекторов трещинного типа на уровне рапогазопроявляющего пласта, в контурах которой спрогнозировано возможное рапогазопроявление с АВПД флюидной системы (рапа, газ). Область повышенной опасности бурения глубокой скважины, где ожидается вскрытие рапогазопроявляющего пласта с АВПД, показана на фиг. 3 и 4 контуром (3). Действительно, через два года скважиной (2в) в прогнозном интервале глубин соленосной толщи 1500-1550 м вскрыты рапогазопроявляющие пласты-коллекторы, дебит фонтанирования рапы составил до 200 м/сут. Скважина пробурена через рапогазопроявляющий пласт ниже, до проектной глубины залегания газовой залежи 3460 м, но после крепления ствола обсадной колонной произошло ее смятие в интервале глубин рапопроявляющего пласта, и запланированное испытание нижезалегающих газонасыщенных пластов-коллекторов по лроекту геологоразведочных работ на этой скважине не выполнено.
3
Еще через 3,5 года в контурах этой мульды (3) другой глубокой скважиной (2 г) вскрыта высокодебитная (5000 м/сут) трещинная зона с АВПД (4) с коэффициентом аномальности давления 2,35. Аварийное фонтанирование рапы и высокое значение устьевого давления -18,5 МПа при закрытом противовыбросовом оборудовании не позволило продолжить углубление разведочной скважины на нижезалегающий газоносный горизонт, скважина проектную геологическую задачу не выполнила.
Таким образом, заявляемый авторами «Способ выявления рапогазоносных структур с аномально высоким пластовым давлением флюидов» прошел неоднократную проверку на объектах геологоразведочных работ на юге Сибирской платформы и показал свою эффективность.