Новая методика регионального прогноза высокопродуктивных баженовских коллекторов Западной Сибири

УДК 553.98

НОВАЯ МЕТОДИКА РЕГИОНАЛЬНОГО ПРОГНОЗА ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ БАЖЕНОВСКИХ КОЛЛЕКТОРОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Е.А.Копилевич, М Б.Скворцов, Н.Д.Сурова, Г.В.Кузнеиов

В статье изложена новая методика прогнозирования распределения перспективных высокодебитных коллекторов баже-новских отложений в межскважинном пространстве, основанная на применении спектрально-временной параметризации сейсмической записи с опорой на скважинные данные по дебитам.

Ключевые слова: баженовская свита; методика обработки и интерпретации волнового поля; комплексная интерпретация.

Отложения баженовской свиты в настоящее время являются одним из самых перспективных нефтеносных комплексов Западной Сибири [1, 2]. Возможные ресурсы нефти «классической» баженовской свиты, по оценке И.И.Нестерова, составляют 32 млрд т. Привлекательной особенностью баженовских залежей нефти является наличие скважин с дебитами 100 м3/сут и более.

В связи с этим весьма актуальны усовершенствование и развитие сейсмических методик прогноза зон высокодебитных баженовских коллекторов в межскважинном пространстве.

Новая методика регионального прогноза высокодебитных баженовских коллекторов Западной Сибири представляет собой адаптацию инновационной технологии комплексного спектрально-скоростного прогнозирования (КССП) типов геологического разреза и фильтрационно-емкостных свойств коллекторов [3, 4] к сейсмогеологическим параметрам баженовских отложений.

Технология КССП разработана на базе спектраль-но-временного анализа (СВАН) (Мушин И.А., Бродов Л.Ю., Козлов Е.А., Хатьянов Ф.И., 1983-1990) и псевдоакустического преобразования (Гогоненков Г.Н., Захаров Е.Т., Эльманович С.С., 1983) сейсмической записи с целью прогнозирования типов геологического разреза и фильтрационно-емкостных свойств коллекторов (коэффициенты пористости и проницаемости, эффективные толщины, удельная емкость и гидропроводность) с построением их карт и кубов.

Впервые было показано, что различные типы карбонатного и терригенного типов разрезов лучше всего отображаются в волновом поле в виде различных спектрально временных образов (СВО) (Копилевич Е.А., 1990; Давыдова Е.А., Мушин И.А., 2002).

Физическая основа технологии КССП заключается в том, что в соответствии с классической теорией распространения упругих колебаний при изменении упругих свойств среды, обусловленных непостоянством литофациальной и гранулометрической характеристик разреза, параметров фильтрационно-емкостных свойств и наличием флюида, изменяются форма импульса волны и скорость его распространения (Гур-вич И.И., 1954; Берзон И.С., 1956; Петрашень Г.И., 1958; Пузырев H.H., 1959).

Наиболее полное отображение изменения формы импульса достигается при его двухмерном спектральном разложении по оси частот и времен (Харкевич A.A., 1962).

Результатами СВАН являются СВАН-колонка (рис. 1) и ее энергетические спектры, которые характеризуются количественными спектрально-временными атрибутами (СВА), представляющими собой отношение энергии высоких частот и больших времен к энергии низких частот и малых времен (СВА1 и СВА4), а также произведение удельной спектральной плотности спектров на средневзвешенные и максимальные частоты и времена (СВА2, СВАЗ, СВА5, СВА6). Формализованный (количественный) СВАН-анализ является отличительной особенностью КССП.

Геологический смысл предложенных атрибутов подробно обоснован в работе [4]. Описанные спектрально-временные атрибуты могут быть изначально классифицированы по их структуре в соответствии с принципами структурно-формационной интерпретации и физическим смыслом спектрального анализа сейсмической записи, а также данными о влиянии структурно-текстурных особенностей строения пород на их фильтрацион-но-емкостные свойства (Асташкин Д.А., 2004).

Рис. 1. СВАН-КОЛОНКИ ТРЕХ ТИПОВ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА БАЖЕНОСВКОЙ СВИТЫ

Скважины: А - Салымская-117, Б - Восточио-Сургутская-28, В - Ново-Ютымская-45; типы геологическою разреза с дебита-ми, м3/сут: А -1, > 100; £>-П, 15-100; В- Ш, 0-15; цифры в кружках: 1 - сейсмические трассы в районе скважин, 2 -симметричные СВАН-колонки по сейсмическим трассам, 3 - энергетический частотный спектр СВАН-колонки

Авторами статьи было показано, что наиболее вероятен следующий предположительный геолого-сей-смостратиграфический смысл СВА. Структура СВА1 позволяет выявлять сиквенс-стратиграфические ранги в анализируемом интервале разреза и оценивать их соотношения по динамической выразительности, т.е. форме записи. Форма сейсмической записи и, следовательно, ее спектр отображают совокупность физических свойств целевого интервала разреза, обусловленную в том числе структурой пустотного пространства и процессами образования флюидов, а стало быть, каналов пористости среды, что, как известно, и представляет собой проницаемость и гидропроводность коллекторов. Кроме того, аномальное поглощение сейсмической энергии является одним из главных признаков наличия залежи УВ, а значит повышенной гидропроводности, что отражается в увеличении или уменьшении СВА1.

Структура СВА4, симметричного СВА1 по оси времен, позволяет рассчитывать на выявление направленности седиментации, т.е. оценивать степень прогрессивности или регрессивности анализируемого интервала, а следовательно, и характер изменения проницаемости и гидропроводности по глубине.

Поскольку прогнозирование проницаемости (гидропроводности) коллекторов является новым направле-

нием в интерпретации данных наземной сейсморазведки, для большей убедительности сошлемся на последние результаты других исследователей, которые, изучая влияние неупругих сред, представляющих собой нефтегазовые объекты, на распространение сейсмических волн, пришли к выводу, что при таких условиях коэффициент отражения становится частотно-зависимым и большую роль в его формировании играет проницаемость (Козлов Е.А., 2006), прогноз которой до недавнего времени считался невозможным. Е.А.Козлов показал, что связь неупругости с проницаемостью отражает практически все известные неупругие модели дискретных сред. Это означает, что проницаемость заметно влияет на распространение сейсмических волн в мак-ро-мезонеоднородных средах, каковыми и являются геологические среды за редким исключением. Иначе говоря, существует реальная возможность выявления вариаций проницаемости по вариациям амплитуд сейсмической записи в зависимости от частоты.

Это имеет большое значение при изучении баже-новских трещинных коллекторов, поскольку установлено [1, 2], что проницаемость в трещинном резервуаре пород баженовской свиты увеличивается в несколько десятков раз и во столько же раз превосходит проницаемость матрицы.

Рис. 2. БЛОК-СХЕМА НОВОЙ МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТИВНОСТИ БАЖЕНОВСКИХ КОЛЛЕКТОРОВ

Многочисленные экспериментальные данные для различных сейсмогеологических условий свидетельствуют о более устойчивой связи предложенных авторами статьи частотно-зависимых сейсмических атрибутов с гидропроводностью, т.е. с суммарным проницаемым объемом, равным произведению коэффициента проницаемости (Кпр) на эффективную толщину (Лэф), деленному на вязкость нефти (р):

J _ Л'"Р/7зф И

Поскольку р в пределах месторождения чаще всего является величиной постоянной (ц = const), получается, что СВА1, 4 = /(Л"прЛЭф).

В связи с тем, что продуктивность нефтяного пласта линейно связана с гидропроводностью (формула Дюпюи или экспериментальные графики) появляется возможность прогнозирования дебитов нефти или коэффициентов нефтепродуктивности в межскважинном пространстве по данным сейсморазведки.

СВА2, 3 характеризуют анализируемый интервал разреза главным образом по интегральным типам слоистости и степени ее выраженности, т.е. макро-, миди-, тон-кослоистости, типам цикличности, ритмичности, что прямо связано с объемом пустотного пространства или емкостью.

СВА5, 6, имеющие ту же структуру, что и СВА2, 3, но определяемые по оси времен, могут характеризовать особенности распределения слоистости (емкости) по анализируемому интервалу разреза.

Отсюда следует, что СВА могут быть использованы для количественного определения коэффициентов пористости и проницаемости, эффективных толщин, емкости и гидро-проводности в межскважинном пространстве, а также участвовать в интегральной характеристике различных типов геологического разреза.

Изменение скорости распространения импульса в среде определяется значениями псевдоакустической скорости на основе псевдоакустического каротажа (ПАК; Го-гоненков Г.Н.,1983).

Таким образом, количественная спектрально-временная и псевдоакустическая параметризации сейсмической записи на временных разрезах и кубах позволяют получить 7 соответствующих атрибутов — 6 спектрально-временных (3 по оси частот и точно такие же 3 по оси времен) и 1 псевдоакустический (скорость).

Эти 7 сейсмических атрибутов сертифицируются по максимальному значению коэффициента взаимной корреляции (КВК) с типами геологического разреза и параметров фильтрационно-емкостных свойств коллекторов в эталонных скважинах. Сертифицированные атрибуты, т.е. наиболее подходящие, коррелирующиеся с наибольшим КВК с петрофизическими параметрами и обеспечивающие максимальные спектрально-времен-ную и псевдоакустическую разницу различных типов геологического разреза, определяются по всем сейсмическим трассам с построением карт и кубов атрибутов, которые комплексно интерпретируются с использованием современных математических средств - искусственных нейронных сетей и статистических, спектрально-корреляционных алгоритмов.

Результаты применения разработанной методики представляют собой карты и кубы типов геологическо-

Рис. 3. ГРАФИКИ СЕРТИФИЦИРОВАННЫХ СВА ПО ТИПАМ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА

<

м

'j

i

z

г

П

î'fiO' UOO-

i?oo-

го разреза, коэффициентов пористости и проницаемости, эффективных толщин, удельной емкости и гидропроводности коллекторов, имеющих как пористую, так и трещинную и трещинно-кавернозную структуру.

Геолого-геофизической основой предлагаемой методики является тот факт, что структура пустотного пространства глинистых трещинных коллекторов представляет собой сочетание относительной протяженных плоских горизонтальных полостей и преимущественно вертикальных микротрещин с одним доминирующим направлением (Бродов Л.Ю., Кузнецов В.М., Овчаренко A.B., 1995). При этом глинистый коллектор характеризуется орторомбической симметрией и возможным наличием флюида в межскважинных горизонтальных полостях (Зубков М.Ю., Бондаренко П.М., 2006; Кузнецов В.М., 2001).

Баженовская свита образует специфический тип коллекторов, представленный листоватыми разностями глинистых пород с сильно развитой горизонтальной и субгоризонтальной, а также нередко вертикальной трещиноватостью. Установлено, что коллектор в ба-женитах всегда однозначно нефте-насыщен. Линзы коллекторов в ба-женитах являются специфическими ловушками нефти, не связанными ни со структурной формой, ни наличием экранов. Также можно считать, что зоны развития коллекторов в бажените связаны с тепловыми аномалиями и аномально высоким пластовым давлением [1].

Геологическими процессами, вызывающими формирование глинистых трещинных коллекторов в потенциально продуктивных пластах, представляющих собой прочные, но хрупкие и сравнительно легко растворимые породы, например кремнистые или карбонатные, являются тектонические движения, которые сопровождаются гидротермальной проработкой, что подтверждается положительными амплитудными аномалиями и своеобразными минеральными ассоциациями, возникающими в ново-

....... tt-iouТГТ^Г

Эталонны« с»шджимы

А

Эталонные скважины

Б

А/о,. -1.37

и (ИМ-

1

р- ~ —

Л - 273

CJ=15-100 Hs/cyj

Эталонны« скважины

В

woo-4500- —

<

СО »>1)0

« wo-

I ?soo

v

S 1500

Q>100 м3/сут

Эталонны« скважины

Г

Разница между типами разреза: А -1 и II по СВАЬ Б -1 и П по СВАб, ß - II и III по СВА4, Г-1 и Ш по CBAi

образовавшихся коллекторах полостях (Зубков М.Ю., Бондаренко П.М., 2000).

Таким образом, глинистые трещинные коллекторы можно рассматривать как зоны локальных неоднород-ностей, характеризующиеся аномальными свойствами, для прогноза которых предложен запатентованный способ геофизической разведки [3], реализованной в инновационной технологии КССП [4].

ТРУДНОИЗВАЕКАЕМЫЕ ЗАПАСЫ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ УВ

Рис. 4. ВРЕМЕННОЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ (А), ПРОГНОЗНЫЙ (Б) ТИПЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПО ПРОФИЛЮ Н009001584

С*8 САЛЬ 1 I) <2~i\] м'/сут

1С«*. i:!

Ii i ^^^^^^^

С*». Асомяммсхля-15

е.. босто-с-Со^м^в!,- QV;."'/t)fT

" М,.'-- _I

-т ___9-*° »У^г_Irgr^r'"! и

Л.. ,..,.,.. |Г|» ......' * ♦ " ..........

С«» Сллыксмла 1тЛ». <t Восток Сур»-утс*л» [(_**. Лсон**мсм.з*-.' Сча. Воспуфю Словал 861 0-2 У»«*'/от I О-Цм'/cyt lJ ОЦ2 »Усу- • Г О-.'Гм'/гу t Н

т~---—-Ч Ч--И •-• gSs

1 ii тип и -• v- |

Блок-схема предлагаемой в настоящей статье методики представлена на рис. 2.

На первом этапе по данным бурения и ГИС проводится типизация геологического разреза баженовских отложений с критерием по дебиту нефти и СБА, заметно отличающихся для разных типов.

Рассмотрение такой информации по 137 скважинам с различными дебитами (рис. 3) позволило выделить три типа разреза баженовских отложений, заметно отличающихся по значениям сертифицированных СБА. Разница средних значений сертифицированных четырех СБА (Д) соотносится со среднеквадратической

оценкой разброса СБА относительно среднего значения (5) А/5 > 1,3, т.е. доверительная вероятность разделения различных типов геологического разреза по СБА (Р) составляет Р> 0,8, т.е. прогноз надежен.

Комплексная интерпретация сертифицированных атрибутов выполнена с использованием алгоритма кластеризации /r-средних, усовершенствованного A.B. Петровым, который позволил учитывать взаимную корреляцию исходных данных.

Результаты формализованной комплексной интерпретации, представленные в виде временных разрезов по двум взаимно перпендикулярным, профилям, четко ил-

Рис. 5. ВРЕМЕННОЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ (А), ПРОГНОЗНЫЙ (Б) ТИПЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПО ПРОФИЛЮ УКО10400

ю

А

Со. Но*нОтъ«<о*л*-4У

Q=C м'/сут I

Сдн Му гтлипвсид»-1! 0*66.5 м'/сут

С «а ГрАдм*-Д/лм4и«г<(А*-4Я

Q-9?,8 »Усу»

MN Ы СМ ИМ Л>М 4«

Ска Восточно-Тайддооясил» _ОС «Усу?

j VAJj ***' ^ ^ MI 1Ц IMI ^ *** ****

Г «а f ры/.,«!. А.'г •;<»-QH-itO w'/сут_

Г»И ОйДГ>1Л41 kao-IS

Q^9C.!> мУсут

..Г? 1--, fffl у--

<v Спв. Зостсм»-оЕгклдл-€б14 0-72 «Усу» |

.. " - - - —

fi - ' ,г  ____ ' *л i '.''—*%

МГ^гдо

•>м

I»

V Iwu

Ii»

1"" Г" 11*ю

! tUw

«м»

II тип Ф»15-100 м Уут

II тип -

- : '.и ^г'г;-;1.

ii тип

-15-100 м'Аут|

Ц=1Ь-100 м /сут 0=0-15 м'/сут

люстрируют расположение зон с дебитами до 100 м3/сут и более (I и II типы геологического разреза баженов-ский отложений), которые могут обоснованно быть объектами детальных сейсмических работ 20, 30 с использованием изложенной новой методики обработки и интерпретации волнового поля (рис. 4, 5).

Все изложенное позволяет рекомендовать разработанную методику для изучения баженовских коллекторов Западной Сибири.

Литература

1. Никульшин И.А. Условия образования и структура коллектора баженовской свиты на примере Сахалинской и Восточно-Сахалинской площадей Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна / И.А.Никульшин // Вестник МГУ. Сер. 4 Геология. — 2006. — № 5.

2. Никульшин И.А. Структура коллектора баженовской свиты на примере Сахалинской и Восточно-Сахалинской площадей Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна / И.А.Никульшин // Геология нефти и газа. — 2007. — № 5.

3. Копилевич Е.А. Способ геофизической разведки для выявления нефтегазопродуктивных типов геологического разреза в трехмерном межскважинном пространстве: патент на изобретение РФ № 2255358 / Е.А.Копилевич, И.А.Мушин, Е.А.Давыдова и др. // - 2005.

4. Копилевич Е.А. «Комплексное спектрально-скорост-ное прогнозирование типов геологического разреза и филь-трационно-емкостных свойств коллекторов» / Е.А.Копилевич, И.А.Мушин, Е.А.Давыдова, М.Л.Афанасьев // ОАО «НК «Роснефть». Сер. Библиотека нефтяного инжиниринга. -

Ижевск: AHO «Ижевский институт компьютерных исследова ний», 2010.

© Коллектив авторов, 2016

Ефим Абрамович Копилевич, главный научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук, kopllevich@vnlgni.ru;

Михаил Борисович Скворцов, заведующий отделом, кандидат технических наук, skvortsov@vnlgnl.ru;

Наталья Амитриевна Сурова, эавелуюший сектором, кандидат геолого-минералогических наук, surova_n@vnigni.ru;

Григорий Викторович Кузнецов, магистрант, kuzgrcg@mall.ru.

NEW METHODS FOR REGIONAL FORECAST OF HIGHLY PRODUCTIVE BAZHENOV RE8ERVOIRS IN WESTERN SIBERIA

Kopilevich EA„ Skuortsoo MB., Surova ND.. Kuznetsov G.V.

The paper presents a new method for the prediction of promising highly productive Bazhenov reservoirs distribution in the crosshole space. The method uses spectral-time seismic record parametrization based on well discharge record.

Key words: Bazhenov suite; methods of wavefield processing and interpretation; complex interpretation.