Прогноз коллекторов в баженовской свите “классического” типа по данным интегрированной интерпретации материалов сейсморазведки и бурения

ПРОГНОЗ КОЛЛЕКТОРОВ В БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЕ "КЛАССИЧЕСКОГО" ТИПА ПО ДАННЫМ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ МАТЕРИАЛОВ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ И БУРЕНИЯ

В.С.Славкин, Н.С.Шик, И.А.Никульшин, Е.А.Давыдова, Н.Ю.Холмянская (ЗАО "МиМГО"),

И.М.Кос

Баженовская свита традиционно подразделяется на два основных типа разреза: первый — это "нормальный", или "классический", тип, который макроскопически представлен однообразной толщей темных битуминозных окремнелых пород, значительно пиритизированных, местами известковистых; второй — "аномальный" тип, сложенный битуминозными глинами, расслоенными песчаными и глинистыми небитуминозными породами (Нежданов А.А., 1985).

Залежи нефти в глинистых коллекторах были впервые обнаружены в начале XX в. в США. В настоящее время месторождения нефти, связанные с коллекторами данного типа, известны в разных регионах мира. В нашей стране самым ярким примером нефтеносных пород, связанных с глинистыми коллекторами, является баженов-ская свита Западной Сибири, в которой на Салымском месторождении в конце 60-х гг. были открыты залежи нефти.

Мнения исследователей расходятся по многим вопросам, связанным с генезисом коллекторов в ба-женовской свите. Однако ясно следующее: баженит образует специфический тип коллекторов, представленный листоватыми разностями глинистых пород с сильно развитой горизонтальной и субгори-

зонтальной, а также нередко вертикальной трещиноватостью. Установлено, что коллекторы в бажени-тах всегда однозначно нефтенасы-щены [2]. Этот постулат обусловил представления о том, что емкость баженитов, по крайней мере, та ее составляющая, которая связана с субгоризонтальной трещиновато-стью, сформировалась благодаря процессам нефтеобразования, которые в свою очередь связаны с первичной миграцией УВ. Более того, общим стало мнение о том, что линзы коллекторов в баженитах являются специфическими ловушками нефти, не имеющими ни структурной формы, ни экранов. Также можно считать, что зоны развития коллекторов в бажените связаны с тепловыми аномалиями и аномально высокими пластовыми давлениями [1,4,5].

Значительно различаются взгляды исследователей на проблему генезиса зон развития тепловых аномалий и коллекторов, а также на набор геологических факторов, которые их обусловливают. Наряду с точкой зрения о необходимости наличия глубинных дизъюнктивных дислокаций, достигающих уровня баженовской свиты, которые инициируют как возникновение тепловых аномалий, так и появление дополнительных зон трещиноватости (Нико-нова В.Ф., Ревнивых В.А., Кос И.М.,

2000; Фурсов А.Я., Постников Е.В., Постников А.В., Ляпунов Ю.В., 2000), существуют и альтернативные точки зрения. Одна из них сводится к тому, что горизонтальная трещино-ватость является продуктом аномального прогрева отдельных участков вследствие естественного радиоактивного распада, обусловленного высоким содержанием урана, которое, по мнению И.И.Плумана (1971), в 10 раз превосходит количество такового в других толщах осадочного бассейна. Эта точка зрения не требует введения представлений о разломах как проводниках глубинного тепла.

В любом случае, какова бы ни была причина подвода аномального теплового потока или накопления аномальной концентрации ОВ, важнейшими вопросами поиска и освоения залежей нефти в баженовской свите является создание методологии и технологии прямого прогнозирования коллекторов методами сейсморазведки. Известны многочисленные попытки сейсмического прогноза залежей на базе динамического анализа отражающего горизонта Б (изучения амплитуды, частоты, энергии) [3], однако до сих пор не создано общепринятой и хорошо зарекомендовавшей себя технологии. Создание такой технологии и явилось главной темой наших исследований.

Прогноз коллекторов в баже-новской свите рассмотрим на примере Сахалинской площади, которая находится между двумя крупными нефтяными месторождениями — Приобским на западе и Прав-динско-Салымским на юге. На ее территории пробурено 29 скважин, из них отложения баженовской свиты испытаны в 27 скважинах. Промышленные притоки нефти были получены в 6 скважинах, из которых одна дала начальный дебит около 300 м3/сут. Сахалинская площадь покрыта густой сетью сейсмических профилей.

Первым этапом создания технологии прямого прогноза коллекторов явилась разработка критериев типизации разрезов баженовской свиты. Для типизации были выбраны скважины, опробованные открытым забоем и с применением щелевого фильтра (щ.ф), которые, по нашему мнению, испытаны корректно. Скважины, испытанные в колонне и открытом стволе с использованием комплекта испытательного инструмента, в типизации не участвовали.

В типизацию заложено три основных параметра: коэффициент продуктивности, пластовая температура в совокупности с пластовым давлением и акустическая жесткость. Попытка использования эффективных мощностей, выделенных по методике В.П.Сонича и В.В.Хабарова (1988), оказалась неудачной, так как коэффициент корреляции между коэффициентами продуктивности и эффективными мощностями составил чуть более 0,3. Также не удалось включить в типизацию толщины, работающие нефтью, по результатам высокочувствительной термометрии вследствие крайне незначительного числа скважин, где были проведены данные исследования.

По продуктивности скважины разделены на четыре типа разреза.

В первый тип с коэффициентом продуктивности свыше 10 м3 • сут/МПа попала лишь одна скв. 20, во второй тип вошли скважины с продуктивностью от 0,3-1,0 м3 • сут/МПа. Третий тип разреза характеризуется продуктивностью 0,1-0,3 м3 • сут/МПа. Продуктивность скважин четвертого типа не превышает 0,1 м3• сут/МПа.

Первый и второй типы разреза характеризуются повышенными значениями пластовых температур и давлений. Так, пластовая температура в скв. 20 составила 116,5 оС, а коэффициент аномальности (отношение порового давления к гидростатическому) — 1,5. В скважинах, вскрывших второй тип разреза со значительно более низкими дебитами, были отмечены и более высокие пластовые температуры и давления. Например, в скв. 3708 были зафиксированы температура 117 оС и коэффициент аномальности 1,56. Исходя из этого, можно сделать вывод, что все скважины, дающие промышленные притоки нефти, характеризуются большими значениями температур и давлений, хотя прямой связи между термобарическими параметрами и начальным дебитом скважин не отмечается.

Третий и четвертый типы разреза характеризуются относительно более низкими пластовыми температурами и давлениями, нежели первый и второй типы: так, пластовая температура в скв. 22, вскрывшей третий тип разреза, составила 104 оС, а коэффициент аномальности — 1,3.

Типы разреза отличаются по значениям акустической жесткости, рассчитанной для нижней пачки ба-женовской свиты. Так, во вскрывшей четвертый тип разреза скв. 3716, давшей начальный дебит 0,28 м3/сут, отмечается повышенная жесткость, а в самой высокопродуктивной скв. 20 с первым типом разреза в этой пачке отмечается более низкая жест-

кость. Для второго и третьего типов разреза характерны промежуточные значения акустической жесткости. Коэффициент корреляции между продуктивностью и акустической жесткостью нижней пачки баженовской свиты составляет 72,6 %.

На втором этапе разработки технологии прямого прогноза коллекторов баженовской свиты создавалась методика обработки данных сейсморазведки.

Баженовское отражение является региональным реперным отражающим горизонтом и уверенно выделяется даже на предварительных разрезах. В случае, когда применяются процедуры, направленные на прослеживание слабых отражений, запись в баженовском интервале получается зарегулированной и ее форма в пределах изучаемой площади остается практически неизменной. Для того чтобы получить неискаженный баженовский импульс, целенаправленно выбирались состав, последовательность и параметры обрабатывающих процедур.

Применение специального графа обработки позволило достичь такой степени выразительности записи, что ее отличия в контрольных точках скважин с различными типами разреза улавливаются даже при визуальном анализе (рис. 1). Амплитудно-фазовая характеристика сейсмического импульса Б в районе продуктивных скв. 20 и 14 имеет специфические особенности и значительно отличается от формы импульса Б в районе "сухих" скв. 3704 и 3703.

Проявление различий формы сейсмической записи в контрольных точках с разными типами разреза создает предпосылки прогнозирования нефтеперспективных трещиноватых зон в баженовских отложениях по данным сейсморазведки. Прогноз осуществлялся на основе триады интерпретационных технологий, в которую вошли:

Рис. 1. СОПОСТАВЛЕНИЕ ФОРМЫ ЗАПИСИ СЕЙСМИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСА Б НА ВРЕМЕННЫХ РАЗРЕЗАХ, ОБРАБОТАННЫХ ПО СТАНДАРТНОМУ (А) И СПЕЦИАЛЬНОМУ (Б) ГРАФАМ

Первый тип Второй тип Третий тип Четвертый тип разреза разреза разреза разреза

......ГГГГГ ГРГРГ ........гмгг ггггг

\ , , , , ^

Лии шм '

Скв.20 Скв.14 Б Скв. 3703 Скв. 3704

визуальное распознавание типов разреза по особенностям спектрально-временных образов (СВО), полученных с помощью программно-методического комплекса SFA (Мушин И.А. и др., 1990);

количественный прогноз типов разреза на основе использования спектрально-временных параметров (Способ геофизической разведки для определения нефтепродуктив-ных типов геологического разреза. Копилевич Е.А., Давыдова Е.А., Слав-кин В.С., Мушин И.А. Патент на изобретение № 2183335 от 21.08.2001);

решение обратной динамической задачи (ОДЗ) сейсморазведки методом ПАРМ (Дубровский З.И., 1985).

Для прогноза зон неоднородности баженовской свиты по визуальным особенностям СВО (Славкин В.С., Копилевич Е.А., Давыдова Е.А., Мушин И.А., 1999; Славкин В.С., 1999) на основе разработанной типизации были созданы СВАН-эталоны каждого типа разреза. Под СВАН-эталонами понимается частотно-временная развертка энергии сейсмических трасс. Каждому из вы-

деленных типов разреза соответствовал устойчивый и резко отличающийся от остальных СВАН-эталон.

Прогноз типа разреза в меж-скважинном пространстве по сейсмическим профилям осуществлялся путем сопоставления конкретного СВО с одним из СВАН-эталонов.

Объединение точек с однотипным прогнозом позволило построить карту типов разреза баженовской свиты, т.е. выполнить районирование территории по зонам развития и отсутствия трещиноватости в баженовских отложениях.

В основе количественного прогноза типов разреза лежит определение спектрально-временных параметров (СВП) энергетических спектров СВАН-колонок (Копилевич Е.А., Давыдова Е.А., Фролов Б.К., 2002). Спектрально-временные параметры характеризуют СВАН-колонку по оси частот и по оси времен (). В качестве СВП использованы удельные спектральные плотности энергетических частотного (по оси частот) и временного (по оси времен) спектров, умноженные на максимальную или средневзвешенную частоту и

время, а также отношения спектральной плотности энергетических спектров высоких и низких частот и больших и малых времен.

Рассмотрение результатов тестирования показало, что в отличие от геологической типизации, в которой представлены четыре типа разреза, по значениям СВП удалось выделить три типа разреза: I тип разреза отличается максимальными значениями СВП, II-III — средними значениями СВП. "Сухие" скважины (IV тип разреза) выделяются по минимальным значениям СВП.

Значения СВП были определены по всем профилям и увязаны на их пересечениях. Затем в соответствии с результатами тестирования была построена карта типов разреза баженовских отложений.

Оценка возможности использования результатов решения ОДЗ методом ПАРМ (Потапов O.A., Козлов Е.А., Руденко Г.Е., 1994) для прогноза трещиноватых зон в баженовской свите проведена по данным интерпретации тестового профиля, проходящего через скважины, вскрывшие разные типы разреза. В качестве скоростной модели использованы данные АК скв. 23. Интерпретация полученного разреза псевдоакустических жесткостей (ПАЖ) показала, что в районе скв.20 (Он ~ 300 м3/сут) выделяется аномальная зона, характеризующаяся пониженными значениями ПАЖ. В то же время в районе "сухих" скв. 3704 и 3703 отмечаются существенно большие значения ПАЖ (рис. 2).

В процессе дальнейшей обработки расчетная модель передавалась в точках пересечений профилей. Выявленные аномальные зоны ПАЖ подтверждаются 88 % скважин, которые рассматривались как контрольные. Этот факт позволил использовать пониженные значения ПАЖ в качестве прогнозного признака для выявления зон развития трещинных коллекторов в баженовской свите.

Для получения конечной карты перспектив нефтеносности нами проведено комплексное интегрирование всех геофизических данных. Результатам прогноза по каждому из методов присваивался свой весовой коэффициент в зависимости от апробированности каждого из них. Максимальный коэффициент присвоен результатам прогноза типов разреза по визуальному анализу СВО, поскольку подтверждаемость такого прогноза на большом числе площадей Восточной и Западной Сибири по итогам последующего бурения более 100 скважин составляет 70-85 %. Результатам прогноза по двум другим методам (количественного прогноза типов разреза на основе использования СВП и решения ОДЗ сейсморазведки методом ПАРМ) присвоены минимальные коэффициенты, поскольку масштабы их внедрения значительно меньше.

Результирующая карта перспектив баженовской свиты представлена на рис. 3. Площадь перспективных участков составляет примерно 31,4 % площади изученной территории. Это обстоятельство можно расценивать как доказательство закономерного, а не слу-

чайного характера полученного результата. Действительно, статистика по Большому Салыму середины 80-х гг., а также современная статистика "хороших" и "плохих" скважин на Сахалинском лицензионном участке показывает, что вероятность обнаружения положительных типов разреза при достаточно случайном и равномерном расположении скважин составляет от 30 до 38 %.

При визуальном анализе карты (см. рис. 3) можно отметить некоторые интересные особенности. Так, хорошо видно, что на Сахалинской площади выделяются три крупные линейные квазиупорядо-ченные зоны развития положительных типов разреза. Две из них, расположенные в центральной части территории, имеют северо-восточное простирание. Это простирание в целом совпадает с направлением сквозных дизъюнктивных дислокаций, нарушающих как юрскую, так и неокомскую секции осадочного чехла. Третья крупная зона развития положительного типа разреза имеет в целом северо-западное простирание, соответствующее простиранию разломов, ортогональных упомянутым ранее.

Следует также отметить весьма специфическое соотношение областей развития положительных типов разреза в баженовской свите с нефтеносностью вышележащих неокомских отложений. В пределах полосы главных неокомских залежей на западе Сахалинской площади (пласты АС11, АС|2 и АС^) доля территории, перспективной по баженовским отложениям, крайне невелика. Более того, в районе скв. 3, 20 и 14, где положительные баженовские типы разреза развиты в контуре залежей АС11, нефтяной потенциал этого пласта незначителен, о чем свидетельствуют фактически непромышленные притоки нефти. Удивительно, но факт, что гнезда "хорошего" типа баженовского разреза на крайнем северо-западе участка закономерно выступают за перспективную полосу по неокомскому комплексу.

Еще более отчетливо "антагонизм" нефтеносности баженовских и неокомских отложений проявляется на востоке участка. В пределах неперспективной по баженов-ским отложениям восточной части участка имеются залежи по пластам АС11, БС4 и БС5.

GEOPHYSICAL INVESTIGATIONS

Рис. 3. ФРАГМЕНТ КАРТЫ ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕНОСНОСТИ БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ САХАЛИНСКОЙ ПЛОЩАДИ

1 - изогипсы кровли баженовской свиты; 2 - высокоперспективные зоны; 3 - перспективные зоны; 4 - бесперспективные зоны; 5 - дизъюнктивные дислокации; 6 - линии сейсмических профилей; 7 - эталонные скважины; 8 -скважины, неиспользованные при эталонировании

После построения карты перспектив была получена информация о результатах испытаний трех скважин, которые подтвердили "отрицательный" прогноз. Авторы данной статьи отмечают, что этот факт является лишь крайне незначительным подтверждением. Хорошим подтверждением нашего прогноза явилось бы наличие скважин с начальным дебитом около 300 м3/ сут. Но, к сожалению, в свете описанного выше "антагонизма" залежей ба-женовской свиты и неокома для получения подобных результатов не-

обходимо проводить программу целенаправленного бурения специально на баженовскую свиту.

Литература

1. Зарипов О.Г., Ушатинский И.Н.

Особенности формирования, строения и состава битуминозных отложений ба-женовской свиты в связи с их нефтеносностью. — Тюмень, ЗапСибНИГНИ, 1976.

2. Нефтегазоносность глинистых пород Западной Сибири /

И.И.Нестеров, И.Н.Ушатинский, А.Я.Ма-лыхин и др. — М.: Недра, 1987.

3. Трапезникова H.A., Рудницкая Д.И. О сейсмогеологической модели баженовской свиты в связи с ее нефтеносностью // Геология нефти и газа. — 1985. - № 12.

4. Условия формирования и методика поисков залежей нефти в аргиллитах баженовской свиты /

Ф.Г.Гурари, Э.Я.Вайц, В.И.Москвин и др. - М.: Недра, 1988.

5. Филина С.И., Корж М.В., Зонн М.С. Палеогеография и нефтеносность баженовской свиты Западной Сибири. - М.: Наука, 1984.

© Коллектив авторов, 2003

The article presents the new technology of the "direct prediction" of reservoir in the Bazhenovskaya formation that based on geological and seismic data.

Using the special graph of seismic data interpretation make it possible to predict the spreading of oil-saturated fractured zones in Bazhenovsky horizon basing on the complexaton results of using the new interpretation technologies.