Прогноз свойств геологического разреза среднедевонско-нижнефранского нефтегазоносного комплекса Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции по сейсмическим данным

Актуальность темы

.

Актуальность комплексного анализа сейсмических данных МОВ-ОГТ 2D и 3D на основе детальных исследований особенностей распространения упругих волн определяется активным развитием поисковых, разведочных и добычных работ в пределах Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТПНГП), эффективность которых во многом зависит от детальности и качества их геологической интерпретации.

Провинция имеет более чем 150-летнюю историю геологического изучения. В XIX веке исследования носили преимущественно геолого-географический характер. Начиная с 20-х годов XX века Северной промысловой экспедицией проводилось изучение Тимана, Пай-Хоя, Вайгача и Новой Земли. С 1933 по 1940 годы в Арктическом регионе работали экспедиции Арктического института и Горно-геологического управления Главсевморпути. Начиная с 1947 года, в регионе проводятся планомерные комплексные геологосъёмочно-поисковые работы. Большая часть территории Малоземельной и Большеземельской тундр с начала 70-х до конца 80-х г. г. была изучена геологической съёмкой масштаба 1:50 000. Поисковые сейсморазведочные работы в северных районах ТПНГП проводились со второй половины 60-х г. г. К началу 70-х г. г. поисково-детальными работами Печорской геофизической экспедиции был исследован Колвинский мегавал. В 1975 г. к работе в НАО приступила Ленинградская сейсморазведочная экспедиция (ныне ОАО «Нарьян-Марсейсморазведка»), а с 1981 г. ПГО «Печорагеофизика» (ныне ОАО «Севергеофизика»).

В настоящее время большая часть работ проводится по методике пространственной сейсморазведки. Целью таких работ является не только структурная интерпретация, но и прогноз свойств пласта, картирование зон развития литолого-фациальных неоднородностей.

При относительно высокой геолого-геофизической изученности территории региона имеются отрицательные результаты поискового бурения. Это свидетельствует о необходимости разработки более надежных критериев прогноза свойств геологического разреза на основе детального анализа всей совокупности сейсмических данных.

Наиболее перспективным направлением интерпретации сейсмических данных является прогноз свойств целевого пласта (включая геометрию пласта, упругие свойства, коллекторские свойства) на основе комплексной интерпретации кинематических и динамических характеристик отраженных волн. Для решения этой задачи в работе изучается влияние свойств пласта на характеристики сейсмических волн, как на примере исследования синтетических данных, так и на реальном сейсмическом материале.

В качестве объекта исследований выбран ареал развития терригенных отложений среднедевонско-нижнефранского нефтегазоносного комплекса (НТК) (в пределах Печоро-Колвинского авлакогена) — одного из наиболее ресурсонасыщенных в ТПНГП [5]. Залежи УВ в этих отложениях выявлены на крупном по запасам Харьягинском месторождении (6 залежей), Ошском (2 залежи), Лекхарьягинском и Инзырейском месторождениях.

Выполненный комплекс исследований на теоретических моделях и фактическом материале позволил: решить задачи структурной интерпретации, определить природу появления аномалий AVO (Amplitude variation with offsetизменение амплитуд с удалением) на сейсмограммах, определить ограничения сейсмического метода при проведении интерпретации динамических характеристик сейсмозаписи.

Цель работы. Повышение достоверности прогноза свойств геологического разреза на основе комплексной интерпретации динамических и кинематических характеристик волнового поля.

Идея работы. Геологическую интерпретацию сейсмических данных следует выполнять с привлечением всех характеристик сейсмической записи: динамических и кинематических, с учётом результатов моделирования волнового поля.

Основные задачи исследований:

• анализ данных сейсморазведки МОВ-ОГТ 3D и данных исследования скважин с целью определения геометрических, упругих и коллекторских свойств среднедевонско-нижнефранского НТК, создание сейсмогеологической модели среднедевонско-нижнефранского НГК территории Колвинского мегавала;

•расчёт и анализ синтетических волновых полей, установление связи между параметрами моделей и особенностями волнового поля, выработка методических приёмов геологической интерпретации сейсмических данных;

•уточнение геологического строения исследуемых площадей Колвинского мегавала по результатам комплексной интерпретации кинематических и динамических характеристик сейсмических данных МОВ-ОГТ 3D.

Научная новизна:

• обоснованы геометрические, упругие параметры и коллекторские свойства сейсмогеологической модели среднедевонско-нижнефранского НГК;

• получены сейсмические образы (волновые поля), характеризующие изменения геометрических, упругих, коллекторских свойств разрезаустановлены зависимости между геометрическими, упругими и коллекторскими свойствами терригенных отложений среднедевонско-нижнефранского НГК и динамическими и кинематическими характеристиками волнового поля.

Защищаемые положения.

1. Созданная на основе сбора, обработки и анализа геолого-геофизической информации сейсмогеологическая модель отражает все наиболее значимые свойства геологического разреза среднедевонско-нижнефранского НГК территории Колвинского мегавала, а именно геометрические свойства, упругие характеристики пластов, коллекторские свойства.

2. Расчёт синтетических волновых полей позволяет выявить особенности разреза, существенно влияющие на волновое поле. Установлено влияние зоны выклинивания на создание скоростной модели разреза за счет образования здесь обменной волныопределена геолого-структурная природа AVO-аномалииопределён характер влияния коэффициента пористости пласта — коллектора на волновое поле.

3. С целью корректного отображения геологического строения объектов ТПНГП и повышения достоверности результатов геофизических исследований интерпретацию сейсмических данных следует проводить с привлечением кинематических и динамических характеристик записи, и результатов сейсмогеологического моделирования.

Методика исследования. Для решения поставленных задач проведены обобщение и анализ результатов геофизических исследований скважин и данных сейсморазведки МОВ-ОГТ 3D, обеспечившие обоснование параметров сейсмогеологической модели среднедевонско-нижнефранского НГК. Синтетические волновые поля рассчитаны с использованием программы конечно-разностного моделирования волнового поля TESSERAL-2D (Tesseral Technologies Inc.). Обработка фактических материалов выполнена с использованием программ FOCUS, GEODEPTH (Paradigm Geophysical).

Достоверность. Достоверность построения эффективной сейсмогеологической модели среднедевонско-нижнефранского НГК определяется использованием результатов геофизических исследований 13.

У скважин и данных по 200 км" сейсмической съёмки МОВ-ОГТ 3D.

Эффективность предлагаемых приёмов интерпретации сейсмических данных определяется сопоставлением результатов сейсмогеологического моделирования с результатами обработки данных натурных наблюдений МОВ-ОГТ 3D.

Практическая значимость. Разработанные методические приёмы позволяют провести эффективную интерпретацию сейсмического материала, с целью прогноза свойств разреза среднедевонско-нижнефранского НГК и, таким образом, повысить надежность локализации участков недр наиболее благоприятных для обнаружения УВ.

Заключение

.

Проведенные в рамках данной работы обобщение и анализ геолого-геофизических данных по площадям центральной части Колвинского мегавала позволили создать эффективную модель строения среднедевонско-нижнефранского НГК. Эта модель может быть использована на неизученных бурением площадях Колвинского мегавала.

С использованием математического аппарата, позволяющего рассчитывать распространение упругих волн в неоднородных средах и учитывать конкретные системы сейсмических наблюдений, используемые в настоящее время на практике, было проведено моделирование волновых полей набора теоретических моделей, имитирующих вариацию структурных и вещественных параметров целевого НГК.

Входные данные для моделирования были тщательно обработаны и проанализированы. В результате, определены четыре группы типовых моделей, охватывающих наиболее часто встречающиеся взаимоотношения изменения упругих свойств пород, характера границ, замещения сред и изменения пористости пород-коллекторов.

Оценены факторы, влияющие на поведение отражающих горизонтов, и количественные параметры волновых полей, в том числе и в зонах выклинивания коллекторских толщ, образующих ловушки на склонах поднятий.

В процессе моделирования и анализа параметров волнового поля:

1) Установлено, что в случае отсутствия измеренных по стволу скважин параметров Vs и р, использование их расчетных величин (без учёта характерных для региона соотношений) приводит к погрешностям, величина которых соизмерима с аномалиями, возникающими в реальных условиях в результате изменения литологии пород, их коллекторских свойств и характера насыщения. Этот факт указывает на необходимость ограниченного использования пересчетных параметров Vs и р при обработке и интерпретации современных сейсмических данных. Использование пересчетных параметров Vs и р допустимо только для кинематической интерпретации, на стадии проведения процедуры привязки волнового сейсмического поля к разрезу скважиндля динамического анализа наблюденного сейсмического поля необходимы измеренные в скважине упругие параметры или использование зависимостей характерных для данного региона.

2) Определено влияние шероховатости границ на амплитуды отраженных волн, проанализирован граф обработки, показано влияние параметров шероховатых границ на результаты обработки, использующей процедуры миграции до и после суммирования сейсмограмм.

Наличие границ, в различной степени шероховатых, определяется перерывами в осадконакоплении среднедевонско-нижнефранской толщи. Наибольший стратиграфический перерыв наблюдается в кровле среднедевонской толщи, содержащей основные коллекторы. Поэтому, в этой части разреза, уже на стадии стандартной временной обработки чрезвычайно важным является учет факторов, затрудняющих надежный прогноз коллекторских свойств по сейсмическим параметрам.

На основании количественного анализа распределения амплитуд отраженных волн сделан вывод об обязательности применения процедуры миграции и о предпочтительности выполнения процедуры миграции до суммирования, результаты которой наилучшим образом приближают получаемые распределения к реальным акустическим параметрам среды в случае шероховатой границы.

3) Установлено наличие обменной волны, формирующейся в пласте-коллекторе среднего девона, и выявлены геологические условия, при которых волна оказывает искажающее влияние на наблюденное волновое поле.

4) Определена природа AVO — аномалий, полученных для рассчитанных моделей выклинивающихся пластов-коллекторов, идентифицированы AVO — аномалии в реальном волновом поле среднедевонского интервала разреза.

5) Определены необходимые процедуры графа обработки, направленные на получение сейсмических данных, позволяющих однозначно определить положение линии выклинивания, надежно восстанавливать амплитуды отраженных волн и выполнять процедуры динамического анализа.

6) На примере среднедевонских терригенных отложений определено влияние изменения значений пористости коллекторов на параметры волнового поля и сделан расчет пористости для коллекторов на площади конкретного месторождения Колвинского мегавала.

7) В зонах выклинивания, являющихся в настоящее время основным объектом поисковых работ, обоснован следующий подход к определению акустических свойств пород по сейсмическим данным: i. картирование линии выклиниванияй. картирование зоны изменения мощности от 0 до 0.6 длины волныiii. в зоне изменения мощностей от 0 до 0.6 длины волны для определения акустических свойств пород используются только данные ГИС и интерполяцию между скважинамиiv. в зоне мощностей более 0.6 длины волны используются статистические зависимости между сейсмическими и петрофизическими параметрами.

8) Учитывая сложность строения коллекторов, эвристический подход представляется единственно возможным для выявления геофизических параметров, изменение которых чувствительно к изменению пористости.

Применительно к среднедевонским коллекторам на изучаемой территории (Ошская площадь) установлена зависимость между коэффициентом пористости и суммой значений всех отсчетов сейсмотрасс. Область применения выявленной зависимости контролируется схожими фациальными условиями формирования отложений, определяющими и схожие физическими свойства песчаных пород-коллекторов.

Выявленные особенности волнового поля могут быть использованы при интерпретации сейсмических материалов, направленных на изучение не только объектов в среднедевонско-нижнефранском НГК, но и объектов ордовикско-нижнедевонекого НГК, обширные по площади зоны выклинивания которого расположены на восточном борту Хорейверской впадины. К зонам выклинивания нижнедевонских коллекторов приурочены значительные по запасам нефти месторождения им. Р.Требса и А. Титова, которые в настоящее время относятся к государственному резерву, но планируются к введению в освоение уже в ближайшем будущем.