Обоснование критериев выделения углеводородосодержащих объектов на основе интеграции данных ГИС и сейсморазведки: На примере Азово-Черноморского региона

Актуальность работы. Интенсификация темпов нефтепоисковых работ на суше и в шельфовых зонах акваторий сопровождается ускоренным развитием ведущего метода геофизических исследований — сейсморазведки. Это развитие происходит как в области совершенствования приемов решения задач структурной геологии, так и в направлении разработки методик получения информации о вещественном составе изучаемого разреза.

Исторически сложилось так, что разведочная геофизика развивалась как методология изучения отдельных физических параметров геологического разреза: структурных, упругих, электрических, плотностных и т. д. Ёе отличие от прямого метода нефтяной геологии — бурения скважин — заключается в том, что собственно разрез в его вещественном, литологиче-ском выражении геофизическими методами не наблюдается. Прогнозирование разреза ведется опосредованно, через его физические параметры, из которых сейсмические среди прочих несут основную информационную нагрузку /48/. Важной составной частью этой многоплановой проблемы является прогнозирование залежей нефти и газа, которое может осуществляться как на этапе поиска месторождений, так и на этапе их детального изучения.

К настоящему времени по материалам многочисленных теоретико-экспериментальных работ можно считать установленной не только принципиальную, но и практическую возможность обнаружения газовых и нефтяных залежей в молодых терригенных разрезах до глубин 2,0−2,5 км по наблюденным на дневной поверхности геофизическим, в первую очередь, сейсмическим полям. Последовательное построение и уточнение моделей геологического разреза составляет главное содержание сейсмических работ на нефть и газ.

В последние годы происходит постоянное усложнение создаваемых по данным сейсморазведки моделей — наблюдается переход от чисто структурных и структурно — формационных реконструкций к моделям резервуаров — емкостным и фильтрационным. Наличие последних используется при подсчете запасов углеводородов на поисковом или детализационном этапах проведения работ, а также при проектировании разработки и мониторинге месторождений.

Использование мощных технологий и интерпретационных систем позволило в производственном режиме получать большой объем различных кинематических и динамических параметров волнового поля. Однако практическая ценность получаемых материалов нередко снижается в связи с неоднозначностью интерпретации природы выявляемых аномалий.

Практика показывает, что как в отечественной, так и в зарубежной геофизике после первого, как правило, бурного и успешного применения новых технологий в реальных условиях («яркое пятно», AVO-анализ, «методика HDI»), наступает этап разочарования, обусловленный появлением отрицательных результатов.

Последнее объясняется недостаточно корректным использованием указанных технологий, связанным либо с незнанием, либо с неучетом всей совокупности физических причин, обуславливающих появление наблюдаемых параметрических аномалий. Диапазон этих причин достаточно широк и различен для разных регионов. Но и в пределах одного конкретного региона образ параметрических аномалий, обусловленный особенностями петрофизических характеристик изучаемого разреза, может быть достаточно разнообразен и существенным образом зависит от вариаций этих характеристик.

Очевидно, что использование информационного банка о петроаку-стических свойствах разреза, представленного в виде зависимостей изменения различных параметров в широком диапазоне глубин для конкретного региона может служить своего рода «камертоном», позволяющим оптимально образом настроиться на «звучание» той или иной совокупности диагностических критериев, характеризующих целевые УВ-содержащие объекты в пределах исследуемых глубин.

Наличие такого рода теоретико-экспериментальных данных и зависимостей приобретает еще большую ценность при выполнении геофизических исследований на море, в связи с практически постоянным дефицитом скважинной информации.

Целью работы является разработка технологии обоснования критериев выделения углеводородосодержащих объектов на основе детального изучения и анализа петроакустических характеристик песчаных коллекторов и глин применительно к кайнозойскому разрезу Азово-Черноморского региона.

Основные задачи исследования:

1. Обзор состояния вопроса по обоснованию критериев выделения углеводородосодержащих объектов.

2. Анализ и систематизация термобарических характеристик, акустических свойств пластовых флюидов и петроакустических характеристик терригенных пород кайнозойского разреза Азово-Черноморского региона.

3. Разработка технологии обоснования критериев выделения УВ-содержащих объектов на основе совместной интерпретации данных ГИС и сейсморазведки.

4. Апробация применения разработанных критериев на этапах поиска и разведки перспективных нефтегазовых объектов.

Научная новизна:

1. Впервые для терригенных отложений АЧР, залегающих на глубинах до 4,0 км, установлены зависимости емкостных, плотност-ных и скоростных характеристик с учетом влияния на них свойств и состава пластовых флюидов.

2. На основе оценки сейсмических аномалий определена контрастность проявления в терригенном разрезе Азово-Черноморского региона локальных объектов различного насыщения, залегающих в интервале глубин 0,5−4,0 км.

3. Научно обоснованы интерпретационные модели определения скоростных (Vp, Vs) и диссипативных (а Р, а s) характеристик песчаноглинистых пород кайнозоя различного насыщения для термобарических условий Азово-Черноморского региона.

4. Установлена область наиболее достоверного выявления газонасыщенных объектов на основе определяемых по данным сейсморазведки параметрам: коэффициенту Пуассона (а) и отношению скоростей поперечных и продольных волн (параметру у).

Основные защищаемые положения.

1. При прогнозировании УВ-насыщения геологического разреза, необходимо использовать термобарические характеристики, акустические свойства пластовых флюидов и петрофизические параметры пород для реальных условий АЧР.

2. Научно обоснованные интерпретационные модели определения скоростных и диссипативных параметров, подтвержденные экспериментальными данными, позволили получить зависимости Vp (H), Vs (H) и ар (Н), as (H) для песчано-глинистых пород в интервале глубин 0,5−4,0 км.

3. По динамическим и кинематическим критериям установлена контрастность проявления нефтяных и газовых залежей в полях продольных и поперечных волн в диапазоне глубин 0,5−4,0 км кайнозойского разреза АЧР.

4. Предельная глубина достоверного выявления залежей по параметрам у и, а в условиях терригенного разреза АЧР не превышает 3,03,5 км и существенно зависит от толщины УВ-насыщенных пластов.

Практическая ценность работы. Результаты исследований по теме диссертации нашли отражение в отраслевых «Методических указаниях по прогнозированию нефтегазоносности и петрофизических особенностей геологического разреза локальных объектов на континентальном шельфе (Мингазпром, 1987 год)». В 1987;1990 гг. разработанная методика была внедрена в производственных подразделениях ВМНПО «Союзморгео» .

Изложенные методические приемы использовались при оценке перспектив нефтегазоносности отдельных площадей на акваториях Азовского и Черного морей и сопредельной суши (пл. Октябрьская, структура Б53, пл. Шмидта, пл. Штормовая, пл. Центральнои Восточно-Прибрежные).

Фактический материал. В основу работы легли результаты определения свойств пластовых флюидов, емкостных, плотностных и скоростных характеристик песчаных коллекторов и глин, полученные по данным ГИС, сейсмокаротажа, ВСП и лабораторных исследований кернового материала. Сюда же вошли результаты замеров пластовой температуры и давления по более чем 40 площадям и месторождениям Краснодарского края, Азовского моря и северо-западного шельфа Черного моря, взятые из публикаций и отчетов по обоснованию и подсчету запасов нефти и газа.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Всесоюзном семинаре «Обмен опытом работы по обработке на ЭВМ материалов морской сейсморазведки» (г. Москва, 1978 г.) — всесоюзном семинаре «Латеральная изменчивость состава и физических свойств отложений и ее отражение в геофизических полях при поисках нефти и газа» (г. Пермь, 1978 г.) — заседании ОНТС по проблеме «Состояние и пути развития геофизических и геохимических методов разведки прямых поисков нефти и газа на акваториях» (г. Москва, 1983 г.) — всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов (г. Учкекен, 1984 г.) — международной геофизической конференции-выставке по разведочной геофизике SEGЕАГО (г. Москва, 1993 г.), всероссийском семинаре «Гальперинские чтения-2001» (г. Москва, 2001 г.).

Настоящие исследования являются одним из направлений развития морской сейсморазведки, определенных отраслевым Генеральным проектом «Прогноз» /71/. Ниже приводится перечень рекомендаций, переданных во внедрение в производственные организации ВМНПО «Союзморгео», ПО «Кубаньтегазпром» и ПО" Черноморнефтегаз" .

1. Рекомендации по оценке возможностей индикации залежей нефти и газа в различных интервалах глубин по данным морской сейсморазведки и гравиразведки. Краснодар, 1978. (Совместно с Земцовым Е.Е.).

2. Рекомендации по технологии обнаружения газовых залежей при морской сейсморазведке по акустическому ореолу в верхней части разреза. Краснодар, 1984. (Совместно с Земцовым Е.Е.).

3. Рекомендации по технологии экспрессного выявления в геологическом разрезе зон АВПД по данным сейсморазведки. Краснодар, 1984. (Совместно с Земцовым Е.Е.).

4. Рекомендации на заложение первой поисковой скважины на газ на структуре Б 53 (к востоку от площади Октябрьской) на Азовском море. Геленджик, 1987. (Совместно с Вычеровым В.В.).

5. Прогнозная оценка под счетных параметров газового месторождения Октябрьское на основе детального изучения его разреза по данным сейсморазведки (Азовское море). Краснодар, 1990. (Совместно с Земцовым Е. Е., Кирьяковым В.Г.).

6. Служебная записка по результатам анализа данных на пл. им. Шмидта Краснодар, 1995.

Разработанная совместно с Земцовым Е. Е. технология экспрессного выявления в геологическом разрезе зон АВПД по данным сейсморазведки в 1985 году была удостоена бронзовой медали ВДНХ СССР.

За период с 1996 по 2002 гг. партией детализационной сейсморазведки Краснодарской опытно-методической экспедиции ФГУП ПО «Союзморгео» при проведении геофизических работ в Юго-Восточном Приазовье было передано в буровые организации 10 положительных заключений о продуктивности разреза и рекомендации на заложение поисковых скважин. Результатами последующего бурения подтверждено 9 из них, в одном случае получен отрицательный результат. Таким образом, коэффициент успешности прогноза на 2002 год составляет 0,9. Автор надеется, что в достижении такого высокого результата есть небольшая, но определенная доля и его труда.

Объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения, изложенных на 159 страницах текста, иллюстрированных 50 рисунками и 3 таблицами, и сопровождается списком литературы из 88 наименований.

5.3. Выводы к главе 5.

1. На примере газовой залежи в образованиях неогена показана возможность однозначной идентификации амплитудных аномалий с газонасыщенными песчаными пластами.

2. Однозначным критерием наличия газовой залежи в разрезе является прослеживание AVO-эффекта, а также выделение соответствующих аномалий в разрезах РР волн отсутствие их в разрезах PS волн.

3. В тонкослоистом разрезе чокрака выделение и локализация нефтегазовых залежей является чрезвычайно сложной задачей, требующей привлечения всей совокупности сейсмических материалов в виде стандартных временных разрезов (интегральное поле) и их различных параметрических аналогов (дифференциальные поля, поля атрибутов СЭУ и т. д.).

4. Детальный анализ материалов ГИС, используемый для получения наиболее полного образа сейсмопромысловых пачек, а также для точной привязки разреза скважины к наблюденному волновому полю, повышает достоверность выделения искомых линзовидных, латерально ограниченных объектов в геологическом разрезе и позволяет уточнить их пространственное положение относительно друг друга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. На основании проведенных исследований автором установлено, что в условиях терригенного разреза Азово-Черноморского региона петрофизические свойства песчаных коллекторов существенно меняются как по глубине, так и по латерали. На малых глубинах переход законтурной части пласта во внутриконтурную сопровождается возрастанием его пористости на 5,0 — 6,0%. С глубиной это различие уменьшается до 2,5 -3,0%. Это обстоятельство следует учитывать при изучении вариаций скоростных характеристик песчаных коллекторов, обусловленных сменой пластового флюида.

2. Упругие модули песчаных пород — сжимаемость скелета и модуль сдвига — тесным образом зависят от пористости, причем для пород одного и того же литологического состава, но разного возраста зависимости Р (К") и G (К&bdquo-) имеют различный характер. Сходимость расчетных значений P (iQ и G (К&bdquo-) и лабораторных замеров предопределяет возможность их использования для расчета скоростей продольных и поперечных волн в песчаных коллекторах с различным типом поронаполнителя.

3. Наличие информации о петрофизических характеристиках коллекторского пласта позволило подобрать функциональную связь, наилучшим образом описывающую вариации параметра поглощения продольных волн с глубиной в пластах с различным типом пластового флюида.

4. Амплитудный признак выделения нефтегазовых залежей сохраняет свою диагностическую значимость до глубин 1,8 (нефтяная) — 2,3 км (газовая залежь). В неидеально-упругих средах дополнительным признаком наличия залежи в разрезе может служить увеличение видимых периодов и искажение формы отраженного сигнала, определяемое воздействием поглощения на спектр падающей волны.

5. Широко используемый в настоящее время AVO-эффект сохраняет свою диагностическую значимость в условиях кайнозойского разреза АЧР в интервале глубин 2,0 — 3,5 км. Следует учитывать, что знак и величина AVO-характеристик существенно зависит от вариаций пористости газонасыщенного пласта и свойств глинистой покрышки. Неучет последних может приводить как к выделению ложных аномалий, так и к пропуску полезных.

6. Наиболее контрастно нефтегазовые залежи проявляются в полях относительных параметров у и, а (до глубин 3,0 — 3,5 км), но с увеличением мощности интервала анализа граница надежного выделения нефтегазовых залежей заметно уменьшается.

7. Апробация установленных критериев на морской площади Октябрьская и на участке сочленения площадей Прибрежная и Восточно-Прибрежная позволили уточнить природу наблюдаемых в волновых полях аномалий и выделить ранее неизвестные залежи.

8. Выполненные автором исследования позволили установить для терригенного разреза кайнозоя диагностически значимые критерии выделения нефтяных и газовых залежей в полях продольных и поперечных (обменных) волн в диапазоне глубин 0,5 — 4,0 км.

Принимая во внимание достаточно высокий потенциал южных морей России и возросший в последнее время интерес нефтедобывающих компаний к выполнению геофизических исследований на этих акваториях, а также учитывая основные направления геологоразведочных работ в Краснодарском крае, автор считает, что вопросы, затронутые в данной работе, найдут свое применение в практике геофизических работ.