Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Литология и коллекторские свойства отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья

ВАК РФ 25.00.06, Литология

Автореферат диссертации по теме "Литология и коллекторские свойства отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья"

005009128

На правах рукописи

НЕМОВА ВАРВАРА ДМИТРИЕВНА

ЛИТОЛОГИЯ И КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА ОТЛОЖЕНИЙ БАЖЕНОВСКОГО ГОРИЗОНТА НА ЗАПАДЕ ШИРОТНОГО ПРИОБЬЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТИ: 25.00.06 - литология

25.00.12 - геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

2 ОЕЗ Ш

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2012

005009128

Работа выполнена на кафедре литологии и морской геологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и в ЗАО " Моделирование и мониторинг геологических объектов им. В.А. Двуреченского"

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Фролов Владимир Тихонович кандидат геолого-минералогических наук Колосков Василий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Еремеев Владислав Васильевич доктор геолого-минералогических наук Фурсов Альберт Яковлевич

Ведущая организация: Институт проблем нефти и газа Российской Академии Наук (ИПНГ РАН)

Защита состоится 02 марта 2012 г в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 501.001.40 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119234, Москва, Ленинские горы, МГУ им.М.В. Ломоносова, корпус «А», геологический факультет, аудитория 829.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона А, 6 этаж.

Автореферат разослан 30 января 2012 г.

Ученый секретарь ^

диссертационного совета Карнюшина Е.Е.

Основное содержание работы

Актуальность работы

В настоящее время отмечается падение добычи нефти в главном нефтедобывающем регионе страны - Западной Сибири (ЗС), поэтому широко обсуждается (в том числе и на государственном уровне) вопрос вовлечения в разработку трудноизвлекаем ых запасов нефти, содержащихся в баженовском горизонте, который является одновременно нефтематеринским и продуктивным. В связи с этим актуальность детального изучения его внутреннего строения не может вызывать сомнений.

Изучением отложений баженовского горизонта в ЗС более 40 лет занимались многие ученые (Ф.Г.Гурари, И.И.Нестеров, А.А.Трофимук, А.Э.Конторович, Ф.К.Салманов, О.К.Баженова, Н.Б.Вассоевич, Ю.В.Брадучан, В.А.Захаров и многие другие). Однако общепринятой точки зрения на нефтегеологическое строение этой толщи нет, что, безусловно, мешает вовлечь в разработку значительные запасы нефти (по оценкам некоторых ученых достигающие 30 млрд.т.), аккумулированные в отложениях баженовского горизонта.

Активное изучение объекта началось с Салымского месторождения, где в 1967 г были получены первые промышленные притоки нефти. Однако, почти за 40 лет разработки баженовского горизонта накопленная добыча нефти составляет лишь несколько млн.т. Большинство ученых связывают неудачи промышленного освоения запасов с трудностью разработки нетрадиционного типа коллектора - «баженита» (листоватых, черных, битуминозных глин с межслоевой пустотностью). Такой коллектор «отдает» в скважины нефть только при аномально высоком пластовом давлении (АВПД). После падения АВПД коллектор утрачивает свои фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС), т.е. наличие залежи контролируется АВПД. Именно с таким типом коллектора столкнулись геологи и разработчики на Салымском месторождении.

Существуют и другие типы коллекторов в баженовском горизонте, например, на западе Широтного Приобья. Ряд исследователей (Е.Е.Карнюшина, О.О.Абросимова, А.Д.Алексеев и др.) показали в своих работах, что здесь коллекторами являются карбонатизированные кремнистые слои с трещинным типом пустотности и жестким минеральным скелетом, который обеспечивает возможность длительной эксплуатации залежей со стабильными дебитами, даже с применением механизированной добычи нефти на депрессии. Извлечение нефти из подобных коллекторов не контролируются наличием АВПД в толще.

На западе Широтного Приобья нефтегеологическое строение

баженовского горизонта изучалось различными научными коллективами, применявшими широкий арсенал сейсмогеологических методов. Но несмотря на обширный объем исследований, остаются неопределенности, мешающие начать массовую разработку объекта. До сих пор нет общепринятого мнения о закономерностях распределения коллекторов по разрезу и на площади, типе коллектора, влиянии тектонического фактора на нефтеносность. Отсутствие этих представлений не позволяет в полной мере реализовать детальную трехмерную геологическую модель, которая стала бы основой для дальнейшего гидродинамического моделирования, проектирования разработки месторождений и опробования различных методов повышения нефтеотдачи. Все это сдерживает начало масштабного промышленного освоения залежей нефти в баженовском горизонте.

Целью работы являлось изучение свойств, закономерностей распространения и генезиса пород-коллекторов в отложениях баженовского горизонта на западе Широтного Приобья, оценка вертикальной и латеральной изменчивости коллекторов и выявление характера их распространения в межскважинном пространстве.

Основные задачи исследований:

1. Разработка методических приемов комплексного подхода к изучению отложений баженовского горизонта с использованием геофизических, промыслово-геофизических, геохимических, литологических, сейсмогеологических методов исследований.

2. Детальные литогенетические исследования керна, отобранного из интервала баженовского горизонта на Галяновском, Средне-Назымском, Большом Ольховом и Апрельском месторождениях. Стадиальный анализ изученных пород.

3. Изучение условий осадконакопления кремнистых пород баженовского горизонта. Анализ влияния физико-химических условий среды на вторичные изменения радиоляриевых илов.

4. Выявление различных типов коллекторов и закономерностей их распространения в разрезе.

5. Обоснование возможности использования сейсморазведки для прогнозирования различных типов разреза в межскважинном пространстве.

6. Построение трехмерной геологической модели строения отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья на основе результатов литологического изучения разрезов скважин, выделения коллекторов различного типа и сейсмического прогноза свойств разреза в межскважинном пространстве.

Фактический материал

Автором детально изучено около 200 пог. м керна из 12-ти скважин; описано более 300 прозрачных шлифов, изготовленных из керна интервала баженовского горизонта 12-ти скважин, интерпретированы результаты рентгено-фазового (более 200 обр.) и изотопного анализов углерода и кислорода карбонатных минералов (70 обр.)- Результаты всех анализов и привлеченных методов увязаны автором и сопоставлены между собой.

В диссертационной работе использованы геолого-промысловые данные, полученные компанией ОАО «РИТЭК», и материалы интерпретации ГИС (ЗАО «МиМГО»), макроописания и фотографии керна более чем по 50-ти скважинам Галяновского, Средне-Назымского, Апрельского и Большого месторождений (ГП «НАЦРН» им. В.И.Шпильмана), а также результаты стандартных лабораторных петрофизических исследований - более 240 образцов керна из 15-ти скважин (ГП «НАЦРН» им.В.И.Шпильмана); результаты геохимических исследований методом Rock-Eval - более 300 образцов керна из 12-ти скважин; геохимических исследований нефтей из 30-ти скважин; результаты специальной обработки и интерпретации свыше 1800 пог.км. MOrT-2D и 120 км2 MOIT-3D (ЗАО «МиМГО»).

Научная новизна:

1. Реализован комплексный подход к изучению нефтепродуктивных отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья, в рамках которого особое внимание уделено литогенетическим исследованиям, сопоставленным с данными геофизических, промыслово-геофизических, геохимических и сейсмогеологических методов.

2. Установлен генезис пород-коллекторов, которые образовались в основном в результате вторичных преобразований радиоляриевого ила.

3. Показано, как изменения физико-химических условий среды повлияли на формирование коллекторов с различными ФЕС. Смена в катагенезе кислой среды на щелочную способствовала доломитизации радиоляритов, благодаря чему образовались вторичные пустоты, обусловившие высокую емкость коллекторов. Напротив, замещение радиоляритов в диагенезе кальцитом, приводило к значительному снижению коллекторских свойств апорадиоляритовых известняков.

4. Для отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья задача проведения прогноза свойств коллекторов в межскважинном пространстве впервые решена на основании установленных различий в физических свойствах пород-коллекторов и неколлекторов.

В работе защищаются следующие положения:

1. Среди основных групп пород баженовского горизонта на западе Широтного Приобья присутствуют: 1 - обогащенные органическим веществом глинисто-карбонатно-кремнистые смешанные образования, сформировавшиеся преимущественно в условиях аноксии придонных вод, 2 - силициты глинистые биотурбированные, связанные с аэрацией придонных водах палеобассейна кислородом, 3 - вторичные известняки и доломиты, заместившие радиоляриты.

2. Вторичные известняки образовались при карбонатизации радиоляритов в раннем диагенезе. Источником углекислоты при этом являлось анаэробное бактериальное разложение органического вещества. Вторичные доломиты кремнистые возникли в результате раннедиагенетического окремнения радиоляритов и их последующей доломитизации в катагенезе, чему способствовали щелочные растворы, выделявшиеся из глинисто-кремнистых отложений при трансформации смектита в иллит.

3. Породы-коллекторы, обеспечивающие промышленные притоки нефти из отложений баженовского горизонта, располагаются в четырех интервалах разреза. Три из них представлены слоями вторичных известняков, толщиной до 1 м, четвертый - единственным слоем кремнистых доломитов (до 3 м), приуроченным к кровле низкорадиоактивной пачки продуктивной толщи. Трещинно-кавернозные известняки, расположенные в подошве горизонта, обладают высокой продуктивностью в отдельных случаях.

4. Наиболее высокоемкими коллекторами, обеспечивающими основную часть притока нефти из отложений баженовского горизонта, являются вторичные кремнистые доломиты, емкостные свойства которых обусловлены вторичной пустотностью, образовавшейся в процессе доломитизации на стадии катагенеза.

Реализация результатов исследований и практическое значение работы:

Результаты исследований переданы нефтяной компании ОАО «РИТЭК» в виде отчетов, рекомендаций, карт и геологических разрезов, составленных автором или при его непосредственном участии.

Детальные литогенетические исследования отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья позволили создать трехмерную геологическую модель строения объекта, ставшую основой для гидродинамического моделирования. На основе полученных результатов на Средне-Назымском месторождении ведутся опытные работы по

термическому воздействию на отложения баженовского горизонта с целью разработки инновационных подходов к поддержанию пластового давления и обеспечению стабильной промышленной добычи нефти. С учетом созданных автором геологических моделей закладываются новые скважины, планируются геологоразведочные работы, в частности, постановка сейсморазведки 3D.

Апробация работы и публикации

Основные результаты исследований обсуждались на заседаниях научно-технического совета ЗАО «МиМГО» и ОАО «РИТЭК», докладывались в ОАО «ВНИИнефть», «Зарубежнефть», НК «ЛУКОЙЛ» на совещании по составлению технологической схемы опытно-промышленных работ по термо-газовому воздействию на опытном участке Средне-Назымского месторождения, а также на международных научно-практических конференциях (Геоперспектива-2009, г. Москва; Ломоносов-2010, г. Москва; ГЕОМОДЕЛЬ-2010, г. Геленджик).

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в трех статьях, изданных в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ВАК, а также изложены в научно-производственных отчетах ЗАО «МиМГО».

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из 3-х глав, содержит 180 страниц текста, иллюстрирована 77 рисунками. Список использованной

литературы насчитывает 82 наименования.

* * *

Автор благодарит д.г.-м.н., профессора B.C. Славкина за привлечение к изучению отложений баженовского горизонта, возможность проведения настоящих исследований и ценные консультации.

Горячую благодарность автор выражает д.г.-м.н., профессору В.Т. Фролову за советы, помощь и поддержку в решении важнейших геологических проблем.

Автор благодарит директора ЗАО «МиМГО» к.г.-м.н.

B.Н. Колоскова и главного геолога ЗАО «МиМГО» к.г.-м.н.

C.С. Гаврилова за творческие дискуссии и рецензирование работы.

Особую благодарность автор выражает зав. лабораторией ГИН РАН

д.г.-м.н. Б.Г. Покровскому за проведение изотопного анализа углерода и кислорода карбонатов и помощь в интерпретации его результатов и зав. отделом ВНИГНИ д.г.-м.н. М.В. Дахновой за ценные советы и помощь в интерпретации результатов геохимических исследований.

Автор глубоко признателен преподавателям кафедр литологии и геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ за проявленный интерес к настоящим исследованиям и дискуссии

по теоретическим и практическим вопросам, затронутым в работе.

Автор горячо благодарит весь коллектив ЗАО "МиМГО им. В. А. Двуреченского" за творческие дискуссии и моральную поддержку.

Автор выражает отдельную благодарность д.г.-м.н., профессору К.И. Багринцевой за ценные консультации по вопросам коллекторов.

Особенную благодарность автор выражает своей семье за веру, поддержку и терпение.

Глава 1. Геологическое строение и нефтегазоносность запада Широтного Прпобья

В данной главе рассмотрены вопросы тектоники, стратиграфии, нефтегазоносности Западной Сибири, особое внимание уделено западу Фроловской и востоку Красноленинской нефтегазоносных областей, в пределах которых расположены изученные Галяновское, Средне-Назымское, Апрельское и Большое Ольховое месторождения.

Территория исследований располагается в зоне сочленения Фроловской мегавпадины и восточного борта Красноленинского и Полуйского сводов. Объектом исследований является баженовский горизонт, сложенный глинисто-кремнистыми отложениями, обогащенными органическим веществом.

Баженовская свита выделена в 1959 г. в скв.1Р Болыыереченской Ф.Г.Гурари в качестве пачки марьяновской свиты, а тутлеймская свита выделена П.Ф.Ли в 1956 г. в ранге деминской свиты.

Накопление отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья происходило с поздневолжского по ранневаланжинское время (поздняя юра - ранний мел) в эпиконтинентальном морском бассейне на глубинах ниже волнового воздействия, при ограниченности терригенного сноса, преимущественно в анаэробной обстановке. Это определило высокую латеральную выдержанность свойств толщи, высокую степень обогащенности ее органическим веществом, высокий нефтегенерационный потенциал.

На территории исследований баженовский горизонт подстилается тонкоотмученными глинами абалакской свиты (толщиной до 50 м), перекрывается глинами верхнетутлеймской подсвиты, фроловской и ахской свит, суммарной толщиной до 600 м.

В состав баженовского горизонта входит только нижняя подсвита тутлеймской свиты, поэтому в данной работе термины «баженовский горизонт запада Широтного Приобья» и «нижнетутлеймская подсвита» используются, как синонимы.

На территории исследований выделено шесть нефтегазоносных комплексов (НГК): доюрский, нижнеюрский, среднеюрский, верхнеюрский, неокомский, аптский. Меловые НГК имеют второстепенное промысловое значение, поэтому в качестве

первоочередного объекта разработки рассматриваются отложения тюменской свиты, коллекторы в которой обладают низкими ФЕС, высокой изменчивостью, в них аккумулированы большие запасы нефти, но промышленное освоение их ведется в ограниченном объеме. Нефтеносность отложений баженовского горизонта доказана на Большом Ольховом, Апрельском, Галяновском, Средне-Назымском месторождениях, где получены промышленные притоки нефти дебитом до 150 т/сут.

Выводы по главе 1 Накопление отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья происходило с поздневолжского по ранне-валанжинское время в эпиконтинентальном морском бассейне на глубинах ниже волнового воздействия, при ограниченности терригенного сноса, преимущественно в анаэробной обстановке. Это определило высокую латеральную выдержанность свойств толщи и ее высокий нефтегенерационный потенциал.

Изученные отложения залегают между двумя глинистыми толщами, обладающими хорошими изолирующими свойствами, благодаря чему были созданы предпосылки для формирования залежей нефти внутри баженовского горизонта.

На западе Широтного в качестве первоочередного объекта разработки рассматриваются резервуары тюменской свиты, промышленное освоение которых ведется в малых объемах. В подобных условиях особое значение приобретает изучение коллекторских свойств баженовского горизонта, который залегает выше тюменской свиты, а значит, вскрывается попутно при бурении на тюменские отложения. Баженовский горизонт обладает гигантскими геологическими запасами нефти, изучался многими научными коллективами, но, несмотря на обширный фактический материал, его нефтегеологические свойства трактуются различными исследователями неоднозначно.

Глава 2. Литология баженовского горизонта на западе Широтного Приобья

В последние годы бурное развитие технологий геофизических исследований скважин (ГИС) и сейсмического моделирования часто приводит к отказу от литологических исследований каменного материала. Однако, по мнению автора, происходит недооценка реальных возможностей комплексных исследований. В настоящей диссертационной работе предпринята попытка показать, какую практическую пользу можно извлечь из них.

Изученные автором отложения баженовского горизонта на западе Широтного Приобья весьма разнородны литологически (рис.1). Валовый литологический состав отложений следующий. Силициты составляют до

80 %, обычно более 50 %, органическое вещество - 4-20 %, глины - до 25 %, представлены иллитом до 12 %, смектитом до 10 %, хлоритом до 5 %, каолинитом до 5 % (обычно 1-2 %), кальцит до 10-15 % встречается в виде раковин фораминифер и кокколитофорид, пирита 5-10%. Очевидно, что состав отложений баженовского горизонта на территории исследований преимущественно кремневый, а не глинистый. Накопление подобных отложений обычно происходит в условиях крайне низких скоростей седиментации.

В основном объеме кремневой толщи располагаются отдельные маломощные слои, толщиной 1-3 м, вторично выполненные кальцитом, либо доломитом, сквозь которые просматривается реликтовая биоморфная (радиоляриевая) структура. В этих слоях содержание кальцита или доломита достигает 80 %, содержание органического вещества не превышает 5 %, глинистое вещество практически отсутствует (до 2 %).

Основными ключами расшифровки древних обстановок осадконакопления являются литологические типы (ЛТ) и определенные по ним генетические типы отложений. В данной диссертационной работе использована генетическая классификация морских отложений, разработанная В.Т. Фроловым в 1984 г.

Выделены следующие литотипы отложений (рис.1): радиоляриты (КЗ), доломиты кремнистые апорадиоляритовые (Д1), доломиты апорадиоляритовые (Д2), доломиты битуминозные апорадиоляритовые (ДЗ), известняки мелко-среднекристаллические апорадиоляритовые (И1), известняки с цементом прорастания апорадиоляритовые (И2), известняки комковатые микритовые (ИЗ), известняки микритовые трещинно-кавернозные (И4), глинисто-кремневые (К1) и карбонатно-кремневые (К2) породы, обогащенные органическим веществом, также биотурбированные кремневые породы с кремневыми стяжениями (К4).

Проведенный автором литогенетический анализ позволил распознать способ образования этих литотипов. Генетически практически все отложения баженовского горизонта на западе Широтного Приобья являются планктоногенными образованиями. Этот генотип на территории исследований автором разделен на два подтипа: подтип биогенных отложений (радиоляриты: КЗ, Д1, Д2, ДЗ, И1, И2) и подтип терригенно-биогенных (с преобладанием последних) отложений (ЛТ К1, К2, К4).

Терригенно-биогенные отложения составляют основной объем баженовского горизонта. Это микролинзовидные, тонкослоистые глинисто-кремневые породы (ЛТ К1, К2), обогащенные органическим веществом и остатками скелетов планктона. Среди них выделяется интервал разреза, утративший микролинзовидную текстуру. Отложения этого интервала (ЛТ К4) практически изотропны, комковаты, с типичной

ихнитолитовой текстурой. Утрата первичной тонкослоистой текстуры может быть связана только с биотурбацией осадка. Биотурбация указывает на присутствие кислорода в придонных водах и верхней части осадка во время накопления этих отложений. Кислород способствовал сгоранию органического вещества, что отразилось в пониженном содержании Сорг в данных породах, относительно небиотурбированных разностей. Кроме того, этот процесс сопровождался выделением углекислоты и, как следствие, подкислением среды в осадке. Биотурбированные отложения образуют единый слой, толщиной 2-4 м, в верхней части низкорадиоактивной пачке разреза всех скважин, фиксируя длительный период аэрируемости придонных вод и верхней части осадка кислородом.

Биогенные отложения представлены в основном вторично преобразованными радиоляритами, которые накапливались в периоды резкого преобладания биогенной седиментации над терригенной.

Проведение стадиального анализа, подкрепленного изотопным анализом кислорода и углерода карбонатных минералов (рис.2), позволило выявить основные этапы . постседиментационных преобразований пород.

Наиболее разнообразны вторичные преобразования радиоляриевых илов. После седиментации в радиоляритовом иле, состоящем из кремневых скелетов планктона и органического вещества, представленного мягким тельцем, происходило активное разложение ОВ анаэробными бактериями, за счет чего выделялось огромное количество углекислоты, и в осадке создавалась кислая среда. В условиях затрудненной связи придонных вод с поровыми водами осадка в кислой среде внутреннее пространство раковин радиоляритов выполнялось опалом, который позднее трансформировался в опал-СТ и низкотемпературный тридимит. В катагенезе окремнелые прослои, как наиболее проницаемые, подвергались доломитизации, происходившей благодаря внедрению в них щелочных растворов. Эти растворы выделялись из вмещающих радиоляриты глинисто-кремневых пород на стадии катагенеза при трансформации смектитов в иллиты. В результате кремнезем частично выщелачивался, на его месте кристаллизовался доломит. Так формировались апорадиоляритовые кремнистые доломиты, обладающие вторичным пустотным пространством, развитым между расположенными рыхло идиоморфными кристаллами доломита и в микротрещинах между полуаморфным кремневым веществом и кристаллическим доломитом.

В случае если система придонная вода-осадок была открытой, радиоляриевый ил замещался кальцитом. Этому способствовал активный

о глинисто-кремнснмс породы ОООО • шюрадиоляритовые известняки

о карбоиатно-крсмпсвыс породы оооо „ апорадиоляритовые доломиты

о кремневые породы со стяжениями __ ,„вестняки трещинно-кавернозные э^в • глины полимиктовые с глауконитом '

Рис.1. Схематичный разрез строения отложений и диаграмма состава основных литологичсских типов отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобьи

о —I----

-30 -20 -10 0

(ГС, %о РОВ

«1 ф2 »3

Условные обозначения:

I - полигенетический кальцит, входящий в состав пород матрицы; 2 - известняки анорадиоляриевые; 3 доломиты апорадиолярнсвыс

Рис. 2. Результаты изотопного анализа углерода и кислорода карбонатных минералов отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья

Таблица I

Фильтрациомио-ечкосшыс свой с I ва пород баженовского горизонта

на западе Широтного Приобьи

Основые литотипы Толщина, м Кн. % Кпр, мД Дебит нефти, т/с\т Пустотное пространство

глинисто-кремнистые породы от 2 до 7 6-8 менее 0.01 разобщенные пустоты, микротрещины

известняки апорадиоляритовые до 1 4.5-9 от 0.5 до 2 до 30 (в среднем - 5) микропустоты, микротрещины

доломиты апорадиоляритовые до 3 10-16 более 3 до 120 ( в среднем -20) пустоты, микротрещины

ник 1 ник I ник -I

.11' И1. Известняка мелкп-среднекриеталлнчеекие апорадиоляритовые

Фоторафия шлифа

Фотография шлифа

ник

ник I

ЛТ Д1. Доломи I ы крсмннс I ыс апорадиоляритовые

Рис.3. Фотографии и зарисовки шлифов доминирующих типов коллекторов в отложениях баженовского горизонта па западе Широтного Приооья

обмен ионами: избыток углекислоты из осадка удалялся в придонную воду, при этом щелочные морские воды проникали в осадок, подщелачивая среду. В результате кальцит, как наиболее реакционно-способный минерал, выпадал в осадок, выполняя сначала внутренние пустоты скелетов радиолярий, а затем и межскелетное пространство. Так формировались апорадиоляритовые известняки, пустотное пространство в которых представлено микротрещинами и микропустотами, развитыми между кристаллами кальцита разных генераций.

Детальное изучение литологии баженовского горизонта позволило составить подробные литологические колонки изученных скважин и сопоставить их между собой. На основании этого проведен циклический анализ, благодаря которому в теле баженовского горизонта на западе Широтного Приобья автором выделено пять циклитов (рис.1). Время накопления одного циклита составляет от 1 до 3 млн. лет. Формирование каждого циклита начиналось со смешанного терригенно-биогенного осадконакопления. Содержание глинистой примеси постепенно уменьшалось, отражая снижение объемов накопления терригенного материала, вплоть до практически полного его отсутствия в осадке. Резкому преобладанию в осадке биогенного материала над терригенным способствовали вспышки биопродуктивности зоопланктона, спровоцированные притоком арктических вод, насыщенных кислородом, в баженовский бассейн седиментации.

Единственный в разрезе слой доломитизированного радиолярита (рис.1), состоящий из ЛТ Д1, Д2, ДЗ и ЛТ К ¡/располагается строго в кровле второго циклита (в кровле низкорадиоактивной пачки), и перекрывает биотурбированную часть разреза. Возможно, наличие кислорода в придонных водах во время накопления радиоляриевого ила второго циклита, способствовало сгоранию органического вещества, установлению кислой среды в осадке, растворению биогенных карбонатов. Поэтому этот слой радиолярита оказался сцементированным опалом, а не кальцитом, как слои радиоляритов, распространенные в кровле других циклитов. Кроме того, апорадиоляритовые известняки (ЛТ И1, И2), имеют меньшую толщину, по сравнению с доломитами (1 м против 3).

Структурный палеоплан баженовского горизонта на территории изученных месторождений сильно дифференцирован: крупные, различно ориентированные поднятия с пологими склонами переходят в прогибы. Установлена зависимость толщины радиоляритов ых слоев от палеорельефа, связанная с особенностями осадконакопления: в палеодепрессиях толщина радиоляритовых слоев несколько выше, чем на склонах, а на вершинах палеоподнятий толщина слоев минимальная, вплоть до полного их отсутствия. Эти выводы необходимо учитывать при

прогнозе распространения радиоляритовых слоев в межскважинном пространстве.

Для восстановления палеогеографических обстановок осадконакопления проведен фациальный анализ отложений. Кроме данных по изученным в пределах территории исследований разрезам скважин, привлечены выводы Ю.В. Брадучана (Брадучан и др., 1985) и официальные стратиграфические схемы. В результате в отложениях баженовского горизонта Западной Сибири выделено семь фаций. В данной работе фация понимается как часть стратона, отличающаяся литологическими и палеонтологическими признаками от соседних одновозрастных частей в пределах их горизонтального распространения (по А.Гресли).

Автором проведена интерпретация условий формирования выделенных фаций баженовского горизонта Западной Сибири, восстановлены обстановки осадконакопления. что позволило точнее интерпретировать данные по территории исследований.

Период накопления отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья отличается доминированием объемов биогенной (планктоногенной) седиментации над терригенной (глинистой). Изредка аноксидные обстановки сменялись периодами аэрируемости придонных вод. Наиболее длительный такой период зафиксирован по биотурбированности отложений в верхней части второго циклита, выявленной на всей территории исследований. Вероятно, условия аэрации придонных вод кислородом существовали и локально - на наиболее контрастных поднятиях, где велика вероятность формирования отложений ракушняковых банок.

В рамках данных исследований автором выделено четыре стратиграфических уровня, сложенных радиоляритами, прослеженными в скважинах на расстоянии более 150 км (от Галяновского месторождения на юге до Большого месторождения на севере территории исследований). Ю.В.Брадучан в салымском типе разреза выделил их ровно столько же. Это указывает на коррелируемость разрезов на расстоянии в сотни км. Кроме того, судя по широкому площадному распространению фации, к которой относятся отложения территории исследований, выявленные закономерности осадконакопления баженовских отложений на западе Широтного Приобья носят региональный характер, поэтому их можно распространить, по крайней мере, на всю Фроловскую мегавпадину Западной Сибири.

Выводы по главе 2

В разрезе баженовского горизонта на западе Широтного Приобья описано одиннадцать литологических типов, которые генетически интерпретированы как планктоногенные отложения биогенной группы,

которые разделены на биогенную и терригенно-биогенную подгруппы.

Наличие в разрезе биотурбированных отложений толщиной до 4 м указывает на существование довольно длительного периода аэрации придонных вод и верхней части осадка кислородом во время накопления баженовского горизонта.

Для каждого литотипа проведен стадиальный анализ, позволивший установить этапы и физико-химические условия процессов постседиментационных преобразований.

В разрезе баженовского горизонта выделено пять циклитов, прикровельные слои четырех из них фиксируют вспышки биопродуктивности зоопланктона, обусловленные проникновением в баженовский бассейн холодных арктических вод, насыщенных кислородом.

Автор считает, что выявленные закономерности осадконакопления отложений баженовского горизонта носили региональный характер, поэтому их можно распространить на всю Фроловскую мегавпадину Западной Сибири.

Глава 3. Коллекторы нефти баженовского горизонта на западе Широтного Приобья

Основными задачами настоящего исследования являются распознавание среди выделенных литологических типов пород-коллекторов и неколлекторов; выявление типов коллекторов и установление зависимости ФЕС от текстурно-структурных особенностей пород, сложившихся в процессе осадконакопления и постседиментационных преобразований исходных пород.

Зачастую модель линзовидного строения глинистого коллектора баженовского горизонта распространялась, по аналогии с наиболее изученным Салымским месторождением, на всю перспективную часть горизонта, что предполагало высокую вероятность бурения «сухих» скважин. В связи с этим, несмотря на доказанную нефтеносность отложений баженовского горизонта на десятках площадей ЗС НГБ, его промышленная разработка ведется на единичных месторождениях. Главная нефтематеринская толща ЗС НГБ является, таким образом, «собакой на сене»: обладает гигантскими геологическими запасами нефти, но эффективно извлекать их пока не представляется возможным. Для изменения ситуации необходимы новые идеи и подходы к изучению данных отложений, например, использование термических методов повышения нефтеотдачи.

Петрофизические исследования пород баженовского горизонта на западе Широтного Приобья (табл.1) выявили крайне низкие значения пористости и проницаемости изученных образцов: проницаемость глинисто-кремневых отложений составляет менее 0,01 мД, пористость -

6-8 %, для пород коллекторов эти показатели редко превышают значения 1-5 мД и 4-15 % соответственно. При этом, измерения ФЕС проведены на образцах, сохранивших целостность при подъеме керна на дневную поверхность. При этом в керне скважин, из которых получены максимальные притоки нефти, часто присутствуют отсутствующие или разрушенные интервалы разреза, представленные щебенкой. Это говорит о том, что в условиях естественного залегания породы подобных интервалов обладали повышенной трещиноватостью. Замерить ФЕС таких пород без герметизированного отбора керна невозможно. Таким образом, ФЕС лучших коллекторов баженовского горизонта неизвестны. На основании этого можно утверждать, что полученные значения ФЕС образцов занижают реальный фильтрационный потенциал изучаемых отложений.

Гидрофобность пород баженовского горизонта исключает возможность использования прямых качественных признаков наличия коллектора по данным геофизических исследований скважин (ГИС), в связи с чем, общепринятая методика выделения коллекторов по данным ГИС отсутствует.

На основании результатов исследований структурно-текстурных особенностей пород и их пустотного пространства, подкрепленных данными промыслово-геофизических исследований (ПГИ), выявившими приточные интервалы разрезов скважин, породы баженовского горизонта на западе Широтного Приобья автором разделены на коллекторы и неколлекторы. К коллекторам баженовского горизонта на западе Широтного Приобья относятся радиоляриты (КЗ), апорадиоляритовые кремнистые доломиты (Д1, Д2), апорадиоляритовые известняки (И 1, И2) и известняки трещинно-кавернозные (И4). Остальные литотипы относятся к неколлекторам.

Автором установлено, что первично-тонкослоистые породы, содержащие глинистую примесь, относятся к неколлекторам (это ЛТ К1, К2, К4), а к коллекторам - породы с разнообразными текстурами, в которых глинистая примесь практически отсутствует. Эти признаки можно использовать при дальнейших исследованиях керна в прозрачных шлифах, как диагностический признак коллектора/ неколлектора.

В настоящей работе доказано, что коллекторы в баженовском горизонте на западе Широтного Приобья формировались преимущественно по вторично преобразованным радиоляритам, сложенным известняками и доломитами (рис.1), распространенными на четырех стратиграфических уровнях разреза.

В радиоляритах формировались коллекторы трещинно-порового типа с различными ФЕС (табл.1, рис.3). Наиболее высокоемкими коллекторами являются кремнистые доломиты, приуроченные к кровле

второго циклита толщи. Остальные прослои радиоляритов представлены вторичными известняками с невысокими ФЕС.

Поскольку изученные скважины располагаются на значительном расстоянии друг от друга (до 30 км), одной из задач исследований являлось проследить изменение свойств коллекторов в межскважинном пространстве. Традиционно для решения этой задачи привлекается интерпретация данных сейсморазведки. Однако баженовский горизонт является нестандартным объектом, обладающим небольшой толщиной, при этом, как доказано в данной работе, качество коллекторов зависит от их вторичных преобразований. Для подобных отложений нет ни общепринятых методик проведения прогноза свойств толщи в межскважинном пространстве, показавших свою эффективность, ни статистики применения различных методик прогноза. Поэтому, в первую очередь, стояла задача выявления теоретической возможности картирования изменений геологических свойств разреза в межскважинном пространстве баженовского горизонта при помощи современных сейсмических методов. Впервые для отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья данная задача решалась с учетом результатов всестороннего изучения керна, позволившего установить реальные отличия свойств коллекторов и неколлекторов.

Теоретическим залогом успеха прогнозирования является контрастность акустических свойств, вторично карбонатизированных, хрупких и трещиноватых коллекторов, с вмещающими их породами, отличающимися повышенной глинистостью и содержанием ОВ, т.е. обладающих меньшей плотностью и меньшими скоростями прохождения через них упругих волн. Другими словами, дифференциация разреза проводится по акустическим свойствам пород.

Для обоснования возможности применения сейсмических методов в целях прогноза зон распространения коллекторов в баженовском горизонте на западе Широтного Приобья в два этапа проведено двухмерное сейсмическое моделирование. .....

Первый этап моделирования призван показать, что изменчивость сейсмического волнового поля в интервале залегания баженовского горизонта в значительной мере определяется именно наличием в нем коллекторских слоев. При этом для исключения возможности влияния на формирование волнового поля подстилающих и перекрывающих целевой интервал толщ, а также иных параметров самого стратона, моделирование проводилось на основе теоретических (синтетических) акустических кривых, в которых нивелировано влияние всех факторов, за исключением количества продуктивных слоев. На основе синтетических акустических кривых создан модельный временной разрез, на котором видно, что

изменчивость строения разреза приводит к изменениям волновой картины.

Для выявления возможности сейсмической псевдоакустической инверсии (решение обратной динамической задачи - ОДЗ) «почувствовать» эту изменчивость автором проведено преобразование модельного сейсмического разреза. Анализ полученного разреза акустической жесткости, показал, что на нем четко видны отличия заданных геологических типов разреза, несмотря на невозможность детализации каждого плотного пропластка в отдельности. На примере расчетной кривой средних значений акустической жесткости в интервале залегания нижней пачки баженовского горизонта, построенной по рассматриваемому разрезу, видна возможность реализации численного анализа полученных разрезов, а значит, и картирования геологических типов разреза по площади.

Второй этап моделирования также направлен на доказательство возможности применения сейсмических методов при прогнозировании типов разреза в межскважинном пространстве. Однако он основывается уже на использовании наблюденных акустических данных скважин. Результат моделирования доказывает, что изменчивость ФЕС коллекторов баженовского горизонта в межскважинном пространстве отображается в изменении волнового сейсмического поля.

В рамках данной диссертационной работы проведено инверсионное преобразование стандартных временных разрезов, которое позволило создать параметрические разрезы, характеризующие акустические свойства пород в заданном интервале геологического разреза -баженовском горизонте. На основе этих параметрических разрезов закартировано распространение коллекторов в межскважинном пространстве. Результатом прогноза являются карты псевдоакустических жесткостей.

На основе результатов сейсмического прогноза, контролирующего латеральное распространение коллекторов, проведено трёхмерное геологическое моделирование строения отложений баженовского горизонта в пределах участка сейсморазведки ЗЭ Средне-Назымского месторождения. Результаты литологических исследований легли в основу создания единого геолого-статистического разреза. В модели использовано четыре литологических типа пород. Неколлектор представлен собирательным «образом» непроницаемых глинисто-кремнистых сильно битуминозных пород (ЛТ К1, К2, К4) -, формирующих слои, толщиной 3-7 м. Среди коллекторов выделено три основных литологических типа. Первый - вторичный кремнистый доломит - наиболее высокоемкий и высокопродуктивный в разрезе трещинно-поровый коллектор (ЛТ Д1, Д2), толщиной 2,5-3 м,

расположенный в кровле низкорадиоактивной пачки баженовского горизонта. Второй - апорадиоляритовые известняки, толщиной до 1м, развитые на трех стратиграфических уровнях, с трещинно-поровым типом коллектора, но с более низкими ФЕС. И третий литотип коллектора - трещинно-кавернозный известняк (ЛТ И4), расположенный в подошве горизонта, в котором высокие ФЕС встречаются редко на территории исследований.

Трехмерное моделирование произведено стохастическим методом в программном комплексе IRP RMS Roxar. На основе трехмерной геологической модели строения разреза баженовского горизонта в межскважинном пространстве, проведена оценка геологических запасов нефти в объекте исследований в пределах участка сейсморазведки 3D Средне-Назымского месторождения.

Созданная модель геологического строения отложений баженовского горизонта, по мнению автора, отражает реальное строение объекта исследований, что подтверждается результатами гидродинамического прослушивания.

Детальная трехмерная модель геологического строения природного резервуара баженовского горизонта (рис.4) является надежной основой для принятия решения о размещении эксплуатационных и разведочных скважин, а также при выборе оптимальных участков для проведения экспериментальных работ по подбору инновационных технологий поддержания пластового давления. Например, для термического воздействия на отложения баженовского горизонта, которое ведется компанией ОАО «РИТЭК» на Средне-Назымском участке.

Выводы по главе 3 В отложениях баженовского горизонта на западе Широтного Приобья доминируют коллекторы, сложенные вторично преобразованными радиоляритами. Планктоногенный генезис этих прослоев определяет морфологию прослоев, в которых формируются коллекторы: небольшую толщину (0,5-3 м), выдержанность и широкое площадное распространение (десятки-первые сотни кв.км).

На четырех стратиграфических уровнях разреза баженовского горизонта на западе Широтного Приобья в радиоляритах формировались коллекторы трещинно-порового типа, но с различными ФЕС.

Наиболее высокоемкими коллекторами являются кремнистые доломиты, приуроченные к кровле второго циклита толщи. Остальные прослои радиоляритов представлены вторичными известняками с невысокими ФЕС.

Выявление реальных отличий в свойствах коллекторов и неколлекторов позволило установить, что интерпретация изменчивости волнового сейсмического поля эффективна для изучения изменений ФЕС

коллекторов в межскважинном пространстве баженовского горизонта на западе Широтного Приобья, благодаря резкому контрасту акустических свойств коллекторов и вмещающих их глинисто-кремневых пород.

Детальное трехмерное геологическое моделирование строения баженовского горизонта, позволило выявить участки, оптимальные для проведения промысловых экспериментов над природными резервуарами объекта исследования, с целью повышения коэффициента извлечения нефти.

Рис.4. Карта удельных эффективных запасов нефти баженовского горизонта Средне-Надымского месторождения с участками, оптимальными для проведения термо-1 аювого воздействия

Удельные запасы нефти,

тыс,т./км'

120

Условные обозначения

номер «аажммы | о-~' | пиши оейсмнчдою: профилей 20

Р-^ | учаетс« с«*смсразе«лки 30 | изсудельных запасов тыст.'км

Фант

гэ кятегфих С1 ;иду»»йР | 1на

| уизсто» гекоыемдуеиьй дгя ОГО • ^ [ Границы яицеиаиспжзга участка

на« ж-шии-нии и

Заключение

В рамках настоящих исследований проведен детальный литогенетический анализ и изучено влияние физико-химических условий среды на процессы вторичных преобразований пород. Полученные результаты использованы для интерпретации геофизических, промыслово-геофизических данных и положены в основу трехмерного геологического моделирования строения резервуаров баженовского горизонта на западе Широтного Приобья.

В процессе литогенетического анализа отложений баженовского горизонта установлено, что на западе Широтного Приобья в его составе доминируют планкгоногенные отложения. Коллекторские свойства слагающих их пород предопределены наличием и количеством терригенной глинистой примеси. Коллекторами являются породы, глинистая примесь в которых отсутствует, неколлекторами, генерирующими нефть, являются породы, глинистая примесь в которых не превышает 25%, с высоким содержанием органического вещества.

Доказано, что в зависимости от физико-химических условий среды в осадках по-разному протекали процессы вторичных преобразований, определившие в итоге качество коллекторов.

Составлены детальные литологические разрезы всех изученных скважин. Выявлено, что радиоляритовые слои расположены на четырех основных стратиграфических уровнях разреза. Наибольшее значение имеют доломиты апорадиоляритовые, развитые в кровле второго циклита, - преимущественно из них получают высокие и стабильные притоки нефти (до 150 т/сут). На трех других уровнях развиты известняки апорадиоляритовые, коллекторы в которых отличаются невысокими ФЕС и редко имеют большое промышленное значение.

Выявленные реальные отличия свойств коллекторов и неколлекторов позволили установить, что изменения ФЕС коллекторов в межскважинном пространстве баженовского горизонта на западе Широтного Приобья отображаются в сейсмическом волновом поле благодаря резкому контрасту акустических свойств карбонатизированных коллекторов и вмещающих их глинисто-кремневых пород.

На основе проведенных исследований создана детальная трехмерная геологическая модель строения баженовского горизонта Средне-Назымского месторождения, позволившая выявить участки, оптимальные для проведения промысловых экспериментов над природными резервуарами объекта исследования с целью повышения коэффициента извлечения нефти.

Решенные в работе научные и практические задачи по выявлению закономерностей распространения в разрезе и на площади коллекторов в баженовском горизонте должны способствовать повышению эффективности его промышленной разработки.

Основные положения диссертации изложены в следующих опубликованных работах.

1. Алексеев А.Д., Немова В.Д., Колосков В.Н., Гаврилов С.С Цитологические особенности строения нижнетутлеймской подсвиты Фроловской НТО в связи с особенностями ее нефтеносности // Геология нефти и газа, №2, 2009 г. С.27-33

2. Немова В.Д. Цитологический состав и строение нижнетутлеймской подсвиты в свете перспектив ее нефтеносности // Тезисы докладов конференции «Геоперспектива-2009», М., 2009 г. С. 7374.

3. Немова В.Д. Генезис первичных пород потенциальных коллекторов нижнетутлеймской подсвиты на западе Широтного Приобья // Тезисы докладов конференции «Ломоносов-2010», М., 2010 г.

4. Немова В.Д., Колосков В.Н. Особенности строения нижнетутлеймской подсвиты на западе Широтного Приобья в свете перспектив ее промышленного освоения // Тезисы конференции «Геомодель-2010», Геленджик, 2010 г.

5. Немова В.Д., Колосков В.Н., Гаврилов С.С., Покровский Б.Г. Стадийность и направленность вторичных преобразований пород-коллекторов нижнетутлеймской подсвиты на западе Широтного Приобья //Геология нефти и газа, №6, 2010 г. С.22-28

6. Немова В.Д., Колосков В.Н., Покровский Б.Г. Процессы формирования карбонатизированных коллекторов в глинисто-кремнистых отложениях баженовского горизонта на западе Широтного Приобья // Разведка и охрана недр, №12, 2011 г, С 31-35.

Подписано в печать: 23.01.2012

Заказ № 6537 Тираж -150 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 wvvw.autoreferat.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Немова, Варвара Дмитриевна, Москва

61 12-4/6В

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени М.В.Ломоносова

На правах рукописи

ЛИТОЛОГИЯ И КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА ОТЛОЖЕНИЙ БАЖЕНОВСКОГО ГОРИЗОНТА НА ЗАПАДЕ ШИРОТНОГО ПРИОБЬЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТИ: 25.00.06 - литология,

25.00.12 - геология, поиски и разведка

нефтяных и газовых месторождений

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Фролов Владимир Тихонович (специальность 25.00.06) кандидат геолого-минералогических наук Колосков Василий Николаевич (специальность 25.00.12)

диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2012

Содержание

Стр.

Основное содержание работы 3

Глава 1 Геологическое строение и нефтегазоносность

запада Широтного Приобья 9

§1.1 Основные черты тектонического строения района 9

§1.2 Стратиграфия 13

§1.3 Нефтегазоносность 31

Выводы по главе 1 41

Глава 2 Строение баженовского горизонта на западе Широтного Приобья 42

§2.1 Стадийность литологических исследований 42

§2.2 Строение разреза отложений баженовского горизонта 45

§2.3 Литологические и генетические типы 47

§2.4 Стадиальный анализ 72

§2.5 Цикличность разреза 79

§2.6 Фациально-палеогеографические реконструкции 85

§2.7 Этапы осадконакопления и преобразования изученных отложений 96

Выводы по главе 2 102

Глава 3 Выделение и картирование коллекторов нефти баженовского

горизонта на западе Широтного Приобья 103

§3.1 Задачи и методика комплексных исследований 103

§3.2 Существующие взгляды на строение коллекторов баженовского горизонта 104

§3.3 Сведения о разработке залежей нефти, локализованных в баженовском

горизонте 109

§3.4 Методы и результаты изучения коллекторов баженовского горизонта

в районе исследований 112

§3.5 Методика и результаты прогноза распространения коллекторов в

межскважинном пространстве 134

§3.6 Применение полученных результатов при создании трехмерной

геологической модели строения баженовского горизонта на участке

сейсморазведки 3D 153

Выводы по главе 3 168

Заключение 169

Опубликованные работы автора по теме диссертации 170

Литература 171

Основное содержание работы

Актуальность работы

В настоящее время отмечается падение добычи нефти в главном нефтедобывающем регионе страны - Западной Сибири (ЗС), поэтому широко обсуждается (в том числе и на государственном уровне) вопрос вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов нефти, содержащихся в баженовском горизонте, который является одновременно нефтематеринским и продуктивным. В связи с этим актуальность детального изучения его внутреннего строения не может вызывать сомнений.

Изучением отложений баженовского горизонта в ЗС более 40 лет занимались многие ученые (Ф.Г.Гурари, И.И.Нестеров, А.А.Трофимук, А.Э.Конторович, Ф.К.Салманов, О.К.Баженова, Н.Б.Вассоевич, Ю.В.Брадучан, В.А.Захаров и многие другие). Однако общепринятой точки зрения на нефтегеологическое строение этой толщи нет, что, безусловно, мешает вовлечь в разработку значительные запасы нефти (по оценкам некоторых ученых достигающие 30 млрд.т.), аккумулированные в отложениях баженовского горизонта.

Активное изучение объекта началось с Салымского месторождения, где в 1967 г были получены первые промышленные притоки нефти. Однако, почти за 40 лет разработки баженовского горизонта накопленная добыча нефти составляет лишь несколько млн.т. Большинство ученых связывают неудачи промышленного освоения запасов с трудностью разработки нетрадиционного типа коллектора — «баженита» (листоватых, черных, битуминозных глин с межслоевой пустотностъю). Такой коллектор «отдает» в скважины нефть только при аномально высоком пластовом давлении (АВПД). После падения АВПД коллектор утрачивает свои фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС), т.е. наличие залежи контролируется АВПД. Именно с таким типом коллектора столкнулись геологи и разработчики на Салымском месторождении.

Существуют и другие типы коллекторов в баженовском горизонте, например, на западе Широтного Приобья. Ряд исследователей (Е.Е.Карнюшина, О.О.Абросимова, А.Д.Алексеев и др.) показали в своих работах, что здесь коллекторами являются карбонатизированные кремнистые слои с трещинным типом пустотности и жестким минеральным скелетом, который обеспечивает возможность длительной эксплуатации залежей со стабильными дебетами, даже с применением механизированной добычи нефти на депрессии. Извлечение нефти из подобных коллекторов не контролируются наличием АВПД в толще.

На западе Широтного Приобья нефтегеологическое строение баженовского горизонта изучалось различными научными коллективами, применявшими широкий арсенал сейсмогеологических методов. Но несмотря на обширный объем исследований, остаются неопределенности, мешающие начать массовую разработку объекта. До сих пор нет общепринятого мнения о закономерностях распределения коллекторов по разрезу и на площади, типе коллектора, влиянии тектонического фактора на нефтеносность. Отсутствие этих представлений не позволяет в полной мере реализовать детальную трехмерную геологическую модель, которая стала бы основой для дальнейшего гидродинамического моделирования, проектирования разработки месторождений и опробования различных методов повышения нефтеотдачи. Все это сдерживает начало масштабного промышленного освоения залежей нефти в баженовском горизонте.

Целью работы являлось изучение свойств, закономерностей распространения и генезиса пород-коллекторов в отложениях баженовского горизонта на западе Широтного Приобья, оценка вертикальной и латеральной изменчивости коллекторов и выявление характера их распространения в межскважинном пространстве.

Основные задачи исследований:

1. Разработка методических приемов комплексного подхода к изучению отложений баженовского горизонта с использованием геофизических, промыслово-геофизических, геохимических, литологических, сейсмогеологических методов исследований.

2. Детальные литогенетические исследования керна, отобранного из интервала баженовского горизонта на Галяновском, Средне-Назымском, Большом Ольховом и Апрельском месторождениях. Стадиальный анализ изученных пород.

3. Изучение условий осадконакопления кремнистых пород баженовского горизонта. Анализ влияния физико-химических условий среды на вторичные изменения радиоляриевых илов.

4. Выявление различных типов коллекторов и закономерностей их распространения в разрезе.

5. Обоснование возможности использования сейсморазведки для прогнозирования различных типов разреза в межскважинном пространстве.

6. Построение трехмерной геологической модели строения отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья на основе результатов литологического изучения разрезов скважин, выделения коллекторов различного типа и сейсмического прогноза свойств разреза в межскважинном пространстве.

Фактический материал

Автором детально изучено около 200 пог. м керна из 12-ти скважин; описано более 300 прозрачных шлифов, изготовленных из керна интервала баженовского горизонта 12-ти скважин, интерпретированы результаты рентгено-фазового (более 200 обр.) и изотопного анализов углерода и кислорода карбонатных минералов (70 обр.). Результаты всех анализов и привлеченных методов увязаны автором и сопоставлены между собой.

В диссертационной работе использованы геолого-промысловые данные, полученные компанией ОАО «РИТЭК», и материалы интерпретации ГИС (ЗАО «МиМГО»), макроописания и фотографии керна более чем по 50-ти скважинам Галяновского, Средне-Назымского, Апрельского и Большого месторождений (ГП «НАЦРН» им. В.И.Шпильмана), а также результаты стандартных лабораторных петрофизических исследований - более 240 образцов керна из 15-ти скважин (ГП «НАЦРН» им.В.И.Шпильмана); результаты геохимических исследований методом Rock-Eval - более 300 образцов керна из 12-ти скважин; геохимических исследований нефтей из 30-ти скважин; результаты специальной обработки и интерпретации свыше 1800 пог.км. MOIT-2D и 120 км МОГТ-ЗЭ (ЗАО «МиМГО»).

Научная новизна:

1. Реализован комплексный подход к изучению нефтепродуктивных отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья, в рамках которого особое внимание уделено литогенетическим исследованиям, сопоставленным с данными геофизических, промыслово-геофизических, геохимических и сейсмогеологических методов.

2. Установлен генезис пород-коллекторов, которые образовались в основном в результате вторичных преобразований радиоляриевого ила.

3. Показано, как изменения физико-химических условий среды повлияли на формирование коллекторов с различными ФЕС. Смена в катагенезе кислой среды на щелочную способствовала доломитизации радиоляритов, благодаря чему образовались вторичные пустоты, обусловившие высокую емкость коллекторов. Напротив, замещение радиоляритов в диагенезе кальцитом, приводило к значительному снижению коллекторских свойств апорадиоляритовых известняков.

4. Для отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья задача проведения прогноза свойств коллекторов в межскважинном пространстве впервые решена на основании установленных различий в физических свойствах пород-коллекторов и неколлекторов.

В работе защищаются следующие положения:

1. Среди основных групп пород баженовского горизонта на западе Широтного Приобья присутствуют: 1 - обогащенные органическим веществом глинисто-карбонатно-кремнистые смешанные образования, сформировавшиеся преимущественно в условиях аноксии придонных вод, 2 - силициты глинистые биотурбированные, связанные с аэрацией придонных водах палеобассейна кислородом, 3 - вторичные известняки и доломиты, заместившие радиоляриты.

2. Вторичные известняки образовались при карбонатизации радиоляритов в раннем диагенезе. Источником углекислоты при этом являлось анаэробное бактериальное разложение органического вещества. Вторичные доломиты кремнистые возникли в результате раннедиагенетического окремнения радиоляритов и их последующей доломитизации в катагенезе, чему способствовали щелочные растворы, выделявшиеся из глинисто-кремнистых отложений при трансформации смектита в иллит.

3. Породы-коллекторы, обеспечивающие промышленные притоки нефти из отложений баженовского горизонта, располагаются в четырех интервалах разреза. Три из них представлены слоями вторичных известняков, толщиной до 1 м, четвертый - единственным слоем кремнистых доломитов (до 3 м), приуроченным к кровле низкорадиоактивной пачки продуктивной толщи. Трещинно-кавернозные известняки, расположенные в подошве горизонта, обладают высокой продуктивностью в отдельных случаях.

4. Наиболее высокоемкими коллекторами, обеспечивающими основную часть притока нефти из отложений баженовского горизонта, являются вторичные кремнистые доломиты, емкостные свойства которых обусловлены вторичной пустотностью, образовавшейся в процессе доломитизации на стадии катагенеза.

Реализация результатов исследований и практическое значение работы:

Результаты исследований переданы нефтяной компании ОАО «РИТЭК» в виде отчетов, рекомендаций, карт и геологических разрезов, составленных автором или при его непосредственном участии.

Детальные литогенетические исследования отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья позволили создать трехмерную геологическую модель строения объекта, ставшую основой для гидродинамического моделирования. На основе полученных результатов на Средне-Назымском месторождении ведутся опытные работы по термическому воздействию на отложения баженовского горизонта с целью разработки инновационных подходов к поддержанию пластового давления и обеспечению стабильной промышленной добычи нефти. С учетом созданных автором геологических моделей закладываются новые скважины, планируются геологоразведочные работы, в частности, постановка сейсморазведки ЗБ.

Апробация работы и публикации

Основные результаты исследований обсуждались на заседаниях научно-технического совета ЗАО «МиМГО» и ОАО «РИТЭК», докладывались в ОАО «ВНИИнефть», «Зарубежнефть», НК «ЛУКОЙЛ» на совещании по составлению технологической схемы опытно-промышленных работ по термо-газовому воздействию на опытном участке Средне-Назымского месторождения, а также на международных научно-практических конференциях (Геоперспектива-2009, г. Москва; Ломоносов-2010, г. Москва; ГЕОМОДЕЛЬ-2010, г. Геленджик).

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в трех статьях, изданных в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ВАК, а также изложены в научно-производственных отчетах ЗАО «МиМГО».

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из 3-х глав, содержит 180 страниц текста, иллюстрирована 77 рисунками. Список использованной литературы насчитывает 82 наименования.

=н * *

Автор благодарит д.г.-м.н., профессора B.C. Славкина за привлечение к изучению отложений баженовского горизонта, возможность проведения настоящих исследований и ценные консультации.

Горячую благодарность автор выражает д.г.-м.н., профессору В.Т. Фролову за советы, помощь и поддержку в решении важнейших геологических проблем.

Автор благодарит директора ЗАО «МиМГО» к.г.-м.н. В.Н. Колоскова и главного геолога ЗАО «МиМГО» к.г.-м.н. С.С. Гаврилова за творческие дискуссии и рецензирование работы.

Особую благодарность автор выражает зав. лабораторией ГИН РАН д.г.-м.н. Б.Г. Покровскому за проведение изотопного анализа углерода и кислорода карбонатов и помощь в интерпретации его результатов и зав. отделом ВНИГНИ д.г.-м.н. М.В. Дахновой за ценные советы и помощь в интерпретации результатов геохимических исследований.

Автор глубоко признателен преподавателям кафедр литологии и геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ за проявленный интерес к настоящим исследованиям и дискуссии по теоретическим и практическим вопросам, затронутым в работе.

Автор горячо благодарит весь коллектив ЗАО "МиМГО им. В.А. Двуреченского" за творческие дискуссии и моральную поддержку.

Автор выражает отдельную благодарность д.г.-м.н., профессору К.И. Багринцевой за ценные консультации по вопросам коллекторов.

Особенную благодарность автор выражает своей семье за веру, поддержку и терпение.

Глава 1. Геологическое строение и нефтегазоносность запада Широтного

Приобья

В данной главе рассмотрены вопросы тектоники, стратиграфии, а также нефтегазоносности Западной Сибири, особое внимание уделено западу Фроловской и востоку Красноленинской нефтегазоносных областей (НГО), в пределах которых расположены изученные автором месторождения Галяновское, Средне-Назымское, Апрельское, Большое Ольховое. В §1.2 подробно описан объект исследований - баженовский горизонт.

§1.1. Основные черты тектонического строения района

За основу тектонического районирования в настоящей работе принята тектоническая карта центральной части Западно-Сибирской плиты под редакцией В.И. Шпильмана (1998 г.). Согласно данной карте Большое месторождение располагается в южной части Полуйского свода, Апрельское и Средне-Назымское месторождения находятся в западной части Фроловской мегавпадины, на участках, осложненных Верхнеляминским валом и Елизаровским прогибом соответственно. Галяновское месторождение расположено в пределах восточного склона Красноленинского свода, осложненного Галяновским выступом (рис.1.1).

Молодая Западно-Сибирская плита занимает территорию одноименной низменности и прилегающую к ней акваторию Карского моря (площадь более 3,5 млн.кв.км). С запада и севера плиту обрамляют герцинское складчатое сооружение Урала и древнекиммерийская складчатая зона Пай-Хоя - Новая Земля, с юга - каледонские, герцинские, салаирские складчатые системы Казахского нагорья и Алтае-Саянской области, с востока - Сибирская платформа, с северо-востока - выступ складчатого основания Таймыро-Североземельской метаплатформенной области.

Территория Западно-Сибирской плиты почти целиком скрыта под мощной толщей четвертичных отложений, поэтому в течение долгого времени она оставалась слабо изученной, лишь с конца 40-х годов прошлого века масштабные геолого-геофизические исследования и глубокое бурение позволили получить достоверные сведения о ее строении.

В разрезе Западно-Сибирской молодой плиты традиционно выделяются два разновеликих структурных этажа, а также «переходный» комплекс, который иногда выделяется в самостоятельный средний этаж [9,34].

Нижний протерозойско-триасовый этаж (доюрское основание) является сложной гетерогенной структурой, сформированной в результате длительного, многоэтапного

)не-Назым(

□

- изучаемые месторождения

Рис. 1.1. Выконир�