Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика детального определения акустических и коллекторных свойств горных пород по данным сейсморазведки

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Разин, Андрей Викторович, Томск

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОАО «ТОМСКНИПИНЕФТЬ ВНК»

На правах рукописи

РАЗИН Андрей Викторович

МЕТОДИКА ДЕТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ И КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ДАННЫМ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ

04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Ерофеев Л.Я.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................... 9

1. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ДАННЫМ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ............... 17

1.1. Геолого-петрофизические предпосылки определения свойств горных пород по данным сейсморазведки......................................... 17

1.1.1. Пластовые скорости продольных волн .... 21

1.1.2. Плотности водонасыщенных образцов ..... 32

1.1.3 Акустическая жесткость ................. 3 9

1.1.4. Открытая пористость ................... 4 6

1.1.5. Зависимость открытой пористости от акустической жесткости ........................... 47

1.2.Геофизические предпосылки количественной интерпретации волновых полей ОГТ.................... 55

2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ И КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПО СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ..... 64

2.1.Краткий обзор существующих методик ............ 64

2.2.Методика расчета акустических жесткостей ...... 73

2.1.1. Расчет импульса, коэффициентов отражения и акустической жесткости ..............'....7 3

2.1.2. Используемый диапазон частот ........... 7 9

2.1.3. Преобразование данных из временной области в частотную ................................ 8 4

2.1.4. Статобработка и фильтрация ............. 86

2.1.5. Определение коэффициента открытой пористости ......................................... 87

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ .................... 90

3.1. Северо-Вахское месторождение ................. 90

3.2. Западно-Полуденное месторождение ............. 107

3.2.1. Цель и методика получения прогнозных

значений пластовой скорости и плотности ...... 108

3.2.2. Петрофизические предпосылки выделения песчаных тел по сейсмическим данным .......... 112

3.2.3. Основные методические особенности и параметры обработки сейсмических материалов .. 120

3.2.4. Результаты интерпретации .............. 123

3.3. Катыльгинское месторождение .................. 129

3.4. Игольское месторождение ...................... 136

3.4.1. Особенности строения пласта Юх2 на Иголь-ском месторождении ........................... 137

3.4.2. Акустическая характеристика пород васю-ганской свиты Игольского месторождения ....... 144

3.4.3. Методика выделения зон присутствия кар-бонатизированных пропластков в пласте Ю 2...... 150

3.4.4. Особенности строения песчаного пласта

Ю]_2 по данным сейсморазведки ................. 154

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................. 160

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ...................... 163

СПИСОК РИСУНКОВ

Стр.

1.1. График сопоставления скорости продольных волн пород различного литологического состава юрских ЛФК

(по данным акустического каротажа) ................ 2 0

1.2. Распределение пластовых скоростей продольных волн в породах васюганской свиты (по данным исследования керна) ............................................. 22

1.3. Зависимости скорости продольных волн от литологического состава породы чадугольной (А), межугольной (Б), подугольной толщ (В) васюганской свиты (по данным исследования керна) .... ................. 25

1.4. Распределение пластовых скоростей продольных волн в породах тюменской свиты (нижний келловей и байос-бат) (по данным исследования керна) ...................... 27

1.5. Распределение пластовых скоростей продольных волн в породах тюменской свиты (аален) (по данным исследования керна) .......................................... 2 9

1.6. Распределение пластовых скоростей продольных волн в породах тогурской и урманской свит (по данным исследования керна) ...................................... 31

1.7. Распределение плотностей водонасыщенных образцов в породах васюганской свиты (по данным исследования керна) .............................................. 33

1.8. Распределение плотностей водонасыщенных образцов в породах верхней части тюменской свиты (нижний келловей и байос-бат) (по данным исследования керна) ..... 35

1.9. Распределение плотностей водонасыщенных образцов в породах тюменской свиты (аален) (по данным исследования керна) .......................................... 37

1.10. Распределение плотностей водонасыщенных образцов в породах тогурской и урманской свит (по данным исследования керна) ...................................... 38

1.11. Зависимости акустической жесткости от диалогического состава породы (по данным исследования керна) 41

1.12. Зависимости акустической жесткости от литологи-ческого состава породы (по данным исследования .керна) 4 4

1.13. График корреляционной зависимости значений пористости и акустического импеданса, полученный по данным акустического, плотностного каротажа и каротажа пористости в скважинах Восточного Хода (Северное море)49

1.14. Графики зависимости открытой пористости от акустической жесткости горных пород (по данным исследования керна)........................................ 5 0

1.15. Зависимости открытой пористости от акустической жесткости горных пород (по данным исследования керна) 54

2.1. Схемы решения обратной динамической задачи ....... 7 4

2.2. Влияние используемого диапазона частот на расчет акустических жесткостей по сейсморазведке .......... 81

3.1. Обзорная карта участков проведения исследований .. 91

3.2. Особенности определения формы импульса ........... 96

3.3. Виды преобразования и представления информации о геологическом разрезе .............................. 99

3.4. Фрагмент разрезов схематического геологического, окончательного временного и акустической жесткости

по профилю 1.88.11 (Северо-Вахская площадь) ....... 102

3.5. Фрагмент разреза значений открытой пористости по профилю 1.88.11 (Северо-Вахская площадь)........... 107

3.6. Петрофизическая характеристика разреза скв.274 Западно-Полуденной площади ........................... 111

3.7. Литолого-петрофизические зависимости горных пород (Западно-Полуденная площадь) ....................... 117

3.8. Элементы интерпретации'сейсмических материалов ... 120

3.9. Фрагменты разрезов акустической жесткости и значений открытой пористости по профилю 7 2.83.11 (Западно-Полуденная площадь) ............................. 12 6

3.10. Карта эффективных толщин пласта Юх0 с учетом сейсмических данных (северо-восточный склон Каймысовско-

го свода) .......................................... 134

3.11. Схема строения пласта Юх2 по данным бурения (Иголь-ская площадь) ...................................... 14 0

3.12. Проявление зон «карбонатизации» пласта Ю]_2 при разработке и на сейсмических материалах .... ........ 143

3.13. Акустическая характеристика горных пород васюган-ской свиты (надугольная толща) по данным исследования керна .......................................... 14 5

3.14. Графики пластовых скоростей по данным акустического каротажа на Игольском месторождении ........... 14 7

3.15. Изменение амплитуды сейсмических отражений при

о

появлении в пласте Юх карбонатизированных прослоев . 14 9

3.16. Проявление присутствия карбонатизированных прослоев в пласте Ю].2 на временных сейсмических разрезах (фрагмент профиля 20.87.07) ........................ 151

3.17. Комплексная карта строения пласта Юг2 (на основе интерпретации сейсморазведки). Игольская площадь ... 155

СПИСОК ТАБЛИЦ

Стр.

3.1. Коэффициенты формул многомерных регрессий для расчета значений пластовой скорости и плотности в отложениях алымской свиты на Западно-Полуденной площади ........ 112

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АК - акустический каротаж

ВНК - Восточная нефтяная компания

ГГК-П - гамма-гамма каротаж плотностной

ГГП - государственное геологическое предприятие

ГИС - геофизические исследования скважин

ГК - гамма-каротаж

ИК - индукционный каротаж

КС - кажущееся сопротивление

ММП - метод многократного прослеживания

НИПИ - научно-исследовательский и проектный институт

НКТ - нейтронный каротаж по тепловым нейтронам

ОАО - открытое акционерное общество

ОГТ - общая глубинная точка

ПГР - прогнозирование геологического разреза ПО -.производственное объединение ПС - спонтанная поляризация

СНИИГГиМС - Сибирский научно-исследовательский институт

геологии, геофизики и минерального сырья с/п - сейсмическая партия ТГТ - Томский геофизический трест ТО - Томское отделение

ТПУ - Томский политехнический университет ХМАО - Ханты-Мансийский автономный округ

ЦКРР - Центральная комиссия по разработке и разведке нефтяных и газовых месторождений ЭКО - эффективные коэффициенты отражения

V - скорость р - плотность

Хотр ~ коэффициент отражения X - длина волны

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Как особённо наглядно показала практика последних лет, стабильная работа нефтедобывающей отрасли является одним из важнейших факторов, обеспечивающих экономическую и социальную жизнедеятельность как отдельных регионов, так и страны в целом. Вместе с тем в развитии этой отрасли промышленности Российской Федерации существуют серьезные проблемы. Большинство эксплуатируемых месторождений главной нефтегазоносной провинции нашей страны - Западной Сибири и ее юго-восточной части - Томской области, в частности, находятся на стадии снижающейся добычи, о чем красноречиво говорит факт почти трехкратного уменьшения извлечения нефти в России за последнее десятилетие. В такой ситуации остро встает вопрос о детальном изучении свойств нефтепродуктивных пластов для наиболее полного и экономически целесообразного извлечения из них запасов нефти. С другой стороны, требуется восполнение ресурсной базы за счет открытия и ввода в эксплуатацию новых месторождений. В пределах Западной Сибири и в ее юго-восточной части выявлены и освоены крупные запасы нефти и газа. Наиболее нефтегазоперспективные районы этого региона характеризуются высокой степенью изученности, т.к. плотно освещены материалами сейсморазведки и глубокого бурения. При этом практически все крупные и средние по размерам антиклинальные структуры изучены поисковым и разведочным бурением, а связанные с ними залежи нефти находятся в промышленной разработке. Это приводит к необходимости вводить в разведку и эксплуатацию локальные поднятия значительно меньших размеров, а также ловушки неантиклинального типа. В первом случае становится очень актуальным, а во втором безусловно необходимым детальный прогноз латерального развития

и коллекторских свойств песчаных пластов-резервуаров. Практически единственным источником информации, позволяющей произвести такой прогноз до постановки глубокого бурения, являются данные сейсморазведки. Сейсмическая информация отвечает как минимум двум необходимым для решения данной задачи требованиям: во-первых, она поступает непосредственно от исследуемого объекта, во-вторых, характеризуется высокой дифференцированностью и дискретностью, по вертикали и горизонтали, особенно при использовании трехмерной модификации сейсморазведки. При этом по-прежнему актуальной остается задача повышения достоверности интерпретации данных сейсморазведки с целью прогноза свойств геологического разреза и нефтегазоносных песчаных пластов в особенности. Одним из наиболее перспективных направлений в этой области является использование расчета акустических свойств горных пород, непосредственно влияющих на формирование регистрируемой сейсмическими методами волновой картины. Актуальным остается и вопрос совершенствования методик интерпретации сейсмических данных на основе их сопоставления с детальным изучением геологического разреза по скважинным данным, получаемым в результате эксплуатационного бурения.

Цель работы- разработка методики интерпретации сейсморазведочных материалов с целью детального определения акустических и коллекторских свойств горных пород в терригенном разрезе юго-востока Западной Сибири.

Основные задачи исследования:

• анализ петрофизических предпосылок интерпретации сейсморазведочных материалов в различных нефтегазоносных комплексах отложений;

• анализ акустических предпосылок детальной интерпретации сейсмических волновых полей с целью прогноза свойств горных пород;

• анализ методик интерпретации сейсморазведочных материалов, направленных на изучение акустических и кол-лекторских свойств;

• разработка методики определения акустических свойств горных пород при комплексном использовании скважинной информации и данных сейсморазведки;

• разработка методики определения коллекторских свойств горных пород при комплексном использовании материалов ГИС, сейсморазведки и керна;

• оценка геологической эффективности разработанных методик на примере внедрения их в практику работ ОАО «Томскнефть» ВНК.

Исходный материал: Основой для проведенных работ по изучению петрофизических свойств послужили результаты исследований 7 05 образцов керна, отобранных из 33 скважин на 17 площадях. При анализе акустических свойств горных пород широко использовался комплекс каротажных диаграмм, включающий акустический каротаж (АК) по скорости. Были проанализированы и изучены геофизические материалы по разрезам 12 6 разведочных и 725 эксплуатационных скважин, пробуренных на 7 2 площадях. Изучены и проанализированы графики пластовых скоростей в глубинном и временном масштабах, полученных при интерпретации данных АК Л.А.Фроловой по 52 скважинам. Всего обработано 8 4 сейсмических профиля общей протяженностью 1811 пог. км на Карасевской и Северо-Карасевской площадях, Северо-Вахском месторождении, Западно-Полуденном месторождении, Игольском месторождении, на участке между Северным и Вахским месторождениями, на Ка-тыльгинском, Западно-Катыльгинском, Онтонигайском месторождениях и на участке между Катыльгинским и Первомайским месторождениями на ,территориях Томской области и Ханты-Мансийского АО.

В работе применялись теоретические разработки, почерпнутые из опубликованных литературных источников, а также фондовые материалы.

Научная новизна работ ы : В настоящей работе обоснованы предпосылки и разработана методика определения акустических и коллекторских свойств горных пород по данным сейсморазведки в терригенном разрезе месторождений и нефтегазоперспективных территорий юго-восточной части Западно-Сибирской плиты.

Наиболее значимые новые результаты заключаются в следующем :

• выявлены особенности в распределении физических свойств горных пород узких стратиграфических интервалов и их взаимных зависимостях;

• разработана методика детального определения акустических и коллекторских свойств горных пород по данным сейсморазведки и технологические приемы интерпретации сейсмических материалов;

• определены условия получения качественного первичного сейсмического материала с целью его последующей детальной интерпретации;

• на примере Игольской площади доказана возможность картирования по сейсмическим данным (с применением разработанной методики определения акустических свойств горных пород) особенностей внутреннего строения коллектора, таких, как внутрирезервуарные карбонатные прослои. Построена карта строения нефтеносного пласта Ю12 на Игольской площади;

• с применением технологических приемов, входящих в разработанную методику, получены карты распростране-

^ 0 1Б

ния и свойств песчаных пластов Ю]_ и Юх на участке между Катыльгинским и Первомайским месторождениями.

Основные защищаемые положения диссертации:

1. При интерпретации данных сейсморазведки необходимо использовать с целью определения физических свойств законы распределения акустических жесткостей горных пород для узких стратиграфических интервалов, т.к. учет только пластовых скоростей или данных по большим стратиграфическим интервалам приводит к существенным ошибкам;

2. По значениям акустической жесткости предпочтительно определять открытую пористость горных пород нежели их литологию;

3.При комплексном использовании данных сейсморазведки и материалов геофизических исследований скважин (ГИС) возможен прямой расчет акустических жесткостей горных пород (решение обратной задачи);

4.Использование метода расчета акустических жесткостей по сейсмическим данным не несет субъективных ошибок, связанных с заданием исходной и коррекцией промежуточных моделей в методиках, основанных на подборе параметров ;

5. При расчете акустических жесткостей по сейсмическим данным обычное преобразование Фурье обладает большей устойчивостью по сравнению с быстрым преобразованием Фурье.

6. Комплексная карта строения пласта Юх2(на основе интерпретации сейсморазведки) на Игольской площади;

7.Карта эффективных толщин пласта Юх° на северовосточном склоне Каймысовского свода;

Практическая ценность работы: Полученные автором в процессе исследований методические разработки и приемы интерпретации данных сейсморазведки необходимы для дальнейшего повышения достоверности прогноза

свойств геологического разреза по сейсмическим материалам. Методические и технологические приемы автора позволяют определять акустические и коллекторские свойства песчаных пластов-колле�