Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка методики оценки фильтрационно-емкостной неоднородности карбонатных массивов по даным ГИС и сейсморазведки (на примере Оренбургского газоконденсатного месторождения)

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

Автореферат диссертации по теме "Разработка методики оценки фильтрационно-емкостной неоднородности карбонатных массивов по даным ГИС и сейсморазведки (на примере Оренбургского газоконденсатного месторождения)"

, од

- 7 рн да

' Научно-производственное государственное предприятие по геофизическим работам в скважинах ( НПГП "ГЕРС" )

На правах рукописи ГЛАДКОВ АЛЕКСАНДР ЕРЕМЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ФИЛЬТР АЦИОННСЬ . ЕМКОСТНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ КАРБОНАТНЫХ МАССИВОВ ПО ДАННЫМ ГИС И СЕЙСМОРАЗВЕДКИ (на примере Оренбургского газоконденсатного месторождения)

Специальность: 04. 00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минерапогических наук

Тверь - 1994

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте геофизических методов исследований, испытания и контроля нефгегазораэведочных скважин (ВНИГИК) НПГП "ГЕРС"

Научный руководитель: доктор технических наук

Афанасьев B.C.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук, профессор Федорцов В. К.

кандидат технических

наук Муравьев В. В.

Ведущее предприятие: Оренбургское газопромысловое

управление П "Оренбурггазпром"

Защита состоится 21 июня 1994 г. в 14 часов 30 минут на заседании совета по защите диссертаций Д 071.18.01 в НПГТГГЕРС' по адресу: 170034, г.Тверь, пр-т Чайковского, 28/2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИГИК НПГП "ГЕРС".

Автореферат разослан " 12 " мая 1994 г.

Ученый секретарь специалиаиро ванного совета, доктор физико математических наук, доцент

'■'/¿■■^/'i / Глуздовский В. В.

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Природные резервуары углеводородов в арбонатных толщах отличаются сложным строением, значительной из-¡енчивостью фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пород и широким иогообразием сложнопостроенных коллекторов. Прежде всего, это от-осится к крупным залежам массивного типа с большой площадью газь-идкостного контакта (Оренбургское, Астраханское, Вуктыльское и р. месторождения). Повышение эффективности мероприятий и техноло-ических процессов, из которых складывается система разведки, раз-аботки и эксплуатации подобных месторождений является сложной роблемой, которая до настоящего времени не нашла своего полного ешения. Недостаточно изученным в настоящее время является вопрос трещиноватости пород как о факторе, определяющем фильтрационную еоднородность карбонатного массива в процессе накопления углево-ородов и при эксплуатации месторождений и влияющим на изменения изических свойств и пустотного пространства пород. Конечная цель сех работ на нефть и газ состоит, как известно, в более полном звлечении углеводородов из продуктивных толщ Это возможно только ри детальной изученности фильтрационно-емкостной неоднородности ФЕН) продуктивной толщи и при точном представлении о геолого-про-ысловой модели залежи углеводородов(УВ).

Перечисленные факторы в значительной мере характерны для родуктивных отложений Оренбургского газоконденсатного месторожде-ия (ОГНЮ, промышленная разработка которого началась в 1974 г., иходя из представления о массивном строении залежи, установленно-э на основании геолого-разведочных работ. Однако, возникшее вско-э избирательное обводнение скважин и большое различие в их противности вызвали необходимость детального изучения ФЕН карбо-аткого массива залежи.

Анализ результатов работ по изучению детального строения ОГКМ жазал, что геолого-геофизической и промысловой информации по ¡следованию скважин недостаточно для достоверного представления о

- г -

геолого-промысловой модели залежи, несмотря на высокую разбурен-ность площади.

фоблема изучения ФЕН карбонатного массива ОГКМ актуальна I настоящее время. Запасы верхнего 1-го эксплуатационного объекта, которые составляют около 30 7. от общэй суммы запасов, дренирован! на начало 1992 г. по данным ВУНИПИгаз только на 20 %. Это объясняется низкими по сравнению с нижележащими фильтрационными свойствами коллекторов 1-го объекта, представленного тонкопоровыми породами артинского яруса. Для более полного извлечения газа из этогс объекта необходимо дополнительно провести детальные иссдедованю ФЕС коллекторов комплексом геолого-геофизических методов с использованием новых методов ГИС и сейсморазведки, а также применение! передовых технологий обработки и интерпретации материалов.

Изучение Зшттрационно-емкостной неоднородности карбонатной массива должно базироваться на специальной технологии комлексно] интерпретации всего спектра геолого-геофизической информации. Однако до настоящего времени подобная технология еще не разработан; в '¿ребуемом объеме. Создание такой технологии является важной задачей, имевшей научное и практическое значение.

Цель работа Повышение достоверности оценки фильтрационно-ем-костной неоднородности карбонатных массивов как научной основы дл$ наиболее полного извлечения УВ из продуктивных толщ.

Основные задачи исследований:

- разработка технологии интерпретации геофизических методов, проводимых при исследовании эксплуатационных скважин, с использованием промысловых данных для оценки ЕН на основе детальных геолого-геофизических исследований оценочных и разведочных скважин;

- вьйор параметров сейсмического волнового поля для изучени* фильтрациочно-емкостной неоднородности карбонатного массива;

- разработка методики комплексной геологической интерпретацю материалов ГИС и сейсморазведки с целью прогнозирования ФЕН карбонатного массива. .

Защищаются следующие основные положения и научные результаты:

1. Безамплитудные нарушения сплошности карбонатного массиве

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. Природные резервуары углеводородов в карбонатных толпах отличаются сложным строением, значительной изменчивостью фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пород и широким «шогооСразием сложнопостроенных коллекторов. Прежде всего, это от-юсится к крупным залежам массивного типа с большой площадью газь-кидкостного контакта (Оренбургское, Астраханское, Вуктыльское и ф. месторождения). Повышение эффективности мероприятий и техноло-■ических процессов, из которых складывается система разведки, раз->аботки и эксплуатации подобных месторождений является сложной [роблемой, которая до настоящего времени не нашла своего полного юшения. Недостаточно изученным в настоящее время является вопрос | трещиноватости пород как о факторе, определяющем (¡шльтрационную ©однородность карбонатного массива в процессе накопления углево-ородов и при эксплуатации месторождений и влияющим на изменения изических свойств и пустотного пространства пород. Конечная цель сех работ на нефть и газ состоит, как известно, в более полном звлечении углеводородов из продуктивных толщ. Это возможно только ри детальной изученности фильтрационно-емкостной неоднородности ФЕН) продуктивной толши и при точном представлении о геолого-про-ысловой модели залежи углеводородов(УВ).

Перечисленные факторы в значительной мере хар;истерны для родуктивных отложений Оренбургского газоконденсатного месторожде-ия (0Г11М), промышленная разработка которого началась I* 1974 г., сходя из представления о массивном строении залежи, установленно-о на основании геолого-разведочных работ. Однако, возникшее вско-э избирательное обводнение скважин и большое различие в их проективности вызвали необходимость детального изучения ЖН карбо-аткого массива залежи.

Анализ результатов работ по изучению детального строения ОГВМ эказал, что геолого-геофизической и промысловой информации по ^следованию скважин недостаточно для достоверного представления о

геолого-промысловой модели залежи, несмотря на высокую разбурен-ность площади.

Щхэблема изучения ФЕН карбонатного массива ОГКМ актуальна в настоящее время. Запасы верхнего 1-го эксплуатационного объекта, которые составляют около 30 7. от общей суммы запасов, дренированы на начало 1992 г. по данным БУНИПИгаз только на 20 I. Это объясняется низкими по сравнению с нижележащими фильтрационными свойствами коллекторов 1-го объекта, представленного тонкопоровыми породами артинского яруса Для более полного извлечения газа из этого объекта необходимо дополнительно провести детальные исследования ФЕС коллекторов комплексом геолого-геофизических методов с использованием новых методов ГИС и сейсморазведки, а также применением передовых технологий обработки и интерпретации материалов.

Изучение фильтрационно-емкостной неоднородности карбонатногс массива должно базироваться на специальной технологии комдексной интерпретации всего спектра геолого-геофизической информации. Однако до настоящего времени подобная технология еще не разработана в требуемом объеме. Создание такой технологии является важной задачей, имеющей научное и практическое значение.

Цель работа Повышение достоверности оценки фильтрационно-емкостной неоднородности карбонатных массивов как научной основы для наиболее поллого извлечения УВ из продуктивных толщ.

Основные задачи исследований:

- разработка технологии интерпретации геофизических методов, проводимых при исследовании эксплуатационных скважин, с использованием промысловых данных для оценки ЕН на основе детальных геолого-геофизических исследований оценочных и разведочных скважин;

- выбор параметров сейсмического волнового поля для изучения фильтраци^чно-емкоетной неоднородности карбонатного массива;

- разработка методики комплексной геологической интерпретации материалов ГИС и сейсмормведки с целью прогнозирования ФЕН карбонатного массива .

Защищаются следующие основные положения и научные результаты:

1. Безамплитудные нарушения сплошности карбонатного массива

(субвертикальные зоны повышенной трещиноватости) формируются рнаследованно под действием тектонических напряжений небольшой величины, возникающих многократно в процессе его длительного геотектонического развития.

2. Совокупность трещин и метасоматических преобразований горных пород создают в карбонатном массиве своеобразные петрофизиче-ские зоны, которые отличаются от вмещаших пород геоакустическими свойствами и характеризуются аномальными значениями динамических параметров сейсмического бокового поля.

3. Блоковая модель залежи ОГКМ, которая при разработке проявляет двойственный характер: как массивной залежи в зонах повышенной трещиноватости (преимущественно вертикальное движение флюидов) , так и пластовой - в консолидированных блоках, где наибольшее распространение получили коллекторы порового типа (горизонтальная фильтрация по пластовым коллекторам).

Научная новизна-

1. Автором впервые методология прогнозирования геологического разреза по данным сейсморазведки использована на стадии разработки Оренбургского газоконденеатного месторождения для уточнения его геолого-промысловой модели. По результатам исследований установлено, что в карбонатном массиве тревдноватость и геологическая неоднородность влияют на затухание сейсмических волн значительно сильнее, чем газонасыщенная пористость блока (матрицы) пород.

2. Разработаны автором:

- методики оценки загипсованности коллекторов по комплексу методов НК-АК и битуминозности по данным БК для прогнозирования фильтрационных свойств матрицы пород;

- методика выделения зон повышенной тектонической трещиноватости карбонатных пород по данным РИС и сейсморазведки.

• 3. Установлены:

- вертикальная зональность в распространении разновозрастных коллекторов порового типа для нижнепермских отложений ОГКМ;

- наличие прямой связи между диффузионной составляющей сейсмического волнового поля и фильтрационными свойствами пород,

обратной связи - между параметром затухания энергии сейсмически: волн и емкостными свойствами коллекторов продуктивной толщи карбонатного массива ОГКМ.

4. Ва основе интегрированного анализа результатов интерпретации материалов ГИС, сейсморазведки и геолого-промысловых данньс выявлены субвертикальные зоны повышенной трешиноватости карбонатного массива ОГКМ, в которых отмечается вертикальная газогидродинамическая связь между продуктивной газонасыщенной толщей и подстилающей водонапорной системой.

Практическая ценность работы заключается в повышении эффективности геолого-геофизических исследований на этапе разработка Оренбургского месторождения на основе изучения фильтрационно-емкостной неоднородности нефтегазонасыщенной толщи карбонатноп массива, что позволяет более рационально разместить фонд эксплуа тационного бурения скважин, повысить конечную отдачу УВ npi эксплуатации залежи.

Реализация работы. Результаты работы автором совместно с По литыкиной U.A. и Чиркиным И.А. использованы; при изучении фильтра ционно-емкостной неоднородности карбонатного массива с целью уточ нения геолого-промысдовой модели основной гааовой залежи ОГКМ; н участке в пределах восточного окончания Оренбургского вала на ста дай завершения геолого-разведочных работ нефтяной залежи, где про ведены исследования с применением новых передовых методов ГИС : сейсморазведки и технологий обработки материалов для прогнозирова ния изменения ФЕС карбонатных пород.

Апробация работы. Основные поло »ния диссертационной работы докладывались на Ш Всесозной конференции "Коллекторы нефти и газ на больших глубинах" (г.Москва 1983 г.), на семинаре специалисто по геофизическим исследованиям и работам в скважинах по теме: "Оп ределение параметров коллекторов и залежей нефти и газа по матери алам ГИС" (г. Тверь, 1992 г.), на совещании по проблеме "Карбонат ные коллекторы нефти и газа на больших глубинах" (г.Киев, 1992 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных ра

бот.

Фактический материал. Основой для написания диссертационной аботы явились исследования, проведенные автором в Волго-УралНИПИ-•аз (1979-1983г) и во ШИТИК ШИШ "ГЕРС" (1987-1993 г.). Был обработан, проанализирован и обобщен фактический материал ГИС, керна [ промысловых данных более чем по 600 эксплуатационным и разведоч-[ым скважинам, сейсмический материал по 76 профилям общей протя-енностью около 700 погонных км. Проанализированы совместно с ГИС

Ч »

езультаты сейсмической локации на участке 3x6 км в пределах неточного окончания Оренбургского вала

Объем работа Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит а'? страниц текста, 4 таблицы, 31 рисунок, биб-мография включает 119 наименований.

Научные исследования проведены под руководством д. т. н. Афа-:асьева КС. В процессе работы над диссертацией автор пользовался ;омощыо и советами докторов наук Бродского П. А., Струкова А. С., «онова А. И., Федорцова Е К. , Чаадаева Е. К , Фоменко В. Г., Ручкина „ Е , Соколова Е Я. , Попсуй-Шапко Г. П., кандидатов наук Боярчука и Ф. , Красильникова С. М., Политыкиной И А., Кан Е Е., Чиркина И. А., !ареничевой Е И. , гл. геолога ГП "Оренбурггазпрома" Участкина I Е, гл. геолога ГГП "Оренбурггеология" Кутеева КХ С., гл. геолога СЭГИС Маленковой О. А. , специалистов Будыко А. Е , Гладковой Л. Ф. , (евычаловой ЕЕ

Всем вышеназванным ученым и специалистам, а также сотрудникам СЭГИС и ВНИГИК, оказавшим помощь в сборе геолого-геофизических атериалов и оформлении рукописи, автор выражает свою искреннюю лагодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показана актуальность работы, сформулированы 1ель, основные задачи и защищаемые положения.

В первой главе проведен анализ предшествующих работ по изу-[ению карбонатных отложений геолого-геофизическими методами и рас-мотрены задачи комплексной интерпретации методов ГИС и сейсморазведки на этапе разработки месторождений. Большой вклад в изуче-

- б -

ние геологического строения ОГКМ внесли Ф. А. Алексеев, К И. Багрин дева, Я. Е Васин, Л. Б. Еерман, Е И. Бареничева, К Ю. Венделыптейн Р. ЕГоттих, Е М. Добрынин, ЕЕЗабрев, Е. С. Ларская, С. Е Максимов Е ЕМарьенко, Муравьев ЕВ, ЕЕ Ляпустина, ЕЕ. Кан, Е Е Карцева 0. Л. Кузнецов, й М.Кутеев, К И. Петерсилье, М. А. Пэлитыкина, Р. А-Рез ванов,. А. К Ручкин, 0. М. Севостьяноз, А. С. Струков, А. Е Суханова И. А. Чиркин, И. А. Шпильман и ЛР- исследователи.

Важную роль в изучении коллекторов занимают литолого-петро графические и лабораторные исследования керна, по которым изучают ся фациальный состав пород, закономерности в изменении коллек торских свойств карбонатных отложений различного генезиса, уста навдиваются петрофизические связи, выявляются факторы, влияющи на ФЕС коллекторов.

Большое внимание исследователями уделяется изучению трещинова тости пород. Разработаны методики прогнозирования трещиноватост карбонатных пород на глубине по результатам полевых наблюдений н обнажениях (Е. Ы. Смехов, Я Е. Каштан, И. Ы. Крысюк и др.), по измене нию рельефа поверхности структур (Е. М. Смехов, Т.Д. Голф-Рахт Г. Я. Гаас и др.), установлены связи тектонической трещиноватости н глубине с гидросетью регионов (А. Г. Демиденок, Е И. Алексеев и др.)

Ведущую роль в изучении вертикального разреза карбонатных от ложений занимают скважинные исследования. Существующие в настояще время методики интерпретации расширенного комплекса ГМС с привле чением результатов детальных исследований керна и испытаний плас тов, проведение геофизических исследований по специальным техноло гиям обеспечивают возможность детального изучения ФЕС разрез скважин. Но даже при высокой эффективности геолого-геофизически исследований скважин они не дают однозначной информации о строени залежи и изменении фильтрационно-емкостных свойств пород в прост ранстве между скважинами, особенно при разведке крупных месторозк дений нефти и газа.

В последние годы при доразведке и разработке месторовдени начинает активно использовать полевые геофизические методы и, первую очередь, сейсморазведку в связи с развитием ее нового нал

тления - прогнозирования геофизического разреза (ПГР) (йэстюк . А., Макаркин А. А. - 1986 г.; Гогоненков Г. Е , Моисеев ЕЕ, Са-эстьянов Е А. - 1987 г.; Птенцов С. Е , Бусыгин Г. В., Халабуда . П. , Брунис Е. К , Гогоненков Г. Е - 1989 г.; Гаврин Ю. Г. , Калабин М. - 1991 г.). При доразведке месторождений большое внимание Является уточнению структурного плана, в благоприятных условиях эзультаты детальной сейсморазведки в комплексе с методами ГИС [¡пользуют для прогнозирования распространения коллекторов и оцен-д их емкостных свойств по площади. При этом предпочтение отдается лнамическим характеристикам сейсмического волнового поля.

Анализ предшествующих работ по изучению карбонатных отложений указывает:

- информации геолого-геофизических и гидродинамических иссле-эваний поисково-разведочных и оценочных скважин, которая накапли-ается при разведке месторождения, недостаточно для оценки прост-анственного изменения фильтрационно-емкостных свойств карбонатно-э массива крупных залежей УВ;

- информативность комплекса ГИС на этапе разработки месторож-;ний снижается из-за необоснованного его сокращения при исследо-*нии эксплуатационных скважин;

- проблема ПГР по данным сейсморазведки для оценки ФЕС карбо-1Тного разреза недостаточно изучена.

Для повышения достоверности исследований по оценке ФЕН необ-эдимо:

- разработать технологию интерпретации геофизических методов, доводимых при исследовании эксплуатационных скважин, с использо-шием промысловых данных для оценки ФЕС на основе детальных гео-зго-геофизических исследований оценочных и разведочных скважин;

- разработать методику комплексной геологической интерпрета-ш материалов ГИС совместно с динамическими параметрами сейсми-;ского волнового поля для прогнозирования ФЕН карбонатного масси-1;

- в рамках новой технологии при исследовании карбонатного юсива на этапе завершения геолого-разведочных работ необходимо

проводить детальные сейеморазведочные работы объемными методами, обосновывать и обязательно выполнять рациональный комплекс ГИС I скважинах с целью изучения ФЕЕ

Вторая глава посвящена изучению основных закономерностей геологического развития карбонатного массива ОПШ и вопросов, связанных с влиянием геологических факторов на формирование фильтрацион-но-емкостной неоднородности.

Макроемкостная неоднородность вертикального разреза ОГЮ обусловлена литогенезом и явилась следствием цикличности осадкона-копления. В разрезе ОПШ достаточно уверенно прослеживаются тр1 толщи преимущественного развития коллекторов порового типа, которые являются основными объектами разработки залежи. Эти объект! отделены друг от друга пачками плотных пород и значительно отличается фильтрационными свойствами коллекторов.

Результаты детальных литолого-петрографических исследованш керна оценочных и разведочных скважин (М. А. Шлитыкина, К Е. Как, 1980 г.) показали, что различие в проницаемости трех объектов разработки ОГКМ связано с фациальным составом пород и обусловлено, прежде всего, структурой порового пространства коллекторов. Распределение фильтрационно-емкостных свойств по объектам контролируется двумя основными факторами: первичным - фациальными условиям! осадконакопления и вторичным - постседиментационными процессами. Наряду с макрофидьтрационной неоднородностью карбонатного разрез; М. А. Политыкина по данным керна внутри объектов выделяет пласты ( аномально высокими фильтрационными свойствами.

Таким образом, в процессе осадконакопления и последующей ли-тификации формируется макро- и микронеоднородность ФЕС пород п< разрезу, которая усиливается в результате селективного выщелачивания и переотложения растворенных веществ. Сформированная в процессе литогенеза ФЕН карбонатного разреза в дальнейшем усугубляется при тектонических и постседиментационных процессах.

Влияние тектогенеза на формирование ФЕН карбонатного массив! ОГКМ автором разделяется на два этапа

Первый этап относится к периоду осадконакопления и литифика-щя пород. Палеотектоническое строение дна бассейна, периодические гектоничекие движения участков земной коры (опускание и воздымание 1на бассейна) явились одними из причин изменения интенсивности накопления осадков, смены фаций, перерывов осадконакопления и размы-юв отложений. Следствием этих тектонических процессов на ОГКМ яв-шются: постепенное закономерное увеличение толщин отложений ар-?инского яруса с запада на восток и смена фациального состава по-юд, предартинский и внутриартинский перерывы осадконакопления на ¡ападном блоке, предсакмарский и предасельский перерывы в цент->альной части ОГКМ, несогласное залегание отложений нижней перми [а поверхности верхнего карбона

Второй этап - это период геотектонического развития карбонат-юго массива. Он сопровождался развитием субвертикальных зон повы-¡енной трещиноватости и формированием Оренбургского вала.

Процесс развития тектонической трещиноватости - сложный, оп-еделяется многими факторами и требует глубокого изучения. Большой клад в изучение трещиноватости карбонатных пород внесли Е. М. Сме-ов, К. Е Багринцева, Г. Д. Дорофеева, В. Е Белоусов, М. В. Гзовский, ;. М. Черткова, К.Б. Аширов, Ф. ЛКотяхов, Т. Д. Голф-Рахт, К Ярошевский многие другие отечественные и зарубежные исследователи. Боль-инство исследователей признает, что трещиноватость осадочных по-од связана, в основном, с тектоническими процессами, а интенсив-ость развития трещиноватости определяется литогенезом и величиной ектонических напряжений. Субвертикальные зоны повышенной трещино-атости обеспечивают повышенную проницаемость карбонатного массива о вертикали и возможность достаточно высокой скорости фильтрации люидов на большую глубину.

Таким образом, тектонические процессы оказывают влияние на эрмирование ФЕС карбонатных пород, являются одним из основных акторов, определяющих латеральную неоднородность карбонатного ассива и создают благоприятные условия для вторичных постседимен-щионных процессов.

Значительное влияние на формирование ФЕН карбонатного массива

ОПШ оказали постседиментационные процессы. Действие вторичных процессов связано с особенностью карбонатных минералов растворяться и выпадать в осадок в узком диапазоне физико-химических условий. Разнонаправленность вторичных процессов приводит как к улучшению, так й к ухудшению ФЕС пород. Процессы выщелачивания наиболее активно происходят в зонах циркуляции подземных вод.

Зоны трешиноватости на различных этапах своего развития являются то зонами активного выщелачивания, то зонами накопления механических взвесей и минеральных веществ, растворенных в движущихся водах. Для пермских отложений ОГКМ в зонах повышенной трещинова-тости преобладал процесс вторичного минералообразования, для каменноугольных - процесс выщелачивания.

Основные закономерности геологического развития карбонатной массива ОГКМ, установленные по результатам литолого-петрографических исследований керна разведочных и оценочных скважин, используются автором для повышения эффективности методов ГИС при изучении фильтрационно-емкостной неоднородности карбонатного массива.

Третья глава посвящена исследованию фильтрационно-емкостно: неоднородности карбонатного массива ОГКМ методами ГИС и сейсмораз ведки. В ней приводится обоснование методик оценки фильтрационны свойств матрицы коллекторов порового типа методами ГИС, анали возможностей методов ГИС по выделению высокопроницаемых пластов обоснование методик прогнозирования зон повышенной трещиноватост методами ГИС и сейсморазведки, а также анализ подтверждения этог прогноза за длительный период эксплуатации залежи.

Уже на начальной стадии эксплуатации ОГКМ возникла проблем вовлечения ь промышленную разработку основных запасов первого обг екта, представленного тонкопоровыми коллекторами артинского ярусе низкая проницаемость которых обусловлена структурой поровог пространства пород - малыми размерами пор и поровых каналов. Зг гипсованность и остаточн?ч нефтенасыщэнность коллекторов этог объекта являются одними из основных факторов, снижающих проницаг мость матрицы этих коллекторов.

- и -

Анализируя результы интепретации материалов ГИС по разведочным скважинам, в которых был проведен акустический каротаж, с данными исследований керна, автор установил, что с ростом величины расхождения пористости, определенной методами НК и АК, закономерно возрастает содержание гипсов и доломитов в породах. При расхождении в пористости, определенной этими методами менее 3% содержание гипсов в коллекторах не превышает 0.5 Если расхождение в пористосил более чем 5-7 X, пласты с КпНК до 12-15 % характеризуются по данным микрокаротажа как непроницаемые, а при КпНК более 15 % - наличием тонких непроницаемых пропластков.

Ба основании проведенных исследований автором разработана методика качественной оценки загипсованности пластов в эксплуатационных скважинах по комплексу методов НК-МК и построена схема загипсованности коллекторов артинского яруса по площади ОГКМ.

Особенности распространения гипсов в коллекторах по площади и разрезу месторождения, установленные по комплексу ГИС-керн, дают возможность автору и Политыкиной М. А. предположить, что формирование зон повышенной загипсованности коллекторов артинского яруса происходило путем инфильтрации сульфатных вод по вертикальным тектоническим трещинам с последующим их проникновением по пластам с высокой палеопроницаемостью пород.

Исследования битуминозности карбонатных отложений ОГКМ лабораторными методами проводились Ф. А. Алексеевым, К И. Петерсилье, Е Е Ляпустиной, С. П. Максимовым, К. И. Багринцевой и другими исследователями. По степени подвижности ими выделено наличие трех типов битумов и установлено, что окисленный темный битум имеет повышенное содержание урана и гидрофобизует поверхность пор и трендон. На основании исследований многие из них высказывают мнение, что современному месторождению газа предшествовала многоплановая залежь нефт.ч.

Анализируя результаты исследований битуминозности пород ОГКМ лабораторными методами и методами ГИС (Е И. Вареничева, А. В. Савинков и др. - 1979 г.), автор сделал вывод, что наиболее информативны для решения этой задачи методы электрического каритажа и разрабо-

тал методику оценки битуминозности коллекторов по данным бокового каротажа. По этой методике для' интервала предельной газонасыщенности пород и реальных геолого-технических условий измерений:

- рассчитываются кажущиеся сопротивления пород по боковому ка-ротажу^-кБК, сопротивление промытой зоны/^пп и отношение^кБК/Япп;

- с учетом отношения ^кЕК/у^пп устанавливаются граничные значения _/кЕК для коллекторов с повышенным содержанием битума и непроницаемых пород;

- по средневзвешенным значениям_-'к£К для пластов с пористостью выше граничного для коллекторов порового типа строится карта изо-резист ;

- по геолого-промысловым данным и ГИС проводится оценка фильтрационных свойств матрицы коллекторов в зонах с различным сопротивлением пород.

Геологическая интерпретация карты изорезист, построенной автором для коллекторов артинского яруса, позволила выделить по данным анализа керна и граничным значениям ./-кБК, полученным по результатам теоретических расчетов, контуры палеозалежей нефти с повышенным содержанием окисленного битума С/кбк более 800 Омм, среднее содержание битума по керну 15 -20 7.) и непроницаемой матрице? пород (7°кбк более 1600 Омм, содержание битума свыше 20 % ).

Результаты проведенных исследований по оценке загипсованност» и битуминозности коллекторов артинского яруса автором были использованы для прогнозирования фильтрационных свойств матрицы пород этих отложений по площади месторождения.

Одной из основных причин раннего обводнения скважин ОГК! М. А. Шлитыкина, И. П. Жабрев (1979 г.) считают наличие в разрезе "суперколлекторов"- пластов с аномально высокой проницаемостью, пс которым происходит опережающее продвижение пластовой воды, разрезающей газонасыщенную толщу залежи. Высокую проницаемость такш пластов, установленную по керну оценочных скважин, они связывают с интенсивной субгоризонтальной тревиноватостью плитчатых известняков. В 1980 г. А. С. Струков выделяет в разрезах разведочных и оценочных скважин пласты с горизонтальной ориентировкой трещин по со-

(оставлению данных АК и ультразвукового прозвучивания керна О 1 лиянии субгоризонтальной трешиноватости на фильтрационные :войства пород в пластовых условиях существуют различные мнения.

Для оценки фильтрационных свойств плитчатых известняков в [ластовых условиях в скв. 177 в 1980 г. проведены исследования методом радиоактивных изотопов (РИ) по разработанной автором методи-се продавки активированной жидкости небольшими порциями воды. Ре-¡ультаты проведенных исследований методом РИ и ранее проведенных ^следований в скв. 177 позволили автору предположить, что этой ¡кважиной вскрыта зона повышенной вертикальной трещиноватости по-юд с наличием отдельных пластов с субгоризонтальной трещинова-:остью. Приток флюидов в скважину происходит преимущественно по гластам с горизонтальной трещиноватостью, которые под действием жолоскважинных кольцевых сжимающих напряжений явились естествен-шми путями сообщения с трещиноватым массивом горных пород.

Проведенный автором анализ возможностей традиционных методов Ж (БК, БМК, МК, НК) по выделению коллекторов с горизонтальной фещиноватостью при пористости пород свыше 6 % показал, что они шеют такую же геофизическую характеристику, как и обычные коллекторы порового типа с улучшенными фильтрационными свойствами матри-щ пород.

Разработка методики прогнозирования субвертикальных зон повы-пенной трешиноватости автором базировалась на исследовании меха-шзма образования трещин, а также на изучении влияния тектони-1еских напряжений и постседиментационных процессов на изменения физических свойств карбонатных пород.

Ведущая роль тектонических факторов на фс;мирование трещино-затости осадочных пород в настоящее роемя признается всеми исследователями. Однако, о механизме образования трещин и их раскрыто-:ти, о влиянии тектонических напряжений на изменение физических свойств пород существуют различные и часто противоположные представления.

1Ъ физико-механическим свойствам карбонатные породы относят к хрупким, поэтому считается, ""о пластическая деформация при их

разрушении незначительна. Е.ЫСмехов (1974 г.) указывает, что тектонические напряжения при разрушении пород не могут существеннс повлиять на структуру пласта-коллектора, а тем более на пористост] и проницаемость матрицы. Автор придерживается мнения М. А. Рынскоп (1976 г.), JL А. Демидовича (1979 г.) М. JL Озерской, С. Г. Семеново] (1979 г. , 1992 г.), которые установили, что тектонические напряжения повышают плотность пород, коллекторы вблизи нарушений имею: очень низкие фильтрационно-емкостные свойства матрицы.

Волтерс (1970 г.) и др.указывают, что трещины в породах могу: образоваться вследствие многократного повторения небольших напряжений, а экспериментальными исследованиями (Е Ярошевский, 1981 г.; показано, что пластическая деформация под действием таких напряжений бывает значительной. Многими авторами отмечается лринщя унаследованного развития трешиноватости в ходе геологической истории.

При изучении трещиноватости пород по результатам анализа керна автором использовался вероятностный подход. Параметр трещиноватости (Wtp) для дискретного интервала пористости пород определяло] как отношение количества'образцов керна, в которых визуально бьии отмечены трещины, к общему количеству образцов. По результата! статистического анализа в целом по месторождению (5230 образцов] наиболее часто трещины отмечаются в плотных породах с пористосты до 2 % (№гр=58%). фи пористости пород более 6 % вероятность наличия трещин не превышает 4-6 %. Однако в отдельных случаях(скв. 175; с высокой вероятностью (Wrp>35 %) отмечаются трещины в породах ( пористостью до 12 Z.

На основании проведенных1 исследований в качестве рабочей гипотезы развития зон трещиноватости автором были приняты следуют' положения:

- зоны повышенной трещиноватости формируются унаследована под действием многократно возникающих тектонических напряжений невысокой интенсивности и имеют субвертикальную направленность;

- под действием тектонических напряжений в этих зонах происходит уплотнение пород;

- вторичные процессы, активно протекающие в зонах трещиноватости, могут как улучшать, так и ухудшать ФЕС пород; для нижне-термских отложений ОГКМ преобладал процесс вторичного минералооб-зазования (сульфатный метасоматоз), что привело к значительному уменьшению пористости пород в этих зонах и вблизи их.

Эти положения автором были положены в основу разработки методики прогнозирования методами ГИС зон повышенной трещиноватости по стратиграфическому пласту, изменение емкостных свойств которого гаиболее рельефно отражает действие тектонических и постседимента-дионных процессов.

При прогнозировании зон повышенной трещиноватости методами ГИС обработка и интерпретация геолого-геофизического материала вы-юлняется в следующем порядке:

- по результатам исследований керна в. разрезе оценочных и разведочных скважин и по данным ГИС в продуктивной толще выбирается лласт, емкостные свойства которого значительно изменяются по пло-щди месторождения;

- определяются средневзвешенные значения пористости всех пород, слагающих этот пласт, эффективные толщины и средняя пористость коллекторов, эффективная емкость пласта (21КШ х ЬэфО;

- строятся карты по средневзвешенным значениям пористости и эффективной емкости пород; участки с низкими значениями'этих параметров интерпретируются как субвертикальные зоны повышенной трещиноватости карбонатного массива.

В качестве объекта исследования для прогнозирования зон повышенной трещиноватости карбонатного массива ОГКМ автором был выбран пласт 1^2 первого зксплутационного объекта. По результатам обработки ГИС эксплуатационных скважин автором построена схема изменения емкостных свойств и по низким значениям е-костных свойств этого пласта спрогнозированы зоны повышенной трещиноватости карбо-натно! о массива.

На правомерность выбранной рабочей гипотезы развития зон повышенной трещиноватости и их прогнозирования методами ГИС на ОГКМ указывают следующие факты:

- вертикальная зональность в распространении разновозрастных коллекторов порового типа нижнепермских отложений, представленных различным фациальным составом пород;

- частичная или полная потеря корреляции пластов в зонах с низкими емкостными свойствами пород;

- приуроченность к зонам низких емкостных свойств коллекторов скважин, в которых при бурении отмечалось интенсивное поглощение бурового раствора, в процессе эксплуатации - повышенные дебиты и раннее обводнение;

- приуроченность к зонам низких емкостных свойств в плане на поверхности повышенной интенсивности развития овраго-балочной системы.

Для повышения надежности прогноза зон повышенной трещинова-тости и детальности изучения неоднородности карбонатного массива OFKM автором были привлечены данные производственной сейсморазведки, выполненной методом отраженных волн (MOB). Материалы полевых наблюдений автором совместно с Чиркиным И. А. были обработаны на ЭВМ по специальной программе "Динамика-5", реализующей алгоритм определения изменения параметра затухания энергии сейсмических волн по протяженным сейсмическим трассам. Результаты обработки по профилям представлялись в виде вертикальных геосейсмических моделей затухания энергии сейсмических волн. Для изучения латеральной неоднородности карбонатного массива на вертикальных геосейсмических моделях на основе соответствии®« временных разрезов выделялся интервал залегания продуктивных отложений, для которого значения параметра затухания выносились на схему расположения профилей, и строилась горизонтальная геосейсмическая модель по плошзди месторождения.

Комплексная интепретация материалов ГИС и сейсморазведки проводилась путем сопоставления схем ,затухания энергии сейсмических волн и изменения емкостных свойств пласта > анализа зон с различными значениями этих параметров с привлечением комплекса ГИС по всему разрезу продуктвной толда, вертикальных геосейсмических моделей и геолого-промысловых данных.

По результатам комплексной интерпретации автором установлено: -наличие обратной связи между параметром затухания энергии сейсмических волн и емкостными свойствами коллекторов в продуктивной толще;

- связь проявляется более закономерно при повышении плотности сетей сейсмических профилей и эксплуатационных скважин;

- наряду с общей закономерностью отмечаются участки повышенного затухания сейсмических волн в зонах высоких значений .-эффективной емкости коллекторов;

- на затухание сейсмичеких волн трешиноватость карбонатного массива и изменение физических свойств пород оказывают значительно большее влияние, чем газонасышенная пористость матрицы коллекторов порового типа;

- в большинстве случаев зоны повышенной тревдноватости имеют субвертикальную направленность и развиваются на большую глубину;

- нельзя однозначно прогнозировать зоны открытой повышенной гревдноватости по комплексу методов ГИС и сейсморазведки; по площади месторождения они имеют локальное распространение и характеризуются аномально высокими значениями параметра затухания на вертикальных геосейсмических моделях.

По комплексу ГИС-сейсморазведка автором была построена схема грешиноватости карбонатного массива ОГКМ с привлечением элементов дешифрирования космических снимков и топогоафических карт.

Для оценки влияния субвертикальных зон повышенной трешинова-гости на разработку месторождения и оценки достоверности прогноза этих зон комплексом ГИС-сейсморазведка автором был проведен анализ динамики обводнения эксплуатационных ск_лжин за длительный '1975-1992 г.г.) период эксплуатации месторождения. За этот париод Золыпинство прогнозируемых зон трещиноватости проявились опережаю-дам обводнением -кважин по сравнению с ненарушенными участками. Первоначальное раннее обводнение скважин (в течение 1-2 лет эксплуатации) отмечено в зонах с максимальными значениями параметра затухания и очень низкими емкостными свойствами.

В четвертой главе изложены результаты работ по изучению возможностей объемного метода сейсморазведки (сейсмической локации методом бокового обзора) и компьютизированной технологии интерпретации ГИС с целью пространственного прогнозирования зон повышенной тредановатости и изменения ФЕС в карбонатном разрезе.

Работы выполнялись на участке в пределах восточного окончания Оренбургского вала, где были открыты крупные запасы нефти, приуроченные к низкопроницаемым коллекторам артинских отложений.

Принципиально важным, на взгляд автора, является своевременное проведение детальной сейсморазведки объемным методом на этапе завершения геолого-разведочных работ и использование автоматизированной интегрированной информационной обрабатывающей системы данных ГИС (системы ГИНТЕЛ) на начальной стадии изучения ФЕН карбонатного разреза.

Переинтерпретация материалов на ПЭВМ проводилась автором по комплексу методов, который был выполнен во всех разведочных скважинах учаотка работ (БКЗ, БК, БМК, МК, Кв, АК, ГК, НТК). При интерпретации использовались комплекс программ системы ГИНТЕЛ, комплекс программ многомерного статистичекого анализа, а также технология интерпретации ГИС по оценке ФЕС, разработанная автором в программе функционально-логических преобразований (GISC) на основе способа Заляева Н. 3. нормализации геофизических параметров по пористости. Показано, что использование автоматизированной системы обработки и интерпретации геолого-геофизических данных позволяет повысить эффективность геофизических исследований по оценке ФЕН ;:арбонатных пород.

Для выделения коллекторов с различными фильтрационными свойствами и оценки их проницаемости по данным ГИС автор использовал результаты определения пористости различными методами (КпБК, КпБМК, Кп(НК-АК)). Им было установление, что пласты из интервалов с высокой (более 0.2 т/сут/ат м) удельной продуктивностью пород характеризуются низкими и пониженными значениями этих параметров. Делается вывод о том, что низкие значения КпБк и КпБМК для низко-поровых пород могут быть связаны, как с наличием остаточной нефти,

рак и с микро- и макротрепщнами, поверхность которых сильно гидро-Еюбизована.

Для изучения неоднородности карбонатного массива по данным сейсморазведки на участке исследований были проведены работы методом сейсмичекой локации (СЛ). Объектом исследования метода СЛ в замках настоящей работы являлись совокупность мелких неоднород-юстей типа трещин (так называемые "облака трешиноватости") и сильно шероховатые поверхности. В процессе обработки полевых материалов СЛ получено распределение энергии диффузионной (рассеянной) составляющей сейсмического волнового поля (ДСВП) исследуемого объ-?ма карбонатного массива. Результаты обработки СЛ графически тредставлялись в виде вертикальных и горизонтальных срезов ДСВП.

Комплексная интерпретация данных ГИС и сейсморазведки проводилась по вышеописанной методике. В качестве объекта, по которому доводилось сопоставление результатов обработки ГИС и СЛ, использовался пласт Ру-1, для которого были построены схемы изменения КС по данным ГИС и энергии ДСВП по данным СЛ. По результатам комплексной интерпретации было установлено наличие прямой корреляционной связи между энергией ДСВП и фильтрационными свойствами пород. На участке работ выделена субвертикальная зона повышенной трешиноватости карбонатного массива, которая характеризуется: по ГИС - низкими значениями средней пористости пород и преимущественным развитием коллекторов порово-трещинного типа, по СЛ - высокими значениями энергии ДСВП, по результатам испытаний (ИП) - максимальными дебитами нефти (более 50 т/сут) из всех объектов.

Показано, что комплекс ГИС-СЛ-ИП позволяет более детально, по сравнению с существующими технологиями, изучать неоднородность нефтепродуктивных карбонатных толщ и выделять зоны повышенной тре-диноватости. Даны рекомендации по применению данного комплекса на всей площади ОГК!'.

- 20 -5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований автором получены следующие 'основные результаты:

1. На основе детального анализа геолого-геофизической информации по оценочным и разведочным скважинам разработаны методики качественной оценки загипсованности пластов по комплексу методов НК-МК и битуминозности - по данным БК. По разработанным методика»« проведена оценка загипсованности и битуминозности коллекторов ар-тинского яруса, выделены контуры палеозалежей нефти и зоны повышенного содержания гипса в породах, в пределах которых резко снижаются фильтрационные свойства матрицы коллекторов 1-го объекта;

2. По результатам исследований методом радиоактивных изотопое подтверждено наличие в разрезе ОГКМ высокопроницаемых пластов с эффективной горизонтальной трешиноватостью, выделенных по керну е оценочных скважинах. Показано, что традиционных методов ГИС недостаточно для выделения высокопроницаемых коллекторов.

3. Установлено, что вертикальная зональность в развитии емкостных свойств разновозрастных коллекторов порового типа нижнепермских отложений ОГКМ обусловлена действием тектонических к постседиментационных процессов.

4. Разработана методика прогнозирования зон повышенной трешиноватости методами ГИС по опорному пласту.

5. Разработана методика комплексной интерпретации методов ГИС и сейсморазведки с целью оценки фильтрационно-емкостной неоднородности карбонатного массива.

6. По результатам комплексной интерпретации данных ГИС и сейсморазведки: ~

- установлены: прямая' связь между энергией диффузионной составляющей сейсмического волнового поля и фильтрационными свойствами пород, обратная связь между параметром затухания энергии сейсмических волн и емкостными свойствами коллекторов продуктивной толщи карбонатного массива ОГКМ;

- показано, что на затухание сейсмических волн в карбонатнок массиве трещиноватость и геологическая неоднородность влияют зна-

- 21 -

штельно сильнее, чем газонасыщенная емкость коллекторов;

- составлена схема трещиноватссти карбонатного массива пент-зальной части ОГКМ с элементами дешифрирования космических снимков 1 топографических карт.

7. Представлена блоковая модель залежи ОГКМ, которая при раз->аботке проявляет двойственный характер: свойства массивной залежи ) зонах повышенной трещиноватости, свойства пластовой залежи в юнсолидированных блоках, где наибольшее распространение получили юллекторы порового типа.

8. Показано, что при использовании автоматизированной системы )бработки и интерпретации геолого-геофизической информации повышается эффективность исследований по оценке ФЕН карбонатных пород.

9. • Для пространственного прогнозирования зон повышенной тре-щноватости и изменения ФЕС в карбонатном разрезе по результатам шытных работ, проведенных на участке в пределах восточного окон-иния Оренбургского вала, рекомендован комплекс ГИП и объемный ме-'од сейморазведки - сейсмическая локация.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих пе-[атных работах:

1. Камалов Р. К , Политыкина М. А. , Гладков А. Е. Вертикальная :еоднородность Карачаганакского газоконденсатного месторождения. !ерия: Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторожде-ий. М. .ВНИИЭгазпром, 1980, N 5. с. 15-20.

2. Гладков А. Е. О возможности прогнозирования латеральной ем-:остной неоднородности карбонатного массива по данным сейсмораз-едки в комплексе с геофизическими исследованиями разведочных кважин. В кн. "Коллекторы нефти и газа на больших глубинах". М. , 983, с. 219-220.

3. Гладков А. Е., Политыкина М. А., Кузнецов О. Л. и др. Изуче-ие латеральной неоднородности продуктивных карбонатных массивов о данным сейморазведки. - "Геология нефти и газа", 1983, N 11, с. 7-59.

4. Гладков А. Е., Чевычалова К В. йаделение пластов с улучшен-

ными фильтрационными свойствами методами промысловой геофизики ЦНТИ ВНИИЭгазпром, инф. л. N 27-84, 1984 г .

5: Гладков А. Е. Оценка фильтрационно-емкостной неоднородност карбонатной залежи Оренбургского ГКМ по данным ГИС и сейсморазвел ки. В кн. Определение параметров коллекторов и залежей нефти и ге за по материалам ГИС. Тверь, 1992 г. , с. 102 -107.

6. Политыкина М. А. , ' Кан К Е. , Гладков А. Е. , Чевычалова В. Г -Особенности геологического строения первого эксплуатащюнног объекта Оренбургского газоконденсатного месторождения. М. , ВНИИЕ Газпром, труды института, 1981, с. 3-12 .

7. Политыкина М. А. , Гладков А. Е. - Сульфатный метасоматоз карбонатных коллекторах ( на примере Оренбургского месторождения) Серия: "Геология и разведка газовых, газоконденсатных и морских нефтяных месторождений",М. .ВНИИЭгазпром, 1983, вып. 7, с. 1-4.