Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Трехмерное палеогеоморфологическое моделирование при поисках и разведке залежей в рифогенных массивах

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Трехмерное палеогеоморфологическое моделирование при поисках и разведке залежей в рифогенных массивах"

На правах рукописи

□ОЗОВ4228

Юдин Михаил Дмитриевич

ТРЕХМЕРНОЕ ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОП1ЧЕСКОЕ МОДЕЛ11РОВЛШ1Е ПРИ ПОИСКАХ IIРАЗВЕДКЕ ЗАЛЕЖЕЙ В РИФОГЕ1ШЫХ МАССИВАХ (НА ПРИМЕРЕ ЦЕНТРАЛЫЮ-ХОРЕЙВЕРСКОЙ ЗОНЫ ПОДНЯТИЙ ТПМАНО-ПЕЧОРСКОЙПРОВИНЩШ)

Специальность- 25 00 12 - геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогическнх наук

1 2 ИЮЛ 2007

Москва 2007

003064228

Работа выполнена в Институте Геологии и Разработки Горючих Ископаемых (ИГиРГИ,г Москва)

На) чпый руководитель*

доктор геолого-минералогических наук

Барков Сергей Львович

Официальные оппопенты:

доктор геолого-минералогических наук кандидат геолэго-мипералогических наук

Глебов Алексей Федорович Колесникова Наталья Васильевна

Ведущая организация - Российский Государствшный Университет пефти и газа им И М Губкина (РГУ пефгпигазаим ИМГубкииа)

Защита диссертации состоится «3*/» мая 2007 г в 16 часов на заседании Диссертационного Совета Д 002 236 01 при Институте Геологии и Разработки Горючих Ископаемых по адресу 117312, г Москва, ул Вавилова, д 25/1

С диссертащей можно ознакомиться в библиотеке Института Геологии и Разработки Горючих Ископаемых

апреля 2007

г

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

кандидат геодаго-мннералогпчеекпх наук

В Ф Мазанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований Усложнение геологических условий проведения геологоразведочных работ требует постоянного совершенствования методов и технологий анализа геологической информации Одной из основных задач геологоразведочных работ на данный момент является сокращение числа дорогостоящих глубоких поисково-разведочных скважин и снижение риска поисково-разведочного бурения за счет совершенствования методов подготовки объектов и методов поисков, оценки и разведки месторождений, повышения геологической информативности всех видов работ и их разумного комплексирования Проблема повышения информативности геолого-геофизических методов решается созданием достоверных геологических моделей до бурения Существенный вклад в решение имеющихся геологических проблем может также внести ревизия и перешггерпретация имеющейся информации с использованием современных методологических и концептуальных подходов Цен-трально-Хорейверская зона поднятий (ЦХП) является одним из районов Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТП НГП), требующих детального уточнения своего геологического строения В пределах Центрально-Хорейверской рифовой зоны, приуроченной к ЦХП, выделяется 14 месторождений, из которых лишь 2 находятся в разработке, остальные - на стадии доразведки Перспективы поисков новых скоплений нефти здесь так же еще не исчерпаны Повышению экономической привлекательности ЦХП может способствовать качественное уточнение геологического строения и условий образования отложений доманико-турнейского нефтегазоносного комплекса, являющегося основным по разведанным запасам в изучаемом районе и перспективным по прогнозным ресурсам в Тимано-Печорской НГП

Несмотря на бурное развитие в последнее время методов трехмерного геологического моделирования, до сих пор остается значительное количество нерешенных вопросов и проблем, касающихся методики и методологии применения этих эффективных математических инструментов Одним из таких недостаточно полно развитых вопросов в геологии является методика трехмерного моделирования природных резервуаров, приуроченных к рифогенным образованиям, что связано со сложностью их геологического строения Без сомнения, решение отмеченных задач является весьма актуальным

Цель работы - уточнение геологического строения и внутренней структуры природных резервуаров, приуроченных к карбонатным постройкам Центрально-Хорейверской зоны поднятий, и совершенствование методики их трехмерного моделирования на основе пространственных палеогеоморфологических и палеогеографических реконструкций

Задачи исследовании.

1 Разработка методики зонального и локального трехмерного моделирования с использованием ретроспективного геоморфологического ан&чиза структурного плана и учетом обстановок осадконакопления.

2. Систематизация и взаимоувязка геолого-геофизического материала по ЦХП в единой пространственной зональной модели

3. Детализация внутре!шего строения природных резервуаров, приуроченных к рифогенным отложениям ЦХП

4. Выявление роли тектонического и седиментациониого факторов на формирование залежей нефти

5 Прогноз распространения коллекторов и обоснование выбора перспективных объектов и зон для постановки сейсморазведочных работ и глубокого бурения

Научная новизна.

1 Разработана методика трехмерного моделирования резервуаров, приуроченных к рифогенным образованиям, позволяющая детально отобразить их внешнюю морфологию и внутреннее строение

2 Впервые произведены трехмерные структурные построения и палеогсоморфо-логические и палеогеографические реконструкции Центрально-Хорейверской рифовой зоны, отразившие основные этапы эволюции рифообразования

3 С использованием единого методологического подхода на основе зонального пространственного структурно-геологического моделирования уточнено геологическое строение месторождений района Центрально-Хорейверской зоны поднятий и геолого-физические параметры залежей

4 Выявлены особенности формирования залежей в многоуровневых резервуарах Центрально-Хорейверской зоны в зависимости от влияния тектонического, седимеи-тациошюго и флюидодинамического факторов

5 Результаты научных исследований позволяют по-новому оценить ресурсы и запасы нефти в изучаемых отложениях и предложить рациональную методику поиска, разведки и разработки природных резервуаров ЦХП

Практическая значимость. Построенная пространственная зональная структурно-геологическая модель ЦХП является интегрированной базой данных имеющейся по территории геолого-геофизической информации и может использоваться как для обоснования постановки сейсморазведочных и буровых работ на наиболее перспективных участках, так и для детальной оценки запасов и гидродинамического моделирования любого объекта в пределах области построения зональной модели

Предложенные подходы с использованием современных методов и технологий трехмерного моделирования многократно повышают эффективность проектирования геолого-разведочного процесса и могут быть использованы на других территориях, находящихся на разных стадиях изученности Результаты исследований нашли свое отражение в производственных и научно-исследовательских отчетах, выполненных по заказу нефтедобывающих предприятий

Апробация работы. Результаты исследований представлялись на региональных, всероссийских и международных конференциях и совещаниях Основные положения работы докладывались на международном совещании «Геология рифов» (Сыктывкар, 2005), Южнороссийской конференции «Проблемы бассейнового и геолого-гидродинамического моделирования» (Волгоград, 2006), на 7-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва,2007), Всероссийской конференции «Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности» (Москва, 2007) Основные положения диссертации изложены в семи опубликованных работах

Фактический материал Диссертационная работа написана в Отделе нефтепромысловой геологин и геолого-гидродинамического моделирования Института геологии и разработки горючих ископаемых (ИГиРГИ)

При работе над диссертацией была использована геолого-геофизическая информация по 180 глубоким скважинам ЦХП и прилегающих районов Использованы данные сейсморазведочных работ разных лет общей площадью более 25 тыс км2, а также построенная автором трехмерная структурная модель фундамента Тимано-Печорской провинции

В работе применялись данные промыслово-геофизических и сейсмогеологических исследований выполненных ОАО «Архангельскгеолдобыча», ОАО «Нарьянмарсейс-моразведка» и ОАО «Севергеофизика» Кроме этого, использовалась информация тематических и научно-исследовательских работ ТП НИЦ г.Ухта, ВНИГРИ, ВНИГНИ, МГУ, института геологии Коми НЦ УрО РАН и фондовые материалы ИГиРГИ

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом /■УСЗстр Текст изложен на страницах, иллюстрирован рисунками и таблицами Список литературы включает /&3 наименования

Основные защищаемые положения:

1. Методика трехмерного палеогеоморфологического моделирования рифогенных массивов

2. Пространственная модель Центрально-Хорейверской зоны поднятий, позволяющая производить эффективный поиск, разведку и рациональную разработку месторождений, приуроченных к рифогенным толщам

3 Большая часть запасов и ресурсов нефти приурочена к многоуровневым резервуарам, для которых выявлена степень влияния на их образование тектонического и седиментационного факторов

4 Научные и практические рекомендации по проведению разведочных работ по выявлению ловушек в пластах-коллекторах различных морфолого-генетических типов

Благодарности. За научное руководство автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д г -м н С Л Баркову

За ценные советы и полезные дискуссии автор особенно признателен заведующему отделом А Р Бенчу. Создание работы вряд ли было бы возможно без постоянной помощи н тесного творческого сотрудничества с коллективом отдела нефтепромысловой геологии - С А Конваловым, И Л Куплевичем, И И Ивановой, а также с другими сотрудниками ИГиРГИ, из которых можно особо выделить М С Зонп, Е В Юдину, А Д.Сидорова, В В Обметко, которым автор глубоко признателен за ценные замечания и консультации

За постоянное содействие в выполнении работы автор искренне благодарен Е.Б Грунису, В Ф Мазанову, А Б Сапожникову, И Е Мишиной

Автор с неизменной благодарностью вспоминает о той поддержке, которая оказывалась ему проф М М Элланским , В Вл Меннером . способствовавших становлению автора как специалиста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

В работе освещается две группы вопросов — одна касается общих вопросов терминологии, принципов, методологии и различных применяемых методик пространственного геологического моделирования для решения широкого спектра геологических задач, другая — сферы практического использования этих инструментов при геологическом анализе как достаточно обширных территорий, так и локальных объектов Особое место в работе отводится недостаточно разработанной еще проблеме трехмерного моделирования рифогенных резервуаров Объектом исследований был выбран район Центрально-Хорейверской зоны поднятий, включающий в себя ряд разнотипных рифогенных массивов, с одной стороны относительно хорошо изученный, с другой, все месторождения района являются недоразведанными, а взгляды на геологическое строение района в целом отличаются между собой, что вносит элемент неопределенности в общую картину строения зоны

Глава 1. Методология исследований

Первый раздел посвящен вопросам терминологии использованной в работе При рассмотрении рифогенных отложений за основу принята классификация органогенных сооружений предложенная А И Аитошкиной (2003) В этой классификации «риф» - это крупная сложноорганизованная структура на окраине мелководного шельфа, имеющая первичный биогенный каркас зрелых стадий экологической сукцессии и представляющая собой тектонически контролируемый экоседиментацион-ный барьер, разделяющий разные по своим гидро-физико-химическим свойствам обстановки предрифовой и зарифовой областей

При этом риф, в отличие от простых органогенных сооружений, может включать их или в качестве составного или составных частей своей структуры, либо как эле-

мент палеоландшафтных фаций При таком подходе понятия "органогенная постройка" и "риф" объединяются понятием "органогенное сооружение"

В разделе также рассмотрен ряд структурно-морфологических терминов и различные подходы к определению термина «природный резервуар» В работе автор принимает определение В Г Кузнецова (1987, 1992) - «Природный резервуар - это геологическое тело, представляющее собой ассоциацию горных пород коллекторов и полупокрышек (полуколлекторов), ограниченное практически непроницаемыми породами, в котором могут содержаться и циркулировать флюиды»

Во втором разделе приведен анализ имеющихся инструментов пространственного моделирования, освещены основные проблемы трехмерного моделирования Важнейшей задачей при трехмерном моделировании природных резервуаров и рифоген-ных резервуаров в частности является создание принципиальной геологической модели, основанной на анализе обсгановок осадконакопления, постседиментационного преобразования отложений и восстановления тектонической эволюции структур Очевидно, решение этой задачи будет более полным и обоснованным с использованием дедуктивного подхода от общего к частному, то есть от обсгановок осадконакопления территорий (акваторий) регионального и зонального плана до локальных объектов в пределах единой цифровой модели Анализ имеющихся методик и подходов моделирования рифогенных резервуаров показал недостаточно глубокую степень разработки этой проблематики

Третий раздел включает описание методики регионального и зонального пространственного моделирования Методология и методика пространственного моделирования геологических объектов зонального плана на данный момент недостаточно разработана. Зональные геологические объекты рассматриваются или с позиций моделирования геологических процессов бассейнового масштаба, либо в узком плане моделирования локальных природных резервуаров Причем эти две ветви развиваются отдельно друг от друга, часто без взаимоувязки в пределах одной территории Ввиду отсутствия четкой методологической концепции проведения зонального трехмерного моделирования автором предлагается унифицированная методическая схема примененная в настоящей работе

1 Подготовительный этап заключается в сборе и оцифровке геолого-геофизического материала изучаемой территории Основной проблемой подготовительного этапа являются технические сложности перевода информации на аналого-

вых носителях в цифровой вид, те их оцифровка для программных комплексов трехмерного моделирования Этап остается наиболее трудоемким и требует значительных временных затрат Особенно это касается подготовки и обработки геологической информации регионального и зонального планов

В ходе решения проблемы подготовки геологического материала для целей пространственного моделирования автором совместно с Коноваловым С А и Куплеви-чем И Л была создана серия сервисных программ, не имеющих аналогов в отечественной и зарубежной практике, позволяющих эффективно производить оцифровку скважинного и картографического материала. Созданные программы позволяют быстро и точно оцифровывать значительные объемы картографического материала за минимальные сроки, что открывает перед исследователем широкие возможности моделирования геологических объектов зонального и регионального планов, включая, естественно, и локальные объекты

2 Этап построения пространственной структурной модели

Основной задачей на этом уровне исследования является создание трехмерного структурного каркаса района. В процессе структурного моделирования зонального плана применяются следующие методические приемы

- создание базисной поверхности,

- корреляция геологических разрезов скважин,

- атрибутивный анализ сейсмических материалов,

- детальные построения по сейсмическим материалам,

- анализ толщин, увязка построений между собой и по скважинам,

- создание модели разломов,

- палеотектонический анализ

В работе описаны названные методические приемы применительно к изучаемому району

Создание базисной поверхности

Создать базисной поверхности является необходимой процедурой при зональном и региональном моделировании В зависимости от исходного материала и глубинной приуроченности изучаемых отложений выбирается одна или несколько поверхностей Они используются для ориентировки и привязки детально изученных горизонтов, для общей оценки тектонического строения территории, на их основе производится моделирование зон, неохваченных детальными геофизическими работами

и бурением Базисная поверхность территории ЦХП и прилегающих районов, охватывающая обширную область площадью 20 тыс кмг, была создана по карте отражающего горизонта БЗйп масштаба 1 200000

Корреляция геологических разрезов скважин Корреляция производится биостратиграфическим и промыслово-геофизическими методами при постоянной увязке данных Индексируются корреляционные линии, совпадающие с кровлей горизонтов, ярусов и систем В тех случаях, когда кровля стратиграфического подразделения не совпадает с корреляционной линией, индекси-ровка ведется по каждой скважине В процессе работы уточнялись ранее составленные каталоги отбивок горизонтов На данный момент по многим глубоким скважинам имеются стратиграфические отбивки горизонтов, что существенно облегчает решение задачи корреляции разрезов скважин в районе ЦХП В последнее время все шире используются данные сейсмостратиграфических исследований, однако они носят ограниченный характер, т к сильно зависят от точности проведенных сейсморазведочных работ

Атрибутивный анализ При наличии первичного сейсмического материала в электронном виде имеется возможность проведения анализа сейсмических атрибутов и их последующего использования при моделировании Известно, что сейсмические разрезы содержат очень большой объем информации о свойствах геологической среды в целом и отражающих пластов, соответствующих геологическим границам, в частности Многие из скоростных и динамических параметров логически и статистически очевидно связаны с петрофизическими характеристиками и нефтенасыщенностью тех или иных зон разреза, однако степень применимости атрибутивного анализа весьма сильно зависит от точности проведенной сейсморазведки, которая должна составлять не более 2 мс по глубине Причем качество анализа кратно увеличивается при съемке З-Б методом Атрибутивный анализ сейсмического материала часто становится определяющим при работе в районах со сложной дизъюнктивной тектоникой, так как позволяет с достаточно высокой точностью выделять зоны повышенной трещинноватости и определять пространственные параметры тектонических нарушений

Детальные трехмерные построения по сейсмическим материалам Построения производились по оцифрованным картам отражающих горизонтов локальных участков, охваченных сейсморазведкой масштаба 1 50000 и детальнее В хо-

де построений использованы одинаковые алгоритмы интерполяции Построения выполнялись по всем имеющимся отражающим горизонтам, которые затрагивают изучаемый комплекс отложений, включая отражающий горизонт, отождествляемый с подошвой осадочного чехла Это позволило в дальнейшем более полно осветить общее строение исследуемого района Также построена трехмерная структурная модель фундамента Тимано-Печорской провинции и изучаемого района

Анализ толщин, увязка построений между собой и по скважинам Анализ толщин при пространственном геологическом моделировании является одним из важнейших методов Распределение значений толщин по площади, кроме классического анализа мощностей, при котором устанавливается начало и длительность формирования отрицательных и сопряженных положительных конседимента-ционных структур, их масштабы по площади и разрезу, характер изменения структурного плана во времени и по площади, может использоваться для решения некоторых прикладных задач трехмерного моделирования С использованием информации по толщинам как по скважинам, так и по сейсмическим отражающим горизонтам в работе выполнены дополнительные структурные построения и увязка сейсмических материалов между собой Все структурные построения увязываются с данными пла-стопересечений по глубоким скважинам В настоящей работе использована информация по 180 скважинам пробуренных в районе ЦХП и прилегающих территорий

Создание модели разломов При наличии дизъюнктивных нарушений современные комплексы трехмерного моделирования позволяют производить их эффективное воспроизведение в трехмерном поле с учетом их пространственных параметров Наиботее полную информацию по дизъюнктивным нарушениям можно получить лишь по результатам сейсморазве-дочных работ 3D

Палеотектонический анализ Палеотектонический анализ является одним из методов, который может быть применен на этапе структурного моделирования Палеотектонический анализ проводится с целью оценки влияния конседиментационных и постседиментационных тектонических процессов на формирование коллекторов нефти и газа и залежей углеводородов Метод палеотектонических реконструкций не применим для восстановления истории тектонического развития по стратиграфическим границам бокового наращивания, клиноформенных комплексов, стратиграфических несогласий, размывов, пере- 11 -

компенсированного формирования осадков (рифы, литологические границы баров и др ) Для вышеназванных условий седиментации успешно применяются методы па-леогеоморфологического анализа, которые выходят за рамки палеотектонического анализа и более подробно описаны в разделе 3 настоящей работы

3 Этап специализированных методов геологического моделирования На этапе специализированных методов геологического моделирования решаются задачи изучения палеорельефа территории и условий седиментации комплекса отложений При этом с использованием системного подхода применяются методические приемы палеогеографического, палеогеоморфологического, седиментологического и фациалыюго анализов в 20, ЗЭ, 40 плоскостях В настоящей работе применялся па-леогеоморфологический анализ, более детально рассмотренный в разделе 3

Результатом этапа является предварительная принципиальная модель изучаемого района, включающая основные литолого-фациальные границы геологических тел и отражающая характер распределения типов пород по морфо-структурным, генетическим признакам, по особенностям их внутреннего строения и содержащая особенности, выявленные в пределах изучаемого объекта

Итоговым материалом служат 2В, 31), 4Б палеогеографические и палеогеоморфо-логические реконструкции, фациально-генетические модели, модели распределения типов пород по различным признакам

4 Этап анализа региональных закономерностей изменения свойств геологической среды Исследования региональных закономерностей свойств геологической среды могут проводиться сразу после создания структурной модели или параллельно с работами 3-го этапа. Основной задачей исследования на данном этапе является характеристика литолого-стратиграфических комплексов, оценка их фильтрационно-емкостных свойств, исследование закономерностей изменения петрофизических параметров в пространстве В ходе работ на этом этапе также исследуются геофлюи-дальные свойства среды Для решения этих задач, главным образом, применяются методические приемы, основанные на моделировании физико-геологических параметров в пространстве с использованием тренд-функций и геостатистических зависимостей

5 Этап выявления ловушек и поисковых зон Этап является своеобразным подведением итогов всех предыдущих исследований Основная решаемая задача при этом -составление карт ловушек и поисковых зон с оценкой ресурсов выявленных объектов

Методические приемы включают в себя совместный анализ материалов этапов 1-4 Для этого применяется метод экспертных оценок (логический анализ) и математический анализ, заключающийся в создании комплексного трехмерного параметра перспектив нефтегазоносности Вместе с этим, целесообразно проводить работы по предварительной оценке геологических и экономических рисков, то есть здесь применимы некоторые элементы 7-го этапа (в основном вероятностные) Результатом этапа и итоговым материалом служат карты перспективных зон, ранжированные по значимости и карты типов ловушек

6 Этап детализации ловушек имеет своей конечной целью уточнение ресурсов и запасов природного резервуара и выбор схемы его дальнейшего разбуривания В рамках этапа в работе построена детальная трехмерная модель строения Висового месторождения, учитывающая все особенности условий осадконакопления и распределения коллекторов, а также закономерности формирования залежей в целом по ЦХП Уточнены физико-геологические параметры залежей, внешняя морфология и внутренняя структура природного рифогенного резервуара, рассчитаны запасы по каждому пласту, предложена рациональная схема разведки и эксплуатационного разбуривания месторождения

7 Экономическая оценка и оценка геологических и экономических рисков может проводиться на любом из вышеописанных этапов Основной применяемый метод -вариационный анализ на базе создания нескольких реализаций распределения или отдельных геолого-физических параметров, либо с использованием анализа изменения отдельных параметров в зависимости от различных вариантов модели в целом Трехмерные геологические модели уточняются по результатам гидродинамического моделирования

Предложенная схема не является исчерпывающей, однако сам подход к использованию геолого-геофизических данных на любом этапе геотогоразведочных работ позволяет производить моделирование и геологический пространственный анализ как объектов высшего порядка (нефтегазоносный бассейн), так и низшего порядка (месторождение, пласт) в рамках единого цифрового пространства, то есть в одной модели Это значительно повышает информативность геолого-геофизических методов и открывает перед исследователем широкие возможности трехмерного геологического анализа

Глава 2. Характеристика геологического строения и пефтегазоносностн ЦХП

Глава состоит из четырех разделов Первый раздел посвящен характеристике геолого-геофизической изученности ЦХП Геофизические исследования в пределах ЦХП были начаты в конце 60-х годов Систематические сейсмические исследования в пределах Хорейверской впадины, где располагается рассматриваемая территория, начинаются с 1970 года. Объем поисковых и детализационных сейсморазведочных работ за весь описываемый период на месторождениях и перспективных структурах составил 6940 пог км В последующий период и до настоящего времени продолжается детализация исследуемого района проведены дополнительные сейсморазведочные работы в пределах Тэдинского, Ардалинского, Дюсушевского месторождений, а также на Заречной и Сейнорогояхинской площадях Но, несмотря на пристальное внимание к району геофизиков и геологов, он остается полон вопросов и геологических задач, требующих дополнительного исследования и разрешения При анализе геофизических исследований применялись различные методические приемы интерпретации сейсмических данных, что, очевидно, привело к несколько отличающимся концепциям геологического строения отдельных площадей Уменьшение кратности сейсмической записи по периферии территории съемки соседствующих участков привело к несоответствиям структурных построений отражающих горизонтов на стыке районов работ различных сейсмопартий В отдельных местах эти несоответствия составляют более 100 м В то же время, зональный план без детализации по результатам геофизического исследования отдельных участков и без увязки по стратиграфическим границам разрезов скважин остается слабоинформативным и неточным

Поисковые буровые работы на территории начаты в 1984 году бурением параметрической скважины Северо-Хоседаюская №1, при испытании которой впервые на Центрально-Хорейверском рифогенном поднятии был получен приток нефти и открыто Северо-Хоседаюское нефтяное месторождение

Это открытие послужило основанием для интенсификации поисковых буровых работ в Хорейверской впадине, где только в центральной ее части за период 1988-92 гг было открыто еще восемь нефтяных месторождений Всего в пределах границы исследования в результате поисково-разведочных работ было открыто 14 нефтяных месторождений. Ввиду того, что сейсморазведочные работы (преимущественно 3D) и

глубокое бурение в преде пах ЦХП будут, без сомнения, продолжаться, осмысление, обобщение и взаимоувязка имеющихся геолого-геофизических данных с использованием современных технологий на данном этапе изучения территории выходит на первый план

Второй раздел освещает вопросы тектонического строения района. В тектоническом отношении исследуемый район расположен в центральной части Хорейверской впадины Хорейверская впадина имеет размеры 130x230 км, мощность осадочного чехла в ней составляет 4,0-6,5 км По поверхности фундамента и силурийско-нижнедевонских отложений Хорейверской впадине отвечает Болыпеземельский свод, ограниченный на западе Восточно-Колвинской, а на востоке Варандейской зонами разломов (Малышев Н А , 2002) Структура фундамента блоковая, что подчеркивается развитием серии разломов значительной протяженности северо-западной, а на крайнем северо-востоке - субширотной ориентировки Амплитуды нарушений колеблются в разных пределах На западном склоне свода по фундаменту выделяются гипсометрически приподнятые участки, где намечается группа западных структур площади По подошве доманика впадина представлена пологой синморфной структурой, осложненной многочисленными различно ориентированными локальными структурами На большей, включающей центральную и северную части впадины замкнутые положительные структуры II порядка пока не установлены Здесь выделены Черноре-ченская депрессия и две крупные ступени Колвависовская и Садаягинская Наблюдается общий региональный наклон изучаемой территории па северо-запад с градиентом от 6 до 10 м на 1 км Максимальный градиент погружения отмечается в верхне-франско-фаменских отложениях

В третьем разделе приведена литолого-стратиграфическая характеристика изучаемого интервала верхнедевонских отложений ЦХП Породы осадочного чехла залегают на позднепротерозойско-раннекембрийском фундаменте и представлены отложениями палеозойской, мезозойской и кайнозойской групп В работе приведена лито-логическая характеристика силурийских, девонских и нижнекаменноугольных отложений палеозойской группы Отложения силура представлены терригенно-карбонатными породами В западной и центральной частях ЦХП терригенные отложения нижнего девона размыты, они появляются в разрезах скважин, пробуренных в восточной части Отложения среднего девона попали под размыв на всей площади ЦХП Верхнедевонские преимущественно карбонатные отложения представлены

франским и фаменским ярусами, несогласно залегающими на силурийских и нижнедевонских отложениях

В четвертом разделе дано описание нефтегазоносности ЦХП Месторождения и локальные структуры, охваченные исследованием, расположены в пределах Колвави-совского нефтегазоносного района (ИГР), входящего в состав Хорейверской нефтегазоносной области (НГО) В работе приводится описание доманиково-турнейского нефтегазоносного комплекса, являющегося объектом исследований в настоящей диссертации В остальных нефтегазоносных комплексах перспективные отложения либо отсутствуют, либо обводнены во всех пробуренных глубоких скважинах Два из четырнадцати месторождений - Тэдинское и Северо-Хоседаюское - находятся в стадии промышленной эксплуатации, остальные - в стадии разведки

Глава 3 Построение пространственной палеогеоморфологическон модели верхнедевонскнх отложений ЦХП

Впервые вопросы палеогеоморфологии рифогенных сооружений Тимано-Печорской провинции были освещены в работах М М Грачевского, который разработал специальный комплекс исследований для расшифровки палеогеоморфологиче-ской ситуации при корреляции разнофациальных толщ, позволяющий весьма эффективно производить прогноз погребенных рифов Изучение палеогеоморфологической обстановки и разработка типизации органогенных построек по морфологическим и палеогеографическим признакам в Тимано-Печорской провинции получили развитие в трудах Т И Кушнаревой, Н Д Матвиевской, А В Соломатина, Б П Богданова, В В Меннера и Г А Шуваловой, А В Барановой и М В Михайловой, Н И Никонова. Л В Пармузиной, В И Богацкого и В А Жемчуговой, Н В Беляевой, Н К Фортунатовой Работами исследователей доказано, что на литолого-фациальный характер седимен-тационных циклов палеогеоморфологическая обстановка оказывает определяющее вчияние, а реконструкция погребенного рельефа представляет собой важнейшее условие правильного сопоставления разнофациальных толщ

Классический палеогеоморфологический анализ направлен на выявление погребенного рельефа, скрытого среди геологических напластований В настоящей работе палеогеоморфологические методы использованы в более узком прикладном плане -для выявления особенностей геологического строения рифогенных сооружений, при

этом предмет палеогеоморфологического анализа - аномалия напластования в системе параллельных пластов, форма и характер контактов в зонах резкого литологиче-ского перехода остается прежним

В случае района ЦХП создаются практически идеальные условия для проведения палеогеоморфологических реконструкций Изучаемая верхнедевонская толща и подстилается и перекрывается параллельно отложенными слоями доманикового и визей-ского возрастов соответственно

Основой для палеопостроений послужила детальная трехмерная структурная модель ЦХП, все структурные поверхности которой были перестроены сложением толщин отдельных стратиграфических подразделений от поверхности выравнивания За поверхность выравнивания принята граница предвизейского перерыва (рис 1)

Выполненные построешм подтверждают, что на образование органогенных сооружений в районе ЦХП решающее влияние оказал тектонический режим Прогибание отдельных блоков на фоне общего регионального наклона пластов севера Хорей-верской впадины повлияло на распространение рифогенных массивов Особенно это проявляется в районе Висовой рифогенной постройки и Северо-Хоседаюской изолированной банки Несмотря на то, что они расположены в непосредственной близости друг от друга, сооружения имеют принципиальное различие в своем строении и находятся на различных палеогипсометрических уровнях

С учетом особенностей образования органогенных сооружений, заключающихся в наличии условий для существования и роста рифов в активной зоне фотосинтеза, каждая палеоповерхность была приведена к относительному нулевому уровню моря Полученные трехмерные построения позволяют для различных временных интервалов отобразить прогнозные палеоглубины осадконакопления по площади палеорель-ефа Пересечение поверхности глубины с палеоповерхностью дает контур развития определенной литофации, характерной для этой глубины Распределение глубин седиментации разных генетических типов отложений остается открытым вопросом се-диментологии, разработка таких схем продолжается Одна из схем седиментации разработана Н В Беляевой (2000) По названной схеме доманикоидные отложения образуются при глубинах седиментации не менее 50 м при углублении до 600 м Соответственно зона их развития картируется ниже 50 м Сопоставление контуров развития депрессионных отложений (или контура развили мелководно-шельфовой, рифовой, склоновой литофации) по каждой палеоповерхности в трехмерной палоегеоморфоло-

Граница выравнивания - предвизеисхии перерыв К концу Djfrn —.....-■-

Г

Рис. I Фрагмент трехмерной и a: ico структурной модели Центрально-Хдрейверской

ЗОНЫ поднятий

гической модели позволяет создать трендовое распределение этого параметра в пространстве и учитывать его при последующем детальном моделировании любого локального объекта в пределах зональной модели С наличием седиментологических исследований керна по скважинам возможно более детальное моделирование распределения фациальных зон в пространстве На основе таких построений становится возможным отобразить в трехмерном пространстве не только границы фациальных переходов, но и поверхность рифового тела Это практически невозможно сделать при стандартных построениях, так как результаты геофизической съемки (в том числе и ЗО) отображают лишь отражающую границу, проходящую по поверхности толщи облекания рифа и толщи заполнения В работе автору удалось при детальном трехмерном моделировании Висового органогенного сооружения построить поверхность собственно рифогенного те та, что позволило более обоснованно отразить строение природного резервуара и прогнозировать распределение ФЕС по его объему

Глава 4. Строение природных резервуаров в районе ЦХП

Глава состоит из двух разделов Первый раздел посвящен структурным особенностям строения природных резервуаров

Не смотря на то, что история геологического развития и принципиальная модель строения ЦХП рассматривались целым рядом исследователей, вопросы формирования природных резервуаров и залежей как в рифовых, так и надрифовых частях остаются дискуссионными Автор подходит к решению этого вопроса с морфологических позиций

Значительное количество запасов ЦХП приурочено к покрывающим органогенные сооружения толщам Такие толщи обычно называют «толщами облекания», тем самым определяя их границы непосредственно над рифовыми массивами и органогенными банками Более корректным автор считает разделение собственно толщ облекания и надрифовых толщ по структурно-генетическим особенностям и степени влияния тектонического и седиментациошгого факторов на их образование Облека-ние представляет собой плащеобразное перекрытие пологих неровностей рельефа поверхности несогласия вышележащими породами При этом мощность в понижениях рельефа обычно бывает больше, чем на возвышенностях, и вверх по разрезу осадки постепенно выполаживаются и залегание становится горизонтальным (Структур-

ная , 2004) Облекание образуется, как правило, при выравнивании неровностей рельефа дна бассейна осадконакопления, т е имеет преимущественно конседимента-ционный генезиз В районе ЦХП толщи облекания и связанные с ними органогенные формы рельефа типа банок развиты в верхах разреза нижнефаменского подьяруса непосредственно над краевыми рифогенными образованиями Пласты индексируются Ш-А и связаны, как правило, с биостромными постройками Их развитие ограничено седиментационным уплотнением, в большей мере возникающим в предрифовых областях В зарифовой области уплотнение выражено значительно меньше за счет глинисто-карбонатного состава толщи заполнения Перерыв в осадконакоплении в низах средне-верхнефаменского подьяруса почти выровнял поверхность карбонатного шельфа, что хорошо видно на палеопрофилях и органогенные сооружения в среднем фамене могли уже развиваться на отмелях, имеющих более широкое распространение в пределах карбонатной платформы

По результатам работ многих исследователей (В Вл Меннер, Л.В Пармузина, М В Михайлова и др ) фаменское рифообразование характеризуется ограниченным развитием строматопорат, основными каркасообразователями являются водоросли Основной объем массивов представлен сферово-сгустковыми известняками с узорчатой текстурой, образующими постройки типа агглютигермов В тыловых частях массивов широкое распространение имеют обломочные известняки тыловых шлейфов К таким отложениям приурочен продуктивный пласт Д-1У Коллектора пласта имеют более широкое площадное распространение, чем рифовые резервуары в залежах Д-1-III и в толще облекания Ш-А Контур ВПК залежей в надрифовых толщах контролируется амплитудой поднятия преимущественно тектонического происхождения Кони посгседиментационные процессы уплотнения, без сомнения, участвуют в их образовании, но их роль здесь вторична. Это подтверждается незначительным увеличением мощностей средне-верхнефаменской толщи на крыльях в надрифовой и зарифовой областях и единым литологическим составом ее нижней части, что свидетельствует о почти полном выравнивании палеорельефа в период начала накопления осадков толщи О влиянии тектоники на образование залежей свидетельствует также амплитуда подошвы органогенного сооружения - она примерно совпадает с амплитудой надрифовых толщ В работе проанализировано площадное распространение контуров каждой залежи и составлена карта их предполагаемого развития

На строение и формирование природных резервуаров ЦХП большую роль оказало широкое развитие пород-полуколлекторов, обладающих очень низкими ФЕС, но способных к фильтрации флюидов Такие породы не содержат залежей нефти, но и покрышками не являются Их наличие в разрезе рифовых и надрифовых толщ определило многоуровневое строение природных резервуаров

Формирование залежей ЦХП происходило в пермо-триасовую эпоху тектоноге-неза, когда в результате тектонических движений образовалась серия поднятий в районе ЦХП, перекрывающих рифовые массивы Органогенные сооружения послужили путями миграции углеводородов, которые заполнили верхнюю часть резервуара, состоящего из чередования коллекторов и полуколлекторов с образованием в зависимости от начальных условий седиментогенеза залежей нефти с участием, в различной комбинации, продуктивных пластов в верхнефранских рифовых образованиях, пиж-нефаменских рифогенных отложениях и биостромных постройках толщ облекания, и в среднефаменских надрифовых толщах

Второй раздел освещает характеристику коллекгорских свойств природных резервуаров ЦХП Коллекторским свойствам верхнего девона уделено значительное внимание в публикациях многих исследователей Предложены различные подходы к типизации коллекторов исходя го их минералогического состава, фациальной принадлежности, степени влияния вторичных процессов Верхнедевонские природные резервуары отличаются большим разнообразием коллекторов, среди которых основными являются карбонатные коллекторы порового и трещинно-каверно-порового типа.

В настоящей работе использована типизация коллекторов природных резервуаров ЦХП по классификации К И Багринцевой (1999), отражающей закономерную изменчивость структурных характеристик пород Коллекторы наиболее высокого качества порового и каверново-порового типов (I и II класс) связаны с рифогенными образованиями Коллектора в мелководно-шельфовых отложениях представлены средне-емкими трещшшо-поровыми и каверново-трещинными породами У-У1 классов и низкоемкими поровыми коллекторами III-V классов Низкоемкие и практически непроницаемые породы депрессионных и склоновых фаций относятся к VII классу пород

Покрышки представлены верхнефранскими, нижне- и верхнефамепскими и тур-нейскими карбонатно-глинисгыми толщами и пачками Для нефтегазоносности ЦХП определяющую роль выполняют покрышки, связанные с мелководно-шельфовыми

отложениями Залежи склоновых и депрессионных фаций экранируются глинистыми толщами заполнения Определенное влияние на строение резервуаров оказывает чередование коллекторов и полуколлекторов в природных резервуарах ЦХП На Севе-ро-Хоседаюском месторождении полуколлектора в рифовой толще по данным Н В Беляевой, Л В Петровой (1998) представлены маломощными пеллоидными слоями без глинистой примеси, образовавшихся над рифогеииыми известняками в условиях подводного размыва при погружении рифов ниже зоны фотосинтеза.

Глава 5. Обоснование перспектив нефтегазоносности н основные направления геологоразведочных работ в районе

В пределах Централыю-Хорейверской зоны поднятий наибольшими перспективами обладают, в основном, франско-фаменские отложения, к которым приурочены открытые здесь залежи нефти В верхнедевонских рифогенных отложениях наиболее изучена верхняя - фаменская часть рифа В то же время, в массиве рифа (нижней и средней частях) на некоторых площадях Централыю-Хорейверской зоны открыты залежи нефти Покрышкой для этих залежей служат плотные известняки Палеорекон-струкции показали, что отмеченные залежи приурочены к разным циклам рифообра-зования и могут не совпадать в плане с более "молодыми" франско-фаменскими ри-фогенными постройками

Весьма перспективно направление на разведку пластовой залежи (Д-ГУ) в фамен-ской надрифовой толще Исходя из палеогеоморфологических построений, развитие мелководно-шельфовых банковых построек, обломочных шлейфов барьерно-рифового массива и построек типа агглютигермов могло происходить на более широком основании, соответственно, природные резервуары в этом пласте не ограничиваются контуром распространения органогенных сооружений нижнефаменского возраста Проведение сейсморазведочных работ ЗБ в пределах выявленных поднятий с использованием элементов представляемой в работе пространственной модели позволит значительно уточнить площадное распространение контуров залежей Трассирование резервуара в надрифовой толще является резервом для прироста промышленных запасов нефти

Меньшими перспективами обладают предрифовые и депрессионные отложения В зонах развития органогенных сооружений доманикоидные отложения не перекрыва-

лись покрышкой и являлись путями миграции углеводородов в вышележащие ловушки Отложения доманикоидной фации могут быть перспективны восточнее Висового месторождения в области развития дизъюнктивной тектоники

Таким образом, основные перспективы района ЦХП предполагаются

а) в районе барьерного рифа в связи с уточнением границ рифового массива Висовой и Западно-Хоседаюской структур Поисковый объект выделяется в амплитудном поднятии по простиранию рифового барьера между Восточно-Ошкотыискои и Сихорейской структурами

б) в органогенных сооружениях мелководного шельфа прирост запасов может быть осуществлен в процессе доразведки открытых месторождений и уточнения границ распространения коллекторов верхнефранских и нижнефаменских отложений

г) в перекрывающих толщах новые залежи пластового типа в среднефаменских отложениях могут быть выявлены в поднятиях за пределами распространения рифовых массивов в границах карбонатного шельфа

в) в предрифовых отложениях перспективы связаны преимущественно с обломочными шлейфами и фанами и прогнозируемыми в их пределах карбонатными постройками Небольшой перспективный объект выделяется юго-восточнее Восточно-Ошкотынской структуры

Заключение

1 Результатом проведенных экспериментальных исследований по разработке схемы зонального трехмерного моделирования, включающей все этапы геологоразведочного процесса, явился методический подход, позволяющий с использованием любого современного комплекса трехмерного моделирования производить геологический анализ территорий как регионального, зонального планов, так и локальных объектов в едином информационном пространстве

2 С использованием разработанных сервисных программ произведена оцифровка, корректировка и взаимоувязка значительного количества геолого-геофизического материала по северной части Хорейверской впадины

3 На основе трехмерных палеоструктурных и палеогеоморфологических реконструкций, выполненных с использованием разработашюй методики,

создана трехмерная принципиальная седиментационная модель верхнедевонских отложений, которая позволила уточнить историю геологического развития ЦХП, определить степень влияния тектонического и седиментаци-онного факторов на образование залежей, произвести типизацию природных резервуаров нефти

4 Уточнена морфология и внутренняя структура резервуаров, приуроченных как к рифовым, так и к надрифовым отложениям, построена детальная трехмерная модель Висового месторождения

5 Произведен прогноз пространственного распространения коллекторов, приуроченных к различным фациальным зонам, что будет способствовать эффективному проектированию разработки месторождений ЦХП

6 Выделены первоочередные поисковые объекты, обоснованы направления доразведки выявленных месторождений, главным образом, в надрифовых толщах

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1 Методика построения параметра насыщенности по данным капиллярометрии при трехмерном геологическом моделировании // Проблемы бассейнового и геолого-гидродинамического моделирования материалы науч -практ Южнороссийской конференции Волгоград,2006 - с 90-91 (совместное

С А Коноваловым, И Л Куплевичем)

2 Создание предварительных геологических моделей на основе анализа закономерностей изменения геолого-физических параметров в пределах северной части Хорейверской впадины // Проблемы бассейнового и геолого-гидродинамического моделирования материалы науч -практ Южнороссийской конференции Волгоград, 2006 - с 57-58 (совместно с И Л Куплевичем)

3 Особенности геологического строения и нефтеносности Средне-Харьягинской рифовой зоны // Геология рифов материалы международного совещания Сыктывкар Геопринт, 2005 — с 97-99 (совместно с Куплевичем И Л, Сергеевым АЕ)

4 Особенности геологического строения и оценка нефтегазоносности территории острова Колгуев // Нефтегазовая геология и освоение ресурсов и запасов углеводородов М . ИГиРГИ, 2004 - с 114-118

5 Использование трехмерных палеогеоморфологических реконструкций при пространственном моделировании природных резервуаров, приуроченных к карбонатным постройкам И Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России тезисы докл 7-й науч техн конф М РГУ нефти и газа им И М Губкина, 2007 - с 20-21

6 Пространственный геологический анализ при прогнозировании перспективных зон в северной части Гряды Чернышева // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности- материалы Всероссийской конференции М, 2007 (совместно с Юдиной Е В , в печати)

7 К вопросу подготовки данных для целей пространственного моделирования // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности материалы Всероссийской конференции М, 2007 (совместно с Бенчем

А Р , Куплевичем И Л , Коноваловым С А, в печати)

Подписано в печать 25 04 2007 г Исполнено 26 04 2007 г Печать трафаретная

Заказ № 475 Тираж 80 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш, 36 (495) 975-78-56 \vw\v autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Юдин, Михаил Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. Методология исследований.

1.1 Вопросы терминологии.

1.2 Проблемы трехмерного геологического моделирования при решении вопросов поисков и разведки нефти и газа.

1.3 Методика регионального и зонального пространственного геологического моделирования.

2. Характеристика изученности, геологического строения и нефтегазоносное™ ЦХП.

2.1 Характеристика изученности ЦХП.

2.2 Тектоническое строение.

2.3 Литолого-стратиграфическая характеристика верхнедевонских отложений ЦХП.

2.4 Характеристика нефтегазоносности ЦХП

3. Построение пространственной палеогеоморфологической модели верхнедевонских отложений ЦХП.

4. Прогноз пространственного распределения коллекторов в районе ЦХП.

4.1 Структурные особенности строения природных резервуаров.

4.2 Характеристика коллекторских свойств природных резервуаров ЦХП.

5. Обоснование перспектив нефтегазоносности и основные направления геологоразведочных работ в районе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Трехмерное палеогеоморфологическое моделирование при поисках и разведке залежей в рифогенных массивах"

Усложнение геологических условий проведения геологоразведочных работ требует постоянного совершенствования методов и технологий анализа геологической информации. Основные задачи геологоразведочных работ на современном этапе развития нефтегазовой геологии сформулировал Крылов Н.А. (2000). Они заключаются в сокращении числа дорогостоящих глубоких поисково-разведочных скважин и снижение риска поисково-разведочного бурения за счет совершенствования методов подготовки объектов и методов поисков, оценки и разведки месторождений, повышения геологической информативности всех видов работ и их разумного комплекси-рования. Проблема повышения информативности геолого-геофизических методов решается созданием достоверных геологических моделей до бурения. Существенный вклад в решение имеющихся геологических проблем может также внести ревизия и переинтерпретация имеющейся информации с использованием современных методологических и концептуальных подходов.

Центрально-Хорейверская зона поднятий (ЦХП) является одним из районов Ти-мано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТП НГП), требующих детального уточнения своего геологического строения. В пределах Центрально-Хорейверской рифовой зоны, приуроченной к ЦХП, выделяется 14 месторождений, из которых лишь 2 находятся в разработке, остальные - на стадии доразведки (рис.1). Перспективы поисков новых скоплений нефти здесь так же еще не исчерпаны. Повышению экономической привлекательности ЦХП может способствовать качественное уточнение геологического строения и условий образования отложений доманико-турнейского нефтегазоносного комплекса, являющегося основным по разведанным запасам в изучаемом районе и перспективным по прогнозным ресурсам (содержит 20% начальных суммарных ресурсов [Геолого-экономические., 2002]) в Тимано-Печорской НГП.

Несмотря на бурное развитие в последнее время методов трехмерного геологического моделирования, до сих пор остается значительное количество нерешенных вопросов и проблем, касающихся методики и методологии применения этих эффективных математических инструментов. Одним из таких недостаточно полно развитых олглиисп сейское

1ло\инское авейское асседскЦе ыльчуюское о

А. Титова

Чернуреченс

Междуреченское ступень чуюское'

Табровояхинск >е ратинское

Ъвипс, структурная Ъна ре >нырдское ^ Сев.-Сих| юрхарати)

Росси бское о-Хоседаюсш некое аюское

Ошкоты феЪде; [рутаюское нскии

Ошьотынское ависовс&ая далинское ступень ское юрское 1Ское

Шорсанд) юрское \

Условные обозначения:

Нефтепроводы /\/ Нефтепроводы строящиеся уА ^' Железные дороги Автодороги

• Столицы административных областей ® Населенные пункты

I Область построения * базовой поверхности

Район исследований

Тектонические элементы: у Хорейверская впадина - первого порядка

Колвависовская ступень - второго порядка

Месторождения | газонефтяные нефтяные ^ нефтегазовые ] нефтегазоконденсатные

I I Структуры

Нефтегазогеологическое районирование:

13 - ПЕЧОРО-КОЛВИНСКАЯ НГО

14 - ХОРЕЙВЕРСКАЯ НГО

15 - ВАРАНДЕЙ-АДЗЬВИНСКАЯ НГО

16 - СЕВЕРО-ПРЕДУРАЛЬСКАЯ НГО

Масштаб 1 : 1 ООО ООО

10 0 10 20 30 40 50 км

Выкопировка из карты-схемы основных тектонических элементов месторождений и инфраструктуры ТЭК ТПП (ИГиРГИ 2005) Редакция: Юдин М.Д.

Рис. 1 Обзорная карта района исследования с элементами тектонического и нефтегазогеологического районирования вопросов в геологии является методика трехмерного моделирования природных резервуаров, приуроченных к рифогенным образованиям, что связано со сложностью их геологического строения. Без сомнения, решение отмеченных задач является весьма актуальным.

Цель работы - уточнение геологического строения и внутренней структуры природных резервуаров, приуроченных к карбонатным постройкам Центрально-Хорейверской зоны поднятий, и совершенствование методики их трехмерного моделирования на основе пространственных палеогеоморфологических и палеогеографических реконструкций.

Основные задачи исследований

1. Разработка методики зонального и локального трехмерного моделирования с использованием ретроспективного геоморфологического анализа структурного плана и учетом обстановок осадконакопления.

2. Систематизация и взаимоувязка геолого-геофизического материала по ЦХП в единой пространственной зональной модели.

3. Детализация внутреннего строения природных резервуаров, приуроченных к рифогенным отложениям ЦХП.

4. Выявление роли тектонического и седиментационного факторов на формирование залежей нефти.

5. Прогноз распространения коллекторов и обоснование выбора перспективных объектов и зон для постановки сейсморазведочных работ и глубокого бурения.

Поставленные задачи решались с использованием аналитических и геостатистических методов с привлечением новейших инструментов трехмерного геолого-математического моделирования и визуализации.

Научная новизна выполненной работы

1. Разработана методика трехмерного моделирования резервуаров, приуроченных к рифогенным образованиям, позволяющая детально отобразить их внешнюю морфологию и внутреннее строение.

2. Впервые произведены трехмерные структурные построения и палеогеоморфо-логические и палеогеографические реконструкции Центрально-Хорейверской рифовой зоны, отразившие основные этапы эволюции рифообразования.

3. С использованием единого методологического подхода на основе зонального пространственного структурно-геологического моделирования уточнено геологическое строение месторождений района Центрально-Хорейверской зоны поднятий и геолого-физические параметры залежей.

4. Выявлены особенности формирования залежей в многоуровневых резервуарах Центрально-Хорейверской зоны в зависимости от влияния тектонического, седимен-тационного и флюидодинамического факторов.

5. Результаты научных исследований позволяют по-новому оценить ресурсы и запасы нефти в изучаемых отложениях и предложить рациональную методику поиска, разведки и разработки природных резервуаров ЦХП.

Основные защищаемые положения

1. Методика трехмерного палеогеоморфологического моделирования рифоген-ных массивов.

2. Пространственная модель Центрально-Хорейверской зоны поднятий, позволяющая производить эффективный поиск, разведку и рациональную разработку месторождений, приуроченных к рифогенным толщам.

3. Большая часть запасов и ресурсов нефти приурочена к многоуровневым резервуарам, для которых выявлена степень влияния на их образование тектонического и седиментационного факторов.

4. Научные и практические рекомендации по проведению разведочных работ по выявлению ловушек в пластах-коллекторах различных морфолого-генетических типов.

Достоверность полученных результатов достигалась путем широкого применения аппарата геолого-математического моделирования, современных высокоточных методов обработки результатов геолого-геофизических исследований, проведенных на большом массиве информации, накопленной в процессе геологического изучения нефтегазоносных объектов.

Практическая ценность и реализация работы в промышленности

Построенная пространственная зональная структурно-геологическая модель ЦХП является интегрированной базой данных имеющейся по территории геолого-геофизической информации и может использоваться как для обоснования постановки сейсморазведочных и буровых работ на наиболее перспективных участках, так и для детальной оценки запасов и гидродинамического моделирования любого объекта в пределах области построения зональной модели.

Разработанные методы оцифровки аналоговой геологической информации универсальны и могут использоваться для подготовки информации для целей моделирования в любом программном пакете.

Предложенные подходы с использованием современных методов и технологий трехмерного моделирования многократно повышают эффективность проектирования геолого-разведочного процесса и могут быть использованы на других территориях, находящихся на разных стадиях изученности.

Методика трехмерных палеореконструкций предложенная в работе уже успешно реализуется в ИГиРГИ в проектах глубокого поискового бурения, зональных поисковых и аналитических проектах, в разведочных проектах, при подсчете запасов углеводородов и создании геолого-гидродинамических моделей месторождений.

Результаты исследований нашли свое отражение в производственных и научно-исследовательских отчетах, выполненных по заказу нефтедобывающих предприятий.

Апробация работы. Результаты исследований представлялись на региональных, всероссийских и международных конференциях и совещаниях. Основные положения работы докладывались на международном совещании «Геология рифов» (Сыктывкар, 2005), Южнороссийской конференции «Проблемы бассейнового и геолого-гидродинамического моделирования» (Волгоград, 2006), на 7-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва,2007), Всероссийской конференции «Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности» (Москва, 2007). Основные положения диссертации изложены в семи опубликованных работах.

Фактический материал. При работе над диссертацией была использована геолого-геофизическая информация по 180 глубоким скважинам ЦХП и прилегающих районов. Использованы данные сейсморазведочных работ разных лет общей площадью более 25 тыс.км2, а также построенная автором трехмерная структурная модель фундамента Тимано-Печорской провинции.

В работе применялись данные промыслово-геофизических и сейсмогеологиче-ских исследований выполненных ОАО «Архангельскгеолдобыча», ОАО «Нарьянмар-сейсморазведка» и ОАО «Севергеофизика». Кроме этого, использовалась информация тематических и научно-исследовательских работ ТП НИЦ г.Ухта, ВНИГРИ, ВНИГНИ, МГУ, института геологии Коми НЦ УрО РАН и фондовые материалы ИГиРГИ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом 173 стр. Текст изложен на 92 страницах, иллюстрирован 81 рисунком и 5 таблицами. Список литературы включает 163 наименования.

Благодарности. За научное руководство автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н. С.Л. Баркову.

За ценные советы и полезные дискуссии автор особенно признателен заведующему отделом А.Р.Бенчу. Создание работы вряд ли было бы возможно без постоянной помощи и тесного творческого сотрудничества с коллективом отдела нефтепромысловой геологии - С.А. Конваловым, И.Л. Куплевичем, И.И. Ивановой, а также с другими сотрудниками ИГиРГИ, из которых можно особо выделить М.С.Зонн, Е.В.Юдину, А.Д.Сидорова, В.В.Обметко, которым автор глубоко признателен за ценные замечания и консультации.

За постоянное содействие в выполнении работы автор искренне благодарен Е.Б.Грунису, В.Ф.Мазанову, А.Б.Сапожникову, И.Е.Мишиной.

Автор с неизменной благодарностью вспоминает о той поддержке, которая оказывалась ему проф.

М.М.Элланским

В.Вл.Меннером способствовавших становлению автора как специалиста.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Юдин, Михаил Дмитриевич

Заключение

В работе освещены две группы вопросов - одна касается общих вопросов терминологии, принципов, методологии и различных применяемых методик пространственного геологического моделирования для решения широкого спектра геологических задач, другая - сферы практического использования этих инструментов при геологическом анализе как достаточно обширных территорий, так и локальных объектов. Особое место в работе отведено недостаточно разработанной еще проблеме трехмерного моделирования рифогенных резервуаров. Объектом исследований был выбран район Центрально-Хорейверской зоны поднятий, включающий в себя ряд разнотипных рифогенных массивов, с одной стороны относительно хорошо изученный, с другой, все месторождения района являются недораз-веданными, а взгляды на геологическое строение района в целом отличаются между собой, что вносит элемент неопределенности в общую картину строения зоны.

В ходе исследования решены поставленные в начале научно-технические задачи по уточнению геологического строения ЦХП и разработке методов трехмерного моделирования природных резервуаров, приуроченных к рифогенным отложениям и получены следующие основные выводы:

1. Результатом проведенных экспериментальных исследований по разработке схемы зонального трехмерного моделирования, включающей все этапы геологоразведочного процесса, явился методический подход, позволяющий с использованием любого современного комплекса трехмерного моделирования производить геологический анализ территорий как регионального, зонального планов, так и локальных объектов в едином информационном пространстве.

2. С использованием разработанных сервисных программ произведена оцифровка, корректировка и взаимоувязка значительного количества геолого-геофизического материала по северной части Хорейверской впадины.

3. На основе трехмерных палеоструктурных и палеогеоморфологических реконструкций, выполненных с использованием разработанной методики, создана трехмерная принципиальная седиментационная модель верхнедевонских отложений, которая позволила уточнить историю геологического развития ЦХП, определить степень влияния тектонического и седиментационного факторов на образование залежей, произвести типизацию природных резервуаров нефти.

4. Уточнена морфология и внутренняя структура резервуаров, приуроченных как к рифовым, так и к надрифовым отложениям, построена детальная трехмерная модель Висового нефтяного месторождения.

5. Произведен прогноз пространственного распространения коллекторов, приуроченных к различным фациальным зонам, что будет способствовать эффективному проектированию разработки месторождений ЦХП.

6. Выделены первоочередные поисковые объекты, обоснованы направления доразведки выявленных месторождений, главным образом, в надрифовых толщах.

Разработка методологии единого комплексного пространственного моделирования включающего все стадии геологоразведочных работ, определенный вклад в которую вносит и настоящая работа, несомненно, позволит перейти нефтегазовой геологии на новый мультидисциплинарный уровень развития.

На этом уровне возможно будет объединить усилия ученых - представителей более 100 геологических дисциплин для создания единых моделей, которые позволят рассеять туман неопределенности, и чуть ближе приблизится к истине в познании не только нефтегазовой залежи но и окружающего мира.

Список рисунков Стр.

Рис. 1. Обзорная карта района исследования с элементами тектонического и нефте-газогеологического районирования 4

Рис.2. Схема классификации органогенных сооружений 10

Рис.3. Геологический смысл трехмерных сечений четырехмерного пространства Ро 19

Рис.4. Трехмерные сечения Р1, РЗ, Р4 четырехмерного пространства пористости 20

Рис.5. Схема видов моделирования на стадиях геологоразведочных работ 22

Рис.6. Схема методологии геологоразведочного процесса по Ма§ооп апс! Бо\у 24

Рис.7. Схема учета информации при раздельном и едином моделировании 26

Рис.8. Исходная структурная карта отражающего горизонта Бзйп 34

Рис.9. Морфология базисной поверхности северной части Хорейверской впадины и прилегающих территорий 35

Рис. 10. Корреляция рифогенных разрезов северной части Хорейверской впадины 37

Рис. 11. Трехмерная структурно-морфологическая поверхность Висового участка 39

Рис.12. Трехмерная структурно-морфологическая поверхность Центрально-Хорейверской рифовой зоны 40

Рис.13. Трехмерная структурно-морфологическая поверхность Верхне-Колвинского участка 41

Рис.14. Структурная карта Тимано-Печорского седиментационного бассейна и прилегающих территорий по подошве осадочного чехла 42

Рис.15, а) Трехмерная структурно-морфологическая модель фундамента Тимано-Печорской провинции; б) Морфология фундамента Хорейверской впадины 43

Рис. 16. Базисная поверхность с участком детализации и коррекцией по скважинам 45

Рис.17. Распределение пластового давления по площади 49

Рис.18. Распределение пластового давления по глубине 50

Рис.19. Трехмерное распределение пластового давления 51

Рис.20. Схема трехмерного геолого-математического моделирования природного резервуара 53

Рис.21. Гистограммы распределения подсчетных параметров: а - пористости, б -геологических запасов 55

Рис.22. Карта фактического материала 58

Рис.23. Характер изученности территории ЦХП 61

Рис. 24. Сводный литолого-стратиграфический разрез северной части Хорейверской 65 впадины

Рис.25. Типы органогенных построек 76

Рис.26. Типы биогермов 77

Рис.27. Типы контактов органогенных построек 78

Рис.28 Трехмерная структурно-морфологическая карта подошвы карбона 82

Рис.29 Трехмерная структурно-морфологическая карта кровли нижнего фамена 83

Рис.30 Трехмерная структурно-морфологическая карта кровли франа 84

Рис.31 Трехмерная структурно-морфологическая карта кровли доманика 85

Рис.32 Трехмерная структурно-морфологическая карта подошвы доманика 86

Рис.33. Схематические карты толщин стратиграфических горизонтов ЦХП 87

Рис.34. Трехмерная палеоструктурная карта к началу доманикового времени 89

Рис.35. Трехмерная палеоструктурная карта к концу доманикового времени 90

Рис.36. Трехмерная палеоструктурная карта к концу верхнефранского времени 91

Рис.37. Трехмерная палеоструктурная карта к концу нижнефаменского времени 92

Рис.38. Объемные структурная и палеоструктурная модели ЦХП 93

Рис.39. Объемная палеогеоморфологическая модель ЦХП 96

Рис.40. Принцип выделения уровней моря на палеогеоморфологической поверхности 97

Рис.41. Относительные палеоглубины осадконакопления в нижнефаменское время 98

Рис.42. Относительные палеоглубины осадконакопления в верхнефранское время 99

Рис.43. Относительные палеоглубины осадконакопления в доманиковое время 100

Рис.44. Экстраполяция относительных палеоглубин осадконакопления доманикового времени на современный структурный план 101

Рис.45. Экстраполяция относительных палеоглубин осадконакопления верхнефранского времени на современный структурный план 102

Рис.46. Экстраполяция относительных палеоглубин осадконакопления нижнефаменского времени на современный структурный план 103

Рис.47. Фрагмент временного разреза по профилю МОГТ 323 106

Рис.48. Фрагмент временного разреза по профилю МОГТ 20588-01 107

Рис.49. Схематическая карта толщин в интервале подошвы карбона и кровли пласта Д-1У Висового участка 108

Рис.50. Схематическая карта толщин пласта Д-1У Висового участка 109

Рис.51. Схематическая карта толщин слабопроницаемой перемычки пластов Д-1У и Д-Ш Висового участка 110

Рис.52. Схематическая карта толщин пласта Д-Ш Висового участка 111

Рис.53. Схематическая карта интервала толщин пласта Д-Ш и ОГ Озйп Висового участка 112

Рис.54. Схематическая карта интервала толщин пласта ОГ БзАп и ОГ Шз^ОзШг+вг) Висового участка 113

Рис.55. Трехмерная палеострукгурная модель и модель современного структурного плана Висового участка 114

Рис.56. Объемная структурно-морфологическая поверхность рифового тела (рифовой литофации) Висового участка ЦХП 115

Рис.57. Схематическая структурно-морфологическая карта поверхности рифовой литофации Висового участка 116

Рис.58. Пример геологического анализа в трехмерном пространстве 121

Рис.59. Несовпадение зон роста франских и фаменских органогенных сооружений 122

Рис.60. Поперечный слайс через Западно-Хоседаюскую рифогенную зону 123

Рис.61. Продольный и поперечный слайсы через Центрально-Хорейверскую рифогенную зону 124

Рис.62. Объемная модель распространения разновозрастных рифовых литофаций ЦХП 125

Рис.63. Обстановки седиментации отложений одного цикла третьего порядка фран-ско-турнейского комплекса и соответствующие им типы пород: циклы А и Б 128

Рис. 64. Обстановки седиментации отложений одного цикла третьего порядка фран-ско-турнейского комплекса и соответствующие им типы пород: циклы В и Г 129

Рис.65. Обстановки седиментации отложений одного цикла третьего порядка фран-ско-турнейского комплекса и соответствующие им типы пород: циклы Д и Е 130

Рис.66. Обстановки седиментации отложений одного цикла третьего порядка фран-ско-турнейского комплекса и соответствующие им типы пород: цикл Ж 131

Рис.67. Степень уплотнения осадка 133

Рис.68. Схема основных понятий покрывающей толщи 135

Рис.69. Схематическая структурная карта совмещенных контуров. Западно-Хоседаюское нефтяное месторождение 138

Рис.70. Схематический продольный геологический профиль. Западно-Хоседаюское нефтяное месторождение 139

Рис.71. Сихорейское нефтяное месторождение. Структурные карты по кровле продуктивных пластов Озйп-1У и Бзйп-Ш 140

Рис.72. Схематический геологический профиль через Сихорейское нефтяное месторождение 141

Рис.73. Схематический геологический профиль через Восточно-Янемдейское нефтяное месторождение 142

Рис.74. Схематический геологический профиль через Висовое и Северо-Хоседаюское нефтяные месторождения 143

Рис.75. Северо-Сихорейское нефтяное месторождение. Структурные карты по кровле продуктивных пластов Взйп-1 и БзАп-Ш 147

Рис.76. Северо-Сихорейское нефтяное месторождение. Структурная карта и трехмерная модель по кровли продуктивного пласта 148

Рис.77. Структурная карта по кровле пласта ОГ Озйп-Ш Верхне-Колвинского нефтяного месторождения 150

Рис.78. Схематический геологический профиль через Западно-Ярейягинское месторождение 152

Рис.79. Структурно-морфологическая поверхность по ОГ ОзАп. Западно-Сихорейский перспективный объект 153

Рис.80. Структурно-морфологическая поверхность по ОГ Озйп. Лапкотынский перспективный объект 154

Рис.81. Схематическая карта распределения типов ловушек и зон развития литофа-цийЦХП 157