Закономерности и факторы изменения коллекторских свойств пластов Ю14-Ю15 Урмано-Арчинской зоны

Е.А. Жуковская, О.А. Попова, А.В. Пищулева Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Источник: Журнал «Геофизика»

ВВЕДЕНИЕ

Этаж нефтегазоносности Урмано-Арчинской зоны, включающей Урманское, Южно-Урманское и Арчинское месторождения, состоит из шести продуктивных пластов. Увеличение добычного потенциала недропользователь связывает с вовлечением в разработку трудноизвлекаемых запасов углеводородов – низкопроницаемых коллекторов салатской и тюменской свит – пластов Ю15 и Ю14. На Урманском месторождении пласт Ю15 вовлечен в разработку двумя скважинами возвратного фонда.

Основной проблемой для таких объектов является прогноз коллекторских свойств, сопряженный с рядом трудностей, в числе которых – ограниченный комплекс ГИС в большинстве скважин с отсутствием данных прямых методов выделения коллекторов; ненадежность количественной интерпретации ГИС; высокая изменчивость свойств по латерали; невозможность прогноза ФЕС по данным СРР в текущей обработке.

В результате обобщения лабораторных исследований керна, ГИС и сейсморазведочных данных установлено повсеместное распространение изучаемых отложений в пределах Урмано-Арчинской зоны. Наблюдается некоторое сокращение общей мощности пласта Ю15 в пределах поднятий и увеличение ее в западном направлении. Отложения пласта Ю15 имеют большую мощность в пределах Урманского поднятия в сравнении с Арчинским.

На основе количественной оценки катагенетических изменений пород нижней – средней юры Е.А. Предтеченской [3] для Обь-Иртышской фациальной области установлено сохранение первичных поровых коллекторов промышленного типа до глубин 3000–3200 м. Исходя из таких предпосылок, с целью прогноза первичных коллекторов были реконструированы условия осадконакопления отложений салатской (Ю15) и низов тюменской (Ю14) свит.

Условия формирования отложений

Формирование осадков пласта Ю15 по результатам литолого-фациального анализа, выполненного авторами, происходило в гумидном климате при относительно выровненном рельефе, перекрытом глинистыми отложениями тогурской свиты, чему способствовала трансгрессия раннего тоара. Последующая за этим регрессия моря в конце тоара – начале аалена привела к поступлению в бассейн осадконакопления значительного количества грубозернистого обломочного материала с юга/юго-востока территории, который переносился достаточно бурными реками с блуждающими руслами (ветвящимися). Типичная для таких речных систем русловая многорукавность предопределяет непостоянство толщин выделяемых песчаных тел, вследствие чего корреляция их затруднительна.

Отсутствие зависимости между общей мощностью пласта и глубиной его кровли указывает на то, что осадконакопление не было обусловлено только палеорельефом. В разрезе пласта Ю15 преобладают песчаники, материал гравийно-галечной размерности присутствует в виде прослоев в значительном количестве. Галька и гравий сцементированы мелко- и среднезернистым песчаным матриксом, выполняющим роль базального цемента. Такие конгломераты называются базальными (экстраформационными) [1], они начинают новый цикл осадконакопления. Также отмечаются прослои алевролитов и аргиллитов, линзы углей, обилие обугленного крупного растительного детрита, наличие эрозионных контактов. Характерны массивные, пологоволнистые, косоволнистые, косые срезанные и деформационные текстуры. В алевролитах и аргиллитах развита послойная и конкреционная сидеритизация, в песчаниках встречаются интракласты и гальки сидеритового состава.

В пласте Ю15 по текстурно-структурным особенностям на керне может быть выделено от 3 до 13 циклов (тел) с сохранившейся мощностью от первых десятков сантиметров до нескольких метров (табл. 1). Для анализа пласта Ю15 использовались только керновые данные, т.к. в его разрезе очень широко проявлена амальгамация песчаных тел, что делает выделение их по ГИС крайне недостоверным.

Отложения пласта Ю15 полностью перекрываются радомской пачкой верхнесалатской подсвиты глинисто-алевритового и глинистого состава. Эти лагунные, озерные, болотные гидрослюдистохлорит-каолинитовые темно-серые до черных аргиллиты, мелкозернистые глинистые алевролиты с прослоями мелкозернистых песчаников и пропластками углей обязаны своим происхождением стабилизации тектонического режима и ингрессии моря.

В отложениях пласта Ю14 с ростом общей мощности в северо-восточном направлении отмечается увеличение роли в разрезе пород алевритовой и глинистой размерности, в керне встречаются глинистые прослои мощностью до 4 м (скв. Урманская 25), практически отсутствуют прослои гравелитов. Отложения представлены преимущественно мелкозернистыми песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Характерно обилие углефицированного растительного детрита, следы корней растений. Редко в песчаниках присутствуют обломки гравийной и галечной размерности, иногда сидеритизированные, гораздо чаще встречаются глинистые интракласты. Текстуры массивные, полого- и косоволнистые, косые плоскопараллельные, линзовидные, деформационные. 

Таким образом, можно сделать вывод о менее активной гидродинамике среды осадконакопления и развитии речной системы более равнинного характера – меандрирующей, при этом существенных изменений палеогеографических условий не зафиксировано Меандрирующие реки обычно образуют широкие (до нескольких км) песчаные пояса (риббоны), сложенные латерально аккреционными индивидуальными барами-косами [2, 4], поэтому выделенная по керну в пласте Ю14 мощность отдельных песчаных тел (рис. 1) в ряде случаев не характеризует размеры речных русел, т.к. накопленные песчаные отложения могли быть частично разрушены более молодыми речными потоками, что диагностируется в керне.

Сравнение результатов гранулометрического анализа песчаников обоих пластов не позволяет выявить значительных отличий, за исключением присутствия нескольких проб более крупнозернистого состава в пласте Ю15. В остальном гранулометрические характеристики сопоставимы. Очевидно, грубообломочные породы не отбирались для гранулометрического анализа. В каждом пласте отмечено наличие нескольких интервалов, характеризующихся закономерным уменьшением зернистости вверх по разрезу (рис. 1). Такое ритмичное строение является типичным для русловых фаций речных систем.

Рис. 1 Литолого-петрофизическая характеристика пласта Ю14 Урманского месторождения, скв. 25

Первичные седиментационные факторы

Первичные седиментационные факторы, отражающие гидродинамическую активность речных систем и определяющие коллекторские свойства пластов Ю15–Ю14, имеют некоторые отличия. Так, для пласта Ю15 при большей крупности обломков структурная зрелость пород несколько ниже, сортировка хуже. Минералогическая зрелость пород пласта Ю14 более стабильна по разрезу. Глинистые минералы песчаников и гравелитов представлены преимущественно каолинитом высокой степени структурной упорядоченности, что свидетельствует о его постседиментационном происхождении. Такой каолинит обладает высокой внутриагрегатной пористостью и не препятствует движению флюида в пласте. Наибольшее количество каолинита отмечено в породах пласта Ю14 Урманской площади. Второй по значимости и количеству является гидрослюда, сформированная при изменении первичного глинистого цемента в ходе литогенеза. Она однозначно ухудшает ФЕС.

Краткая характеристика ФЕС

На основании изучения 125 геофизических разрезов скважин и 23 разрезов с керном установлены вертикальные и площадные закономерности изменения емкостных и фильтрационных характеристик пластов Ю15–Ю14, демонстрирующие неоднород ность свойств и их отличия.

ФЕС пласта Ю15 по керну изменяются в широких пределах (табл. 2). Пористость, рассчитан по ГИС, изменяется в пределах 11,5…19,3%, проницаемость – 0,0002…0,019 мкм2. Среднее значение по пласту нефтенасыщенных толщин составляет на Урманском месторождении 9,7 м, на Арчинском – 3,2 м. Максимальное значение коэффициента нефтенасыщенности – 0,716, при среднем значении от 0,41 до 0,5.

Эффективная толщина пласта Ю14 по скважинным данным колеблется в диапазоне от 0 до 22,1 м, в среднем значение эффективной нефтенасыщенной толщины равно 2,5 м, газонасыщенной – 7,4 м. Значения пористости и проницаемости по керну приведены в таблице 2. Эти данные не в полной мере отражают принципиальные отличия в коллекторских свойствах пластов по месторождениям (рис. 2).

Рис. 2 Распределение пористости (слева) и проницаемости (справа) в пластах Ю14–Ю15 Урмано-Арчинской зоны: а, б – пласт Ю14, в, г – пласт Ю15

Анализ лабораторных исследований и кривые гамма-каротажа демонстрируют наличие ритмичной вертикальной дифференциации свойств в пределах отдельных песчаных тел внутри пластов – ухудшение ФЕС вверх по разрезу тела наряду с уменьшением зернистости, увеличением глинистой фракции и сокращением в ней содержания каолинита. Эта зависимость наблюдается как для отложений пласта Ю14, так и для Ю15, что характерно в целом для речных отложений и доказывает наличие седимен-тационного контроля ФЕС, который в свою очередь влияет на постседиментационные преобразования и синтез каолинита в поровом пространстве. Следует отметить, что ФЕС напрямую не зависят от мимералогической зрелости.

Различия в условиях седиментации отложений пластов не влияют на распределение фильтрационно-емкостных параметров и для обоих пластов принята единая петрофизическая зависимость «пористость – проницаемость» (рис. 3). Однако по площади отмечаются существенные отличия в коллекторских свойствах пласта. В пределах Урманского поднятия диапазон изменения пористости и проницаемости значительно шире, здесь присутствуют породы с более высокими ФЕС. В пластах Арчинского месторождения пробы с пористостью свыше 14% и проницаемостью более 4 мкм2 отсутствуют (рис. 2, 3).

Рис. 3 Кроссплот «пористость – проницаемость» по керну Урманского и Арчинского месторождений

Вторичные факторы

Установлено, что ФЕС пластов Ю14–Ю15 Арчинского месторождения хуже в сравнении с Урманским, отсутствует прямая корреляция толщин общих и эффективных, а значения пористости и проницаемости не соответствуют региональному фоновому литогенезу. Это указывает на наличие иных факторов, влияющих на коллекторские свойства.

С ростом содержания глинистой фракции возрастает в ней доля гидрослюд и ухудшаются ФЕС, это отражает седиментационную цикличность в разрезе пласта. Для каолинита наблюдается обратная закономерность – в 75% случаев содержание каолинита коррелирует со средним диаметром зерна. Это подтверждает тот факт, что более пористые и проницаемые на момент седиментации отложения содержат повышенное количество аутигенного каолинита в цементе. В песчаниках пластов Ю14–Ю15 Урманского месторождения каолинита больше, чем в Арчинском.

Из вышеизложенного следует, что фациальная природа рассматриваемых объектов не является единственным контролирующим фактором распределения коллекторов и их ЕС в межскважинном пространстве. Во многом закономерности изменения ФЕС зависят от последующих преобразований, которым подверглись породы – как стадиальным, так и наложенным.

Ухудшение свойств приводит к снижению доли коллекторов в разрезе в пределах Арчинского поднятия. Здесь существенно ниже доля коллекторов в песчаной части разреза. Снижение коллекторских свойств пород, по предположению авторов, вызвано повышенным уплотнением, обусловленным неоднократными восходящими движениями, происходившими до формирования залежи. На территории Урманского поднятия, где вертикальные подвижки блоков были менее выраженными, единичные скважины с уменьшенной долей коллекторов в песчаниках находятся в различных частях месторождения и, вероятно, связаны с локальными зонами повышенного эффективного напряжения.

В тектоническом отношении район находится в центральной части Нюрольского погруженного блока на восточной границе Межовского срединного массива, который является крупным докембрийским выступом, сформированным байкальской складчатостью и переработанным в герцинскую эпоху. С запада массив ограничен южной, узкой частью Колтогорско-Уренгойского грабен-рифта. Структурный план по кровле пласта Ю15 (рис. 4) в целом наследует основные элементы нижележащих отложений палеозоя.

Рис. 4 Структурная карта по кровле пласта Ю15 с нанесенными линиями тектонических нарушений

По привлеченным геохимическим данным исследований проб нефти, отобранных из объекта Ю14–Ю15, выявлено, что в пределах Урманского месторождения присутствуют нефти различной природы. Наличие различных генетических типов нефтей в пределах отдельной залежи является признаком вероятного наличия экранирующих разломов в ее пределах. Экранами на пути движения флюидов в рассматриваемых отложениях могут служить зоны ухудшенных свойств, образовавшиеся вследствие уплотнения из-за тектонических деформаций, или зоны разломов, образованные в обстановках растяжения, которые впоследствии были залечены. Последнее предположение пока не подтверждено имеющимся керном.

По данным СРР по картам кривизны поверхности были прослежены тектонические нарушения (рис. 4, 5). Если в породах палеозойского комплекса можно наблюдать отчетливую сбросовую компоненту перемещений и в то же время наличие нескольких разломов со взбросовой компонентой перемещений, то в пластах Ю14, Ю15 тектонические пликативные деформации преимущественно флексурного характера, без смещения осей синфазности (рис. 5). Пологие изгибы вышележащих отражающих горизонтов над поднятиями и прогибами раннеюрского рельефа указывают, что блоковые перемещения продолжались и в поздней юре, и, вероятно, в меловое время. Однако из-за незначительной амплитуды перемещений они могли реализовываться без разрыва сплошности пород.

Рис. 5 Карта среднего значения кривизны по ОГ Ю15

По данным геомеханических исследований большинство разломов, рассекающих поверхности пластов Ю15, Ю14 и выше, имеют сдвиговую составляющую. Если взбросы нижележащих отложений палеозоя указывают на возможное локальное распространение обстановок сжатия, то сдвиговые перемещения могут приводить как к формированию зон уплотненных пород, так и сопряженных с ними разуплотненных зон.

При изучении шлифов в скважинах исследуемой территории отмечаются следы значительного уплотнения пород под воздействием высоких давлений, которое приводит к формированию конформных и инкорпорационных контактов зерен и к ухудшению ФЕС пластов за счет изоляции межзерновых пор (рис. 6). Одной из вероятных причин высокой степени компакции могут быть тектонические движения. Поскольку на данный момент связь уплотнения с расстоянием до разломов по керновым данным проследить не удалось, логичным является предположение о значительном вертикальном стрессе.

Рис. 6 Уплотнение песчаника пласта Ю15 в шлифе. Конформные и инкорпорационные контакты зерен, микростиллолиты

Анализ общих толщин, определенных по скважинным данным, и сейсмических профилей позволил проследить вертикальную составляющую тектонических движений во время формирования изучаемых отложений. На фоне общего выполаживания структурного плана вверх по разрезу на протяжении длительного времени сохраняются купола в центральной части Арчинского и на севере Урманского поднятий (рис. 7).

Принципиальная схема развития осадочного бассейна на территории Урмано-Арчинской зоны в геттанге – байосе: 1 – разломы и смещение по ним, 2 – направление и интенсивность вертикальных тектонических движений, 3 – речные системы, 4 – морской бассейн, 5 – карбонатные породы фундамента, включая кору выветривания, 6 – преимущественно песчаный тип отложений, 7 – преимущественно глинистый тип отложений, 8 – глинистые отложения тогурской свиты

Проведенный анализ показал, что для рассматриваемых отложений контроль ФЕС пород осуществляется совместно седиментационными, литогенетическими и тектоническими (структурообразующими) процессами. Условия накопления осадочного материала приводят к формированию песчано-глинистого разреза с характерной для речных отложений вертикальной и латеральной изменчивостью. В то же время высокое содержание песчаных фракций в интервале пластов не обеспечивает существование пространственно связанных пропластков коллекторов в связи со значительным дифференцированным уплотнением пород. Для таких отложений прогноз распространения коллекторов возможен только при совместном анализе условий осадконакопления и истории тектонического развития территории.

Выводы

В результате комплексных исследований керна, ГИС и сейсморазведочных данных установлено «площадное» в пределах УрманоАрчинской зоны распространение отложений (коллекторы и неколлекторы) салатской (Ю15) и низа тюменской (Ю14) свит, накопившихся в условиях эволюционирующей от разветвленной до меандрирующей аллювиальной системы.

Вертикальная неоднородность коллекторских свойств обусловлена как особенностями осадконакопления, так и литогенетическими преобразованиями песчаников. Выявлена вертикальная дифференциация ФЕС в пределах каждого отдельного седиментационного тела внутри пласта.

Отличия ФЕС на Урманском и Арчинском поднятиях являются отражением вертикальных составляющих тектонических движений, различных для Урманского и Арчинского поднятий, а ключевое влияние на характеристики залежей несут деформации при структурообразующих процессах. Это позволило прогнозировать преимущественное развитие коллекторов на крыльях структур. Пласты Ю15–Ю14 в пределах Урмано-Арчинской зоны представляют нетипичный пример формирования поровых терригенных коллекторов. Их прогноз по площади месторождения необходимо осуществлять с помощью фациального и геомеханического анализа совместно. 

Предложенная модель формирования коллекторских свойств может быть положена в основу разработки прогнозно-поисковых критериев выявления зон с повышенными ФЕС в аналогичных отложениях со сходной историей тектонического развития.

Литература

1. Литолого-петрографические особенности и условия формирования пород регионального циклита Ю15, вскрытых параметрической скважиной 1 Западно-Тымской площади. Осипова Е.Н., Ежова А.В., Недоливко Н.М., Перевертай-ло Т.Г., Полумогина Е.Д. Изв. ТПУ. 2007. Т. 310, № 1. С. 21–25.
2. Ольнева Т.В., Жуковская Е.А. Сейсмовидение геологических процессов и явлений: русловые отложения континентальных обстановок осадконакопления // Геофизика. 2016. № 2. С. 2–9.
3. Предтеченская Е.А. Катагенетические преобразования нижнесреднеюрских нефтегазоносных отложений ЗападноСибирского осадочного мегабассейна: автореф. дис. д-ра геолого-минералогических наук. Екатеринбург, 2011. 39 c.
4. Строение, состав и условия формирования юрских отложений, вскрытых скважиной Толпаровская № 2 (юговосток Западной Сибири). Аксенова Т.П. Труды седьмого Всероссийского литологического совещания. Новосибирск, 2013. Том 1. С. 14–16.

REFERENCES

1. Litologo-petrograficheskiye osobennosti i usloviya formirovaniya regional’nogo tsiklita U15, vskrytykh parametricheskoy skvazhinoy 1 Zapadno-Tymskoy ploshchadi [Lithological and petrographic features and conditions of the formation of rocks of the regional cyclothem U15 opened by the stratigraphic well 1 of Western Tymskaya area]. Osipova Ye.N., Yezhova A.V., Nedolivko N.M., Perevertaylo T.G., Polumogina Ye. D. Izv. TP. 2007; 310 (1): 21–25 (in Russian).
2. Olneva TV, Zhukovskaya EA. Seysmovideniye geologicheskikh protsessov i yavleniy: ruslovyye otlozheniya kontinental’nykh obstanovok osadkonakopleniya [Seismic view of geological processes and phenomena: channel sediments of continental sedimentary environments.]. Geofizika. 2016; (2): 2–9 (in Russian).
3. Predtechenskaya YeA. Katageneticheskiye preobrazovaniya nizhne-sredneyurskikh neftegazonosnykh otlozheniy Zapadno-Sibirskogo osadochnogo megabasseyna [Catagenetic transformations of the Lower-Middle Jurassic oil and gas bearing formations of West Siberian sedimentary megabasin]. Avtoref. dis. d-ra geol.-min.nauk. Yekaterinburg, 2011. 39 p. (in Russian).
4. Stroyeniye, sostav i usloviya formirovaniya yurskikh otlozheniy, vskrytykh skvazhinoy Tolparovskaya № 2 (yugo-vostok Zapadnoy Sibiri) [Structure, composition and conditions of the formation of Jurassic deposits opened by the well № 2 Tolperovskaya (south-east of West Siberia)]. Aksenova T.P. Trudy sed’mogo Vserossiyskogo litologicheskogo sobraniya. Novosibirsk, 2013.V. 1. P. 14–16 (in Russian).

Положительная рецензия от 13.08.2018
Решение редколлегии о публикации от 31.08.2018


Возврат к списку