Модель седиментации базальных горизонтов терригенного комплекса среднего миоцена месторождения ИДЖОШ СЕВЕР (Сербия)

Е.С. Милей, , Л.Г. Стулов «НТЦ НИС-Нафтагас» д.о.о., Сербия Е.А. Жуковская2Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Источник: Журнал «Геофизика»

ВВЕДЕНИЕ

Геологический анализ мелких залежей, приуроченных к локальным системам осадконакопления, стирает границы между разведочным и эксплуатационным бурением. Специалистам приходится интегрировать знания о региональной геологии с данными масштаба скважины уже на первой стадии изучения месторождения УВ, поскольку нет права на ошибку – бурение дорогостоящее, количество скважин ограниченно. При исследовании залежи на этапе после бурения первой разведочной скважины главной задачей геолога является понимание механизма формирования отложений, содержащих УВ. Именно седиментологический аспект дает информацию о источнике и направлении сноса осадочного материала, геометрии тел и, соответственно, о положении зон с ухудшенными/улучшенными ФЕС. Эта информация служит базой для принятия решения о принципах доразведки и/или разработки залежи. При отсутствии прямых месторождений-аналогов именно выбранная на основании исследования керна концепция осадконакопления в значительной мере влияет на эффективность технологических операций – выбор интервалов перфорации, метод освоения скважин и пр. Ее роль в выборе принципов геологического моделирования также определяющая. Материалом для настоящей статьи послужили результаты исследования среднемиоценовых отложений из скважин месторождения нефти Иджош Север и сопредельных территорий: Саян, БанатскоМилошево. Месторождение Иджош Север открыто бурением разведочной скважины Is-X-4 в 2016 году, получен промышленный приток нефти. По данным сейсморазведки залежь разделена тектоническим нарушением на два блока, пробуренная скважина вскрывает северную часть залежи. Выполнение детального анализа обусловлено необходимостью выбора местоположения для бурения следующей разведочной скважины на месторождении с целью получения не только притока УВ, но и новой геологической информации об объекте для принятия дальнейших решений. Анализ палеогеографических условий формирования проводился на основе изучения трех опорных разрезов – скважин Is-X-4, Is-1, Sa-1 с суммарным выносом керна 143,5 м; а также данных реконструкции пелеорельефа в период формирования отложений на основании сейсмической интерпретации кровли фундамента, целевого пласта Баден и вышележащих глинистых пород-покрышек. Местоположение всех скважин представлено на карте кровли фундамента (рис. 1).

Рис. 1 Местоположение изученных скважин месторождения Иджош Север на карте кровли фундамента

Региональная ситуация

Рассматриваемое месторождение расположено на территории Сербии в пределах Паннонского бассейна. Целевой объект – среднемиоценовые отложения залегают непосредственно на палеозойском фундаменте, представленном слабоизмененными магматическими породами. Как установлено предыдущими исследователями, процессы седиментации на изучаемой территории в неогене контролировались тектоническими и эвстатическими процессами, что привело к наличию многочисленных несогласий. Согласно региональным воззрениям на рубеже раннего и среднего миоцена (около 16 млн лет назад по последним стратиграфическим схемам) на фоне очередного «всплеска» тектонической активности и общего поднятия окончательно формируется отрицательная структура – Паннонская впадина, заложение которой приурочено к фазе синрифта, который начался с резкой трансгрессии в раннем миоцене. Собственно рифтовая стадия продлилась до среднего миоцена включительно. Рифтогенез протекал по асимметричной схеме Б. Вернике, с образованием полуграбенов, ограниченных листриче скими сбросами. Дно грабенов заполнялось грубо-бломочными осадками или было покрыто озерами. Далее, в начале среднего миоцена одновременно с поднятием окружения происходит непосредственное погружение впадины на фоне значительной климатической перестройки. Начавшееся в среднем миоцене глобальное похолодание осложнялось пульсационным относительным потеплением в интервале времени 12 (11,5)–10,4 (10,0) млн лет назад. На фоне прогрессирующего похолодания и воздымания территории происходило активное физическое выветривание пород фундамента на границах бассейнов, что сопровождалось массивным привносом терригенного осадочного материала. В целом для среднего миоцена (баден) характерна масштабная трансгрессия, которая проявилась в появлении фаций открытого моря и прибрежноморских зон в окружении выступающих блоков фундамента. По периферии осадочных систем наблюдаются базальные отложения – конгломераты, однако в центральной части Паннонского бассейна это преимущественно песчаники. Процессы седиментации сопровождались погружением бассейна, в результате чего был сформирован некомпенсированный тип разреза. Предметный ретроспективный анализ седиментации по скважинным данным на локальных участках детализирует региональную картину и уточняет геологическое строение, позволяет прогнозировать геометрию геологических тел и архитектуру залежей.

Анализ керна

Наиболее представительный керн был отобран в скважине Is-X-4, которая бурилась с применением изолированных керноотборников во всем интервале рассматриваемого объекта без перерывов, что позволило извлечь максимум информации при работе с исходными данными. 

Скважина в интервале 2380,0–2389,0 м вскрыла фундамент, который представлен слабоизмененными магматическими породами среднего состава (гранодиоритами и биотитовыми диоритами) и кварцслюдяными и кварц-хлорит-слюдяными сланцами. Породы в верхней части более трещиноваты (катаклазированы), в некоторых интервалах фактически до тектонической брекчии.

Породы в интервале 2309,0–2317,0 м также магматические, преимущественно гранодиориты еще более трещиноватые, сильно брекчированные. Вероятно, это зоны катаклаза и милонитизации как отражение тектонической активизации. Для этого интервала не исключено некоторое перемещение и преобразование обломков в гипергенных условиях.

Выше по разрезу появляются гравелиты и конгломераты, «цементирующие» крупные неокатанные обломки трещиноватых магматических пород глыбы и валуны, размерность которых значительно превышает диаметр керна (рис. 2) и может дости-ать 1,2 м. Часто поверхность таких обломков имеет темно-серую до черной кайму, что может свидетельствовать об окислении пород в нивальном или умеренном климате.

Рис. 2 Фотографии керна скв. Is-X-4 в интервале 2303,25–2310 м. а – брекчевидная текстура в цементе крупновалунных отложений; б, в – песчано-гравийное заполнение валунных отложений

В данной скважине граница между фундаментом и целевыми терригенными отложениями среднемиоценового возраста (баден) установлена по каротажу на основании увеличения плотности пород вниз по разрезу и наличия двух резких границ на гаммакаротаже, сопротивлении и плотности.

Граница между фундаментом и целевыми терригенными отложениями по керну принята по следующим параметрам – размер обломков пород фундамента и содержание конгломератов. В интервале 2303,25–2310 м – фрагменты (крупные обломки) слабоизмененных пород фундамента, перемежающиеся маломощными (от первых сантиметров до 15 см) прослоями конгломератов (гравий и галька с песчаным матриксом), вероятно, в результате последующего заполнения пространства осадками временных водотоков и их конусов выноса.

Вверх по разрезу размерность фрагментов (обломков) фундамента закономерно уменьшается (рис. 3), начиная с глубины 2302,25 м выше по разрезу отмечаются только полуокатанные и окатанные обломки галечной и гравийной размерности различного состава – магматические породы среднего состава, глинистые и слюдистые сланцы, хлориткварцевые и кремнистые сланцы, гнейсы (?), кварц и пр. Доля пелитовой составляющей в матриксе – первые проценты до 10%, что свидетельствует о слабовыраженном химическом выветривании в областях сноса.

Рис. 3 Переход от пород фундамента к терригенному комплексу. а – фотографии керна в интервале 2293–2311 м, б – скважинный каротаж

В интервале 2302,25–2393,0 м – буровато-серый конгломерат неявно ритмично слоистый за счет прослоев более гравелитового состава. Ритмы мощностью от 0,25 до 1,25 м. В основании ритма залегают более грубообломочные отложения, вверх наблюдается постепенное уменьшение размерности обломков. Максимальный размер обломков достигает 10 см в основании слоя (нижние 2,5 м), в то время как в кровле слоя не более 5 см.

Выше по разрезу в интервале глубин 2287,1–2393,0 м наблюдается ритмичное переслаивание буровато-серых гравелитов и конгломератов. Ритмы мощностью от 0,5 до 1,0 м, в основании ритма также более грубообломочные отложения (конгломераты) с максимальным размером гальки 5 см. Переходы от конгломерата в гравелит в ритмах часто постепенные. Вверх по разрезу наблюдается утонение осадка.

Выше распространены буровато-серые гравелиты с редкими маломощными прослоями конгломерата. Границы этих прослоев как четкие, так и постепенные, вверх по разрезу количество прослоев сокращается. Сортировка обломков в гравелите средняя до плохой, обломки преимущественно полуокатанные и окатанные. В конгломератовых прослоях форма обломков более окатанная, сортировка средняя до хорошей. В гравелитах встречается косая и субгоризонтальная слоистость, следы малоамплитудных деформаций сбросового типа под углом 30–35º к оси керна. В прикровельной части слоя отмечены единичные волнистые прослои, обогащенные мелким углефицированным детритом (УРД). Контакт с вышележащим слоем эрозионный.

Завершает терригенный разрез в интервале 2267,6–2269,2 м серый слоистый гравелит известковый, в котором обнаружено присутствие литотамний (фрагменты до 2 см), раковинного детрита, микрофауны – большого количества фораминифер Amphistegina sp. и отряда Мiliolida (верхний баден [1]). Слоистость горизонтальная и слабонаклонная за счет тонких извилистых намывов, обогащенных УРД и глиной. Обломки различного состава преимущественно окатанные и полуокатанные, сортировка их средняя.

Обсуждение результатов исследования

В районе исследования скважиной Is-X-4 вскрыты неизмененные гипергенными процессами породы фундамента, разрез которых закономерно завершается трещиноватыми и брекчированными измененными интрузивами среднего состава. Выше по разрезу их сменяют терригенные грубообломочные отложения, представленные крупными (размером до 1,2 м) неокатанными и полуокатанными обломками слабоизмененных пород фундамента, которым было первоначально присвоено условное название «базальная конглобрекчия». В крупных обломкахмагматических пород часто наблюдаются открытые трещины. Формирование таких крупноглыбовых склоновых отложений типа курума происходило в результате массового медленного перемещения по склону обломочного материала, полученного при разрушении коренных пород в процессе преимущественно физического выветривания, т.к. типичных горизонтов коры выветривания не зафиксировано в керне скважины. Это свидетельствует в пользу близкого расположения источника сноса осадков – выступа фундамента. Размерность и строение разреза позволяет предполагать развитие курума у крутого (более 15°) склона. Длина сформированного на таком склоне курума редко достигает 500 м при ширине от десятков до сотен метров. Присклоновая фация сменяется срединной, при этом фиксируется проникновение между обломками более мелкозернистого материала (мелкозема) перекрывающих отложений, сложенных конгломератами с песчаным матриксом.

Данные конгломераты мощностью 9,5 м могут быть отнесены к проксимальной (привершинной) части пролювиального конуса выноса с первичным наклоном до 5–0°. Эта зона конуса слагается самыми грубообломочными отложениями, относящимися к потоковой фации. Р.К. Яфязовой [3] установлено, что максимальные размеры влекомых частиц, полученные при изучении механизма формирования аллювиальных конусов выноса, могут достигать 0,3 м. Это хорошо согласуется с керновыми данными.

Перекрывающая конгломераты преимущественно гравелитовая толща мощностью 23,75 м, имеющая ритмичное строение, существенное утонение обломков вверх по разрезу и сокращение мощности прослоев конгломератов с сохранением объема ритма, накопилась, вероятно, при выносе грубообломочного материала временными водотоками. В пользу такой трактовки говорит также отсутствие эрозионных врезов и пойменных фаций, связанная с периодичностью накопления (ритмичностью) пролювия грубая слоистость, характерная мощность ритмов в пределах 0,5–,3 м, закономерное уменьшение в каждом слое размера обломков снизу вверх, плохая до средней сортировка обломочного материала.

Все перечисленные признаки указывают на накопление осадков в привершинной (проксимальной) и средней (медиальной) части пролювиального конуса выноса. Проксимальные зоны конусов слагаются самыми грубообломочными отложениями, относящимися к потоковой фации. Отмеченная тенденция уменьшения максимального размера и увеличения степени окатанности обломков при удалении от фундамента вверх по разрезу может быть связана с постепенным затуханием стока временных потоков. Необходимое условие для возникновения флювиального конуса выноса –обильное поступление осадочного материала –может быть спровоцировано тектонической активизацией или перестройкой климатического режима.

Появление в верхней части терригенного разреза известковых гравелитов с литотамниями, фораминиферами и следами волновой переработки в виде ряби волнения служит основанием отнести эти осадки к другой фации –мелководно-морских отложений небольших бухт или заливов открытого мелководья. Глубина осадконакопления може оценена максимально в 8–15 м. Это позволяет провести по керну границу начала трансгрессии на отметке 2269,2 м. Во время накопления этих отложений наблюдается некоторая стабилизация тектонического режима. Выше литотамниевых гравелитов залегают покровные слои известняков морского мелководья, которые служат покрышкой залежи. Известняки серые органогенно-обломочные и органогенные, участками песчанистые.

Фациальный анализ дает основания предварительно оценить возможную осадочную архитектуру грубообломочной толщи, являющейся резервуаром нефти. Морфология пролювиального конуса выноса определяется уклоном, объемом движущейся массы и ее пластическими свойствами. Геоморфологические параметры палеорельефа как арены аккумуляции обломочных осадков также предопределяют геометрию тел. Генетические признаки обломочных отложений, мощности единичных сходов, отсутствие четкой дифференциации осадка и реликтов палеопочв на поверхности единичных сходов свидетельствуют о незначительных масштабах конуса выноса – протяженностью несколько сотен метров. Стабилизации воздымания территории в период формирования пролювиального конуса не наблюдается вплоть до начала резкой трансгрессии, диагностируемой по появлению литотамний и пр. признаков мелководного моря в гравелитах. 

Получение прогнозных (расчетных) количественных морфологических характеристик затруднено в связи с отсутствием строгой теории образования пролювиальных конусов выноса и критериев подобия, необходимых для моделирования процесса формирования конуса. Однако, исходя из анализа мощностей выделенных пролювиальных фаций, не исключено, что отдельные конусы выноса могли сливаться, формируя шлейф (рис. 4), протягивающийся вдоль склона на несколько сотен метров – первые километры. Ориентацию склона можно предположить по данным палеорельефа, проанализированным после интерпретации основных горизонтов от кровли фундамента (рис. 5) до перекрывающих глинистых толщ паннонского возраста светло-желтый горизонт. По увеличению толщин отложений между парой горизонтов определено северное, северо-западное направление. 

Рис. 4 Принципиальная модель формирования пролювиального шельфа среднемиоценового возраста


Рис. 5 а – структурная карта по кровле целевого пласта, б – разрез амплитудного куба

Гипотеза о механизме формирования отложений пласта, выдвинутая на основании анализа керна, проверялась структурным анализом рассматриваемой территории. В соответствии со структурной интерпретацией сейсмических данных и проведенным анализом палеорельефа изучаемая область расположена в непосредственной близости регионального тектонического нарушения и локального поднятия фундамента. Для определения направления сноса осадков в плане за основу было принято положение локальных выступов фундамента, полученных на основании интерпретации сейсмики. Скважина Is-X-4 пробурена в склоновую часть структуры, на разрезе куба акустического импеданса можно видеть выступ фундамента вблизи скважины. Увеличение мощности сейсмического пакета между кровлей фундамента и кровлей целевого пласта интерпретировано как развитие конусов выноса, возможно, существенно разнесенных во времени. 

Для прогноза распространения отложений были подобраны сейсмические атрибуты. Наиболее устойчивую зависимость с эффективными толщинами показал параметр – акустический импеданс. При наложении карт тренда песчанистости со структурным фактором выяснилось, что зоны больших мощностей расположены в пониженных областях рельефа, а сокращение эффективных толщин совпадает с выступами фундамента (рис. 6).

Рис. 6 Структурная модель с наложением тренда песчанистости

Интерпретация результатов сейсмического анализа не противоречит логике формирования пролювиального шельфа, основанной на результатах литолого-фациального анализа керна. По переходу от низких значений акустического импеданса к высоким отрисованы полигоны – наиболее вероятные границы конусов выноса. Взаимное расположение границ конусов и областей воздымания фундамента отражают механизмы, описанные в ходе анализа керна, – скопление осадочного материала в понижениях фундамента подтверждается закономерным поведением сейсмического атрибута. Это позволило сформировать более определенное представление о залежи.

Для прогноза распространения коллектора была построена трехмерная геологическая модель, в которой заложена идея о формировании конусов выноса временных водотоков. Карта акустического импеданса, использованная в модели в качестве латерального тренда, указывает на области, где предполагается концентрация наибольшего объема терригенного материала, а также на зоны отсутствия коллектора.

Также на основании построенной геологической модели было выполнено ранжирование геологических рисков. На рис. 7, б указаны зоны рисков, продиктованные влиянием тектоники и фациальными изменениями. Область 1, окрашенная в зеленый цвет, ограничивает площадь, разведанную скважиной Is-X-4, отнесена к наименее рискованной площади для последующего бурения. Область 2 характеризуется геологическими рисками, связанными с предположительным ухудшением ФЕС за счет действия процессов выветривания на выступе фундамента. Область 3 предполагается позитивной в плане качества коллектора – аналогичные отложения, вскрытые пробуренной скважиной, однако ввиду наличия разлома характер насыщения области неясен, поэтому область отнесена к рисковой по параметру насыщения УВ. Выделенная в центральной части залежи область 4, возможно, связана с рисками отсутствия коллектора ввиду процессов выветривания (аналогично области 2). Наиболее удаленная от центра область 5 отнесена к самой рискованной зоне, так как она не охвачена отложениями конуса выноса.

Рис. 7 а – карта нефтенасыщенных толщин с фациальными границами, б – карта геологических рисков

Стоит отметить, что при первичной интерпретации сейсмического материала без использования результатов анализа керна также рассчитывались атрибуты для моделирования, однако явных конусообразных тел не было обнаружено. Это подчеркивает важность и незаменимость реконструкций обстановок седиментации по керну при изучении месторождения Иджош Север и аналогичных.

Итоговая геологическая модель месторождения позволяет определить зоны риска, связанные с выступами фундамента и, соответственно, сокращением мощности целевого пласта либо ухудшением ФЕС за счет развития на них продуктов выветривания. Также модель позволяет прогнозировать расположение зон улучшенных ФЕС как по латерали, так и по вертикали.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подходы, описанные в настоящей статье, имели сугубо прикладной характер и применены для снижения геологических рисков при разбуривании небольшой залежи. Полученные результаты проведенного комплексного анализа интегрированы в полноценную геологическую модель, на основании которой было определено местоположение для бурения второй скважины на месторождении Иджош Север.

Литолого-фациальный анализ керна с учетом региональной специфики бассейна седиментации позволил выделить основные фации и реконструировать историю формирования отложений среднего миоцена. Коллектор приурочен к фации пролювиального конуса выноса, покрышкой служат мелководно-морские карбонатные отложения открытого мелководья. 

Установлены основные факторы, определяющие состав терригенных отложений и условия их седиментации. К ключевым факторам отнесены состав разрушаемых коренных пород, активизация и ста-илизация тектонических процессов и вариации климата.

Модель седиментации – пролювиальный конус выноса – определила индивидуальные подходы к геологическому моделированию, зонированию территории и прогнозу распространения коллектора на основании созданной геологической модели. В результате исследования были установлены принципиальные особенности изучаемого объекта – зональность распространения отложений и зависимость от структурного фактора, которые были поддержаны методами сейсморазведки.
Цифровая геологическая модель пласта Баден на текущий момент является в компании первоочередным инструментом для осуществления основных технологических мероприятий – доразведки и разработки залежи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Материалы отчета по описанию керна, исполнитель Предраг Цвиич, Нови Сад, 2016.
2. Ольнева Т.В., Жуковская Е.А. Комплексное изучение толщи неогеновых отложений Паннонского бассейна на основе сейсмостратиграфических подходов с элементами сейсмофациального анализа // Записки Горного института. 2017. Т. 228. С. 631–640.
3. Яфязова Р.К. Основные закономерности формирования селевых конусов выноса (на примере северного склона Заилийского Алатау): автореф. дис. канд. геогр. наук. Алматы. 1998. 21 с.
4. Dolton G.L., 2006, Pannonian Basin Province, Central Europe (Province 4808) – Petroleum geology, total petroleum systems, and petroleum resource assessment: U.S. Geological Survey Bulletin 2204-B, 47 p.
5. Horvath F., 1995: Phases of compression during the evolution of the Pannonian Basin and its bearing on hydrocarbon exploration.
6. Horvath F., Bada G., 2001: On the structure and tectonic evolution of the Pannonian Basin and surrounding.

REFERENCES

1. Materialy otcheta po opisaniyu kerna, ispolnitel Predrag Zviich, Novi Sad. 2016.
2. Olneva TV, Zhukovskaia EA. Kompleksnoe izuchenie tolshi neogenovich otlozheniy Pannonskogo basseina na osnove seismostratigraficheskih podhodov s elementami seismofacialnogo analiza. Zapiski Gornogo instituta. 2017. V. 228. P. 631–640 (in Russian).
3. Yafyazova RK. Osnovnie zakonomernosti formirovaniya selevih konusov vinosa (na primere severnogo sklona Zailiyskogo Alatau): autoreferat dis. kand. geogr. nauk. Almaty. 1998. 21 p. (in Russian).
4. Dolton GL, 2006, Pannonian Basin Province, Central Europe (Province 4808) – Petroleum geology, total petroleum systems, and petroleum resource assessment: U.S. Geological Survey Bulletin 2204-B, 47 p.
5. Horvath F, 1995: Phases of compression during the evolution of the Pannonian Basin and its bearing on hydrocarbon exploration.
6. Horvath F, Bada G, 2001: On the structure and tectonic evolution of the Pannonian Basin and surrounding.

Положительная рецензия от 13.08.2018
Решение редколлегии о публикации от 31.08.2018

Возврат к списку