Влияние типа меандрирования палеорусел на потенциальный объем литологической ловушки и эффективность геолого-разведочных работ

Т.В. Ольнева, Е.А. Жуковская, Д.Г. Муртазин, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Источник: Журнал «Геофизика»

ВВЕДЕНИЕ

В процессе сейсмогеологической интерпретации интервалов, сопоставимых с терригенными комплексами, на погоризонтных слайсах достаточно часто встречаются извилистые объекты, проявляющиеся в волновом поле через особенности амплитудных характеристик или изменения в форме трассы. Эти образования обычно идентифицируются как меандрирующие русла и традиционно ассоциируются с потенциальными литологическими ловушками для залежей углеводородов. Однако меандрирующие речные системы разнообразны, и этот факт необходимо учитывать для верификации ресурсной оценки и снижения рисков разбуривания подобных объектов.

Теория и методология

Меандрирование традиционно подразделяется на свободное, ограниченное, неполное и вынужденное. В первых двух типах преобладают боковая эрозия и широкопойменные русла, в последнем – донная с врезанными руслами, реже адаптированными. Разные типы меандрирования сильно отличаются степенью извилистости, определяемой коэффициентом извилистости [3, 4]. Форма меандр также имеет свою специфику. Общая характеристика меандрирующих речных систем приводится в таблице 1. На рисунке 1 иллюстрируются принципиальные отличия в формировании песчаных тел для систем свободного и вынужденного меандрирования при их сходной морфологии.

Рис. 1 Принципиальная модель песчаных тел речных систем в плане и разрезе: а – для систем свободного меандрирования; б – для систем вынужденного меандрирования

При свободном меандрировании русловый пояс представлен отложениями аккреционных линз, сложенных грядами кос русловых осадков, паводковых и старичных озер, песков разливов. Сложная система гряд и кос в русловом поясе контролирует плохо дифференцированные обширные песчаные тела. Аллювий свободно меандрирующих систем мелкозернистый и характеризуется соотношением песка и глины около 50 : 50. В качестве коллектора может выступать как весь комплекс отложений руслового пояса, так и изолированные аккреционные линзы.

Согласно исследованиям Г. Хэя, максимальные колебания глубин в пределах одной излучины могут составлять 18%. Мощность аккреционной косы сопоставима с глубиной русла. Отмершие русла (старицы), заполненные глинистыми отложениями, могут служить барьерами для латеральной миграции УВ.

При активной затопляемости поймы до завершения цикла развития излучины может возникать спрямляющая пойменная протока, которая со временем превращается в главное русло. Таким способом формируется прорванное или незавершенное меандрирование. Оно характеризуется меньшей извилистостью русел и шириной руслового пояса, меньшим морфологическим разнообразием излучин.

Тип ограниченного меандрирования характерен для рек, текущих в узких долинах. Наличие ограничивающих факторов в рельефе не позволяет развиться свободному меандрированию, и русло петляет в неширокой долине.

Вынужденное (врезанное) меандрирование наблюдается, как правило, при продолжительном устойчивом воздымании территории или при падении базиса эрозии и формируется за счет донной эрозии. Излучины вынужденно меандрирующих рек длительное время неизменны и формируют русла различной степени извилистости – от умеренной до сильной. Вследствие постоянного врезания русла пойменные отложения не выражены. Коллектором в этом случае является русловый аллювий. Такой тип меандрирования будет наблюдаться также приформировании врезанных долин, но заполнение долины происходит преимущественно на стадии трансгрессии при существовании эстуария, и в данной работе не рассматривается.

Не останавливаясь на природе меандрирования, которая до сих пор однозначно не установлена, важно отметить, что процессу меандрирования подвержены как речные палеосистемы, так и современные речные потоки. Это позволяет эффективно использовать метод актуализма и транслировать современные наблюдения на геологическую интерпретацию палеорусел. Существуют зависимости между характеристиками потока и размерами русел – шириной русла, шагом, радиусом и стрелой прогиба излучины. Подобные соотношения имеют большое палеогеографическое значение, поскольку по характеристикам древнего руслового рельефа можно оценить характеристики потока, который его сформировал. Эти закономерности можно использовать для определения типа речной системы [4].

В осадочном чехле Западной Сибири присутствует несколько стратиграфических уровней накопления континентальных осадков речного генезиса. К данным отложениям в различных структурнофациальных зонах приурочены месторождения УВ преимущественно с литологическими залежами.

Примеры

Первый пример иллюстрирует концептуальную модель свободного меандрирования. Объектом изучения является пласт АС11 2 черкашинской свиты неокомского комплекса на Верхнесалымском месторождении в регионе ХМАО [1]. Основные залежи нефти приурочены к фации песчаных отложений меандровых кос (аккреционный комплекс). Формирование меандрирующих рек/дельт речного (флювиального) типа происходило в конце каждого регрессивного цикла седиментации с последующим захоронением в период трансгрессии. Распределительные дельтовые каналы верхней дельтовой равнины мало чем отличаются от речных меандрирующих русел: тот же тип меандрирования – аналогичная извилистость, морфология и морфометрические зависимости. Частая смена режимов седиментации не позволяет формировать широкие и мощные русловые пояса, что приводит к захоронению меандровых кос среди пойменных отложений под мелководно-морскими более глинистыми фациями. В пределах нижней дельтовой равнины каналы спрямляются, теряя при делении водность и глубину.

В литологическом отношении отложения меандровых кос представляют собой массивные мелкои среднезернистые песчаники местами со следами оползания, сменяющиеся вверх по разрезу косоволнистыми песчаниками, которые постепенно переходят в песчаные аргиллиты, иногда в угленосные слои. По всему разрезу наблюдаются углистоглинистые намывы, обломки углефицированной растительности, древесины. Встречаются захороненные интракласты размываемых отложений дельтового комплекса. Размеры ритмов в отложении кос изменяются от 10–50 см в приподошвенной части до 40–120 см в кровельной.

На погоризонтных слайсах по кубам сейсмических атрибутов, на слайсах спектральной декомпозиции волнового поля, на картах классификации массива сейсмических данных достаточно четко проявляется извилистый объект, интерпретируемый как меандрирующее русло (рис. 2). В соответствии с его расположением можно оконтурить незрелый пояс меандрирования и спрогнозировать местоположение аккреционных линз. Непосредственно сам палеоканал, в полном соответствии с концептуальной моделью, в данном случае выступает в качестве барьера, что подтверждается результатами бурения. Следовательно, он представляет отмершее русло – старицу, заполненную алевритоглинистыми осадками.

Рис. 2 Отображение руслового объекта на погоризонтном слайсе (слева) и схема перспективных участков (справа)

Параметризация объекта позволила оценить его извилистость, которая рассчитывается через отношение длины русла к длине долины, как правило, в пределах локального участка. Коэффициент извилистости составил 1,8, что соответствует пределам извилистости для свободного меандрирования (от 1,5 до 3,0).

Общий объем прируслового бара при допущении, что высота (амплитуда) излучины близка радиусу меандры, составит около 150 х 106 м3 . Учитывая морфологию излучин канала, где радиус излучины меньше ее высоты (амплитуды), это верхнее (максимальное) значение предполагаемого объема (рис. 2).

Таким образом, в первом примере залежь приурочена к аккреционному комплексу, ее латеральное распространение контролируется русловым поясом свободного меандрирования, а вертикальное обусловлено развитием глинистых покрышек на этапе трансгрессии. Благодаря цикличному процессу седиментации захоронились аккреционные линзы небольшой мощности, соответствующие определенным этапам развития дельтовых систем, а не единый плащеобразный пояс аллювиальных отложений. Это и позволило выделить отдельные тела и уверенно определить тип меандрирования.

Второй пример может служить иллюстрацией концептуальной модели вынужденного меандрирования. Объект расположен в Томском регионе. Месторождение открыто поисково-разведочной скважиной в пределах структуры, выявленной по результатам сейсмических исследований МОГТ 2D. Залежь нефти приурочена к пласту Ю1 1 . В литологическом отношении отложения представляют собой массивные мелкозернистые песчаники, зернистость которых уменьшается вверх по разрезу. По результатам анализа керна формирование отложений пласта происходило в обстановке верхней предфронтальной зоны пляжа.

Эффективная мощность коллектора составила 12,5 м. По испытаниям получен приток 20,8 м3 /сут. На основе модели «массивной залежи» бурение было продолжено по стандартной сетке 500 х 500 м. Однако следующая скважина, пробуренная на 500 м южнее, оказалась сухой и с отсутствием коллектора. В процессе перебура ствола на 500 м севернее первой скважины также были получены нулевые значения эффективных толщин. В связи со сложившейся ситуацией третий ствол было решено пробурить в 150 м восточнее первой продуктивной скважины. Третий ствол вскрыл приемлемую эффективную толщину в 10 м. Еще одна скважина, пробуренная 500 м западнее, также вскрыла коллектор, но меньший по мощности – 4,4 м. Для уточнения концептуальной модели на месторождении были проведены сейсмические исследования МОГТ 3D. Интерпретация полученных материалов, по динамическим характеристикам волнового поля, позволила выделить палеоканал в центральной части площади, который вскрыла скважина-первооткрыватель (рис. 3). Однако наличие палеоканала и предположение о существовании аккреционного комплекса, характерного для свободно меандрирующего русла, не объясняло причин столь резкого изменения коллекторских свойств по скважинам, поэтому авторы обратились к концептуальной модели вынужденного меандрирования.

Рис. 3 Результаты интерпретации временной мощности в целевых интервалах исследования

Для обоснования концептуальной модели вынужденного меандрирования была использована методика анализа временных толщин в коротких окнах, которые соответствуют 1–2 пластам. Первый интервал исследования включал нижележащий пласт Ю1 3-4. Как видно на рисунке 3, в центральной части выделяется канал в виде повышенных значений параметра dt. По ГИС и керну в скважине, попадающей в канал, выделены фации устьевого бара. В этот период происходило активное формирование и врезание распределительного канала на фоне общего воздымания территории, а также частичное его заполнение песчаным материалом. Анализ временной мощности между кровлями пластов Ю1 3-4 –Ю1 1 позволяет сделать вывод, что конфигурация канала сохраняется. Это первое доказательство того, что мы имеем дело с эффектом вынужденного меандрирования: канал на протяжении долгого времени не меняет конфигурацию своего русла. Для расширения доказательной базы был проанализирован временной интервал Ю1 1 –B, который находится выше целевого пласта. Как видно на рисунке 3, здесь наблюдается обратная ситуация, нежели в целевом интервале и нижележащих пластах, а именно: русло выделено как уменьшение временных толщин. Это явление можно объяснить тем, что интенсивность уплотнения глинистых отложений гораздо выше, чем песчаных, в русле канала. Таким образом, данный подход позволяет с высокой долей уверенности обосновать наличие эффекта вынужденного меандрирования даже на ранних стадиях разведки месторождения.

Результаты интерпретации, описанные выше, полностью подтверждаются бурением. Скважина, которая попадает в канал, характеризуется высокими эффективными толщинами (12,5 м), а скважины, которые по картам dt находятся вне канала, характеризуются полным отсутствием коллектора, несмотря на то, что они пробурены всего в 500 м от успешной скважины. Скважина, которая находится на краю русла, характеризуется малыми эффективными толщинами (4 м). Это еще раз доказывает отсутствие каких-либо аккреционных комплексов и ограничение распространения коллектора границами русла. Следует отметить, что механизм формирования русла вследствие донной эрозии не соответствует образованию врезанных долин, описание которых для Западной Сибири приводится А.Л. Медведевым (2010) [2].

ВЫВОДЫ

Практика геолого-разведочных работ показывает, что идентификация в материалах сейсмических исследований извилистых объектов, интерпретируемых как меандрирующие русла, не означает гарантированного наличия значимой потенциальной ловушки для УВ с хорошим коллектором. Изначально необходимо установить тип меандрирования, основываясь на результатах регионального палеогеографического анализа. Эта информация позволит правильно спрогнозировать развитие залежи и ожидаемые объемы резервуара. На рисунке 4 для объекта из второго примера продемонстрированы два варианта прогноза потенциального объема ловушки. Первый вариант основан на концептуальной модели свободно меандрирующего палеоканала с аккреционным комплексом. Второй вариант – на модели палеоканала, предположительно сформированного в условиях вынужденного меандрирования. Корректное обоснование типа меандрирующей речной палеосистемы несет в себе очевидную экономическую ценность, так как запасы в ловушках, сформированных палеоруслами свободно меандрирующего типа и вынужденного меандрирования, могут отличаться в пять раз.

Рис. 4 Оценка экономического эффекта для различных вариантов картирования залежи

Для оценки влияния концептуальных моделей на величину экономического эффекта были посчитаны затраты на эксплуатационное бурение. В случае точного картирования ловушки на основе руслового объекта, сформированного в процессе вынужденного меандрирования, экономия составляет 300% по сравнению с первым вариантом.

Таким образом, сейсмофациальный анализ речных систем не должен ограничиваться выделением «шнурковых» тел – палеорусел. Необходимо, используя морфометрические зависимости и все результаты исследований керна, определять тип речной системы, а для меандрирующих рек – тип меандрирования. Такая информация значительно уточняет оценку геометрии резервуара, прогноз коллекторских свойств и подсчет запасов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Корочкина Н.С. Выделение литологических ловушек в аллювиальных отложениях на примере Верхнесалымского месторождения // Геофизика. 2017. № 4. С. 33–40.
2. Медведев А.Л. Аптские врезанные речные долины Каменной площади Западной Сибири: региональные аспекты нефтегазоносности // Нефтегазовая геология. Теория и практика. Т. 5. 2010. № 3.
3. Ольнева Т.В., Жуковская Е.А. Сейсмовидение геологических процессов и явлений: русловые отложения континентальных обстановок осадконакопления // Геофизика. 2016. № 2. С. 2–9.
4. Ольнева Т.В., Жуковская Е.А. Параметризация синусоидальности палеоканалов для фациальных реконструкций и объектного моделирования // Геофизика. 2017. № 4. С. 41–46.
5. Повышение эффективности сейсморазведочных работ на примере лицензионных участков ОАО «Томскнефть» ВНК / В.П. Максимов, А.Ю. Чесалов, А.В. Бобров, А.В. Бычков, В.С. Жужель, Н.В. Денисов // Нефтяное хозяйство. 2016. № 4. C. 18–21.

REFERENCES

1. Korochkina NS. Lithologic trap delineation at fluvial deposits in Upper-Salym field. Geophizika. 2017; (4): 33–40 (in Russian).
2. Medvedev AL. Aptskie vrezannye rechnye doliny Kamennoy ploshadi Zapadnoi Sibiri: regionalnye aspect neftegazonosnosti. Neftegazovaya geologiya. Teoriya i practica. 2010; 5 (3) (in Russian).
3. Olneva T, Zhukovskaya E. Seismic facies analysis range of possibilities for the study of paleo fluvial systems. Geophysics. 2016; (4): 2–9 (in Russian).
4. Olneva T, Zhukovskaya E. Parametrization of sine-shaped paleo-channels for facies reconstruction and object modelling. Geophysics. 2017; (4): 41–46 (in Russian).
5. Seismic exploration work efficiency improvement on the example of project on license area of Tomskneft VNK JSC. V.P. Maximov, A.Yu. Chesalov, A.V. Bobrov, A.V. Bychkov, V.S. Zhuzhel, N.V. Denisov. Neftyanoe Khozyaystvo (Oil Industry). 2016; (4): 18–21 (in Russian).

Положительная рецензия от 22.08.2018
Решение редколлегии о публикации от 31.08.2018

Возврат к списку