Построение сейсмогеологических моделей по данным 2D сейсморазведки и ГИС (на примере одной из площадей Предпатомского прогиба Восточной Сибири)

Е.А. Яневиц, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»), О.О. Абросимова (ПАО "Сибнефтегеофизика")

Журнал «Геофизика»

К сейсморазведке 2D в настоящее время, в связи с повсеместным развитием метода 3D, принято относится как к методу, который позволяет решать только задачи картирования структурных элементов. При этом зачастую не принимают во внимание то, что динамические параметры сейсмической записи 2D профилей несут такую же полезную информацию о геологическом строении объектов, как и 3D сейсморазведка. И если обработка 2D профилей выполнена в едином ключе, то прогнозирование геологического строения резервуаров с помощью динамического анализа становится вполне решаемой задачей, приобретающей особую актуальность в связи с увеличением объёмов проведения профильной сейсморазведки на слабоизученных территориях.

Проблема формирования и размещения коллекторов в карбонатных породах сохраняет свою актуальность, несмотря на значительное количество опубликованных исследований, посвящённых этой теме. В настоящее время выявлены (в основном методами статистического анализа) общие тенденции и закономерности распределения коллекторов в карбонатных отложениях в зависимости от литологического и тектонического факторов, условий седиментации, направленности и интенсивности постседиментационных процессов. Во многом изучение коллекторских свойств в карбонатных отложениях венда Восточной Сибири находится в стадии исследовательских работ и требует комплексирования данных сейсморазведки и скважинных данных. Существенным образом на продуктивность скважин влияет трещиноватость карбонатных коллекторов. Две скважины на расстоянии 500 метров друг от друга могут на два порядка отличаться по дебитам, если одна из них находится в зоне повышенной трещиноватости.

Но наиболее сложен прогноз на территориях, на которых отсутствуют скважины глубокого бурения. В статье приводится фактический экспериментальный материал, иллюстрирующий методические подходы прогнозирования зон улучшенных коллекторских свойств (зон повышенной трещиноватости) с использованием современного арсенала сейсмической интерпретации и моделирования свойств резервуаров.

Исходные данные

На одном из лицензионных участков Предпатомской НГО были проведены сейсморазведочные работы по методике 2D-МОГТ, целью которых являлось детальное изучение геологического строения, прогноз литолого-фациальных особенностей разреза. Кроме этого задачами работ было выделение зон развития коллекторов и характера их насыщения на основе изучения динамических особенностей волновых полей в интервале карбонатного комплекса.

Район работ характеризуется сложным геологическим строением. Если рассматривать участок работ с позиции региональных тектонических факторов, то система депрессий, включающая Берёзовскую впадину и Предпатомский региональный прогиб, относится к типу краевых прогибов [4]. Предбайкальский краевой прогиб является наиболее древним. Депрессии более древнего заложения и длительного развития обладают более высокими перспективами нефтегазоносности. К другим немаловажным факторам региональной нефтегазоносности относятся мощность нефтегазоносных и потенциально нефтегазоносных отложений и длительность регионального прогибания смежных с краевыми зонами территорий. Все эти факты могут указывать на высокие перспективы нефтегазоносности Предбайкальского краевого прогиба.

Согласно современным исследованиям, его следует рассматривать как периферийную область крупного пояса шарьяжно-надвиговых структур юга Сибирской платформы [2; 3; 8]. Данный пояс представляет собой пакет тектонических пластин, последовательно надвинутых с юго-запада на северо-восток. В силу этого район исследований характеризуется развитием систем субпараллельных складок, значительно осложнённых разрывными нарушениями. Поднятия, как правило, узкие, нередко гребневидные, обычно асимметричные. Проявляющиеся здесь разрывные нарушения относятся в основном к типам надвигов и сбросонадвигов [4]

Район исследования расположен в пределах Березовского нефтегазоносного района Предпатомской НГО. На территории Предпатомского НГО выявлены следующие месторождения: Бысахтахское — в пределах Березовской впадины, Отраднинское и Хотого-Мурбайское — на территории Нюйско-Джербинской впадины.

Область является преимущественно газоносной. Разрез составлен рифейскими, вендскими и палеозойскими отложениями. Выявленные и прогнозируемые скопления УВ связаны с ловушками, приуроченными к блоковым поднятиям различного порядка. Размещение залежей в региональном плане может контролироваться зонами улучшенных коллекторов и зонами трещиноватости карбонатных пород. Не исключено, что взбросо-надвиговые дислокации могли оказывать влияние на перераспределение залежей УВ. И всё же перспективы нефтегазоносности Берёзовской впадины оцениваются достаточно высоко [1]. Открытие Бысахтахского газоконденсатного месторождения показывает, что в благоприятных структурных условиях на пригеосинклинальном крыле Берёзовской, а также Нюйско-Джербинской впадин, являющихся платформенными склонами Уринского поднятия, могли сформироваться залежи нефти и газа промышленного значения и на довольно больших глубинах [5].

Основными продуктивными горизонтами месторождения являются: бысахтахский, кудулахский и успунский вендского возраста и юряхский венд-нижнекембрийского возраста. Имеющиеся данные с прилегающих площадей свидетельствуют о развитии в пределах открытых месторождений порово-трещинных коллекторов, в которых ёмкость зависит от литологии и степени катагенетических преобразований пород. Также породы юряхской и кудулахской свит характеризуются наличием густой системы преимущественно субвертикальных трещин. Породы коллекторы этих двух горизонтов относятся к категории сложнопостроенных порово-кавернозных трещинных коллекторов [7; 1]. И в таком случае обычно возникает сложность с прогнозированием распространения зон улучшенных коллекторов [9]. Несмотря на то, что доля нефтяных и газовых залежей, связанных с образованием трещинных и трещинно-карстовых резервуаров, постоянно растёт, в настоящее время отсутствуют общепринятые формализованные методические приёмы прогнозирования свойств подобных резервуаров. При применении стандартных методик интерпретации для коллекторов такого рода возникают существенные проблемы при прогнозе их коллекторских свойств, которые необходимо решать путем применения комплексного подхода.

В данной работе рассматриваются в основном перспективы даниловского горизонта, который включает толщи верхнего венда (немакит-далдынский ярус) и самые низы томмотского яруса кембрия. На рассматриваемой территории горизонт сложен отложениями успунской, кудулахской и юряхской свит. Следует отметить, что особенностью работ на данной площади было также отсутствие скважин глубокого бурения. По данным сопредельных площадей отложения представлены преимущественно карбонатными породами. Успунская свита сложена в основном доломитами тонкозернистыми, тонкослоистыми, в различной степени глинистыми, ангидритизированными. Присутствуют прослои аргиллитов. Мощность свиты достигает до 190 метров. Кудулахская свита состоит из переслаивающихся крупных (от 3 до 10 м) пластов, представленных доломитами и глинистыми доломитами, в меньшей степени — аргиллитами. Мощность свиты составляет 135-240 м. Юряхская свита сложена доломитами тонкозернистыми, неяснослоистыми, массивными. Присутствуют разности известняков, мелкозернистых, массивных, иногда мелкокавернозных. Мощность отложений достигает 200 м.

Расчёт разрезов акустической жёсткости и построение псевдоакустической модели площади

Псевдоакустическая жёсткость является интегральной характеристикой скорости распространения сейсмических волн в горных породах и их плотности, которые имеют достаточно тесные корреляционные связи с литологическим составом отложений.

Таким образом, для преобразования сейсмических данных в данные псевдоакустических импедансов необходимы данные акустического (АК) и плотностного (ГГК-П) каротажей. Так как исследуемая площадь не изучена бурением, предварительно был проведён анализ имеющейся геолого-геофизической информации по скважинам, расположенным в непосредственной близости от участка работ. В результате для расчёта разрезов псевдоакустической жёсткости были привлечены данные по трём скважинам с акустическим каротажом (АК). А так как данных ГГК-П в этих скважинах не было, то кривая плотности была получена путём пересчёта показаний метода АК по формуле Гарднера [10]. Результаты проведённого одномерного моделирования в этих скважинах показали неплохое соответствие синтетической и реальной трассы в достаточно большом интервале (Рис. 1, 2), что позволило использовать их для последующей инверсии.

Затем была выполнена акустическая инверсия и получены разрезы акустического импеданса. На рисунке 3 показана оценка качества проведённого псевдоакустического преобразования.

Результат псевдоакустической инверсии на основе модели позволил выполнить прогноз коллекторских свойств в подсолевом карбонатном интервале между отражающими горизонтами II (подошва юрегинской свиты) и КВ’ (кровля терригенного комплекса). В условиях отсутствия скважинной информации вероятным вариантом инверсии обычно остаётся псевдоакустическое преобразование разрезов (ПАК). Если рассматривать в целом, то такое преобразование тоже передаёт пластовую структуру разреза, хотя и с систематическими искажениями [6]. Преимущества использованной инверсии на основе модели перед ПАК в том, что в этом случае происходит наиболее точное преобразование сейсмических волн в пластовый вид за счёт учёта фоновой модели по скважинам, в результате чего разрезы имеют более высокую разрешённость (Рис.4). Анализ полученных данных свидетельствует о том, что нижняя часть целевого интервала (Рис.4) характеризуются повышенными значениями параметра, что объяснятся наличием в их составе успунского горизонта глинистых доломитов, которые имеют повышенную плотность (по отношению к кудулахскому и юряхскому горизонтам). В свою очередь пластовый вид импеданса позволяет не только упростить интерпретацию в плане литологического истолкования, но и уточнить поведение границ пластов.

Анализ разрезов динамических и AVO атрибутов

Основным поисковым объектом на площади работ является газ, и поскольку наиболее надёжным индикатором газовых месторождений являются AVO-атрибуты, то в процессе обработки по всему сейсмическому материалу были получены разрезы четырёх AVO-атрибутов (Ro — амплитуда при нормальном падении луча; Grad — разрезы градиента амплитуд в зависимости от угла подхода луча, Ro*Grad — разрезы произведения AVO-атрибутов и FF — флюид фактор).

Рис.1. Результаты одномерного геосейсмического моделирования по скважине 1

Рис.2. Результаты одномерного геосейсмического моделирования по скважине 3

Рис.3. Оценка достоверности псевдоакустических преобразований сейсмических данных

Рис.4. Сопоставление результатов инверсии на основе модели (Б) с псевдоакустическим разрезом (ПАК) (А) на примере фрагмента разреза

Интерпретация любых динамических параметров, в том числе и AVO-атрибутов, предусматривает привязку к скважинным данным для того, чтобы иметь объект обучения. Из-за отсутствия скважин в пределах исследуемого участка в качестве объектов обучения были выбраны скважины с ближайшего месторождения, — высокодебитные и непродуктивные. Установленные закономерности изменения динамических характеристик по этим скважинам позволили спрогнозировать зоны наиболее вероятного распространения коллекторов в пределах изучаемого нами участка. Для анализа рассматривались стандартные динамические атрибуты, такие как разрезы амплитуд, частот, энергии, так и динамические преобразования, рассчитанные средствами интерпретационного пакета. Весь объём полученных динамических атрибутов был подвергнут логической фильтрации и для окончательного прогноза оставлены только те, которые, по нашему мнению, оказались наиболее чувствительны к прогнозу залежей углеводородов.

Анализ динамических атрибутов осложнялся отсутствием достаточной информации, касающейся критериев отождествления картируемых динамических эффектов с коллекторскими свойствами. Поэтому задача решалась, опираясь на опыт других работ. При выполнении производственных работ (Поспеева Н.В., 1990) с помощью моделирования было установлено, что уменьшение скорости в карбонатной части разреза более чем на 10% должно отображаться на временных разрезах в виде ослабления амплитуды отражений, заключённых между целевыми отражающими границами II и КВ.

В рамках исследования было установлено, что ослабление любых динамических параметров согласуется с улучшением фильтрационно-емкостных свойств, обуславливающих продуктивность скважин (Рис.5). Для подтверждения этого эффекта было выполнено двумерное моделирование по двум скважинам: скважине 1, вскрывшей непроницаемый разрез и скважине 2 с установленной продуктивностью по всему карбонатному интервалу. Результаты моделирования приведены на рисунке 6, где видно, что эффект ослабления амплитуд связан с улучшением коллекторских свойств.

Поскольку основные перспективы на изучаемой площади связаны с зонами распространения трещиноватости, дополнительно была применена методика [11] определения зон, связанных с развитием трещинных коллекторов (Рис.7). Суть ее заключается в том, что в зависимости от того, как проходит волна, — вдоль или поперёк трещин, мы получаем соответствующий отклик в амплитудах и в AVO-атрибутах. При наличии трещинных резервуаров диапазон значений амплитуд должен быть небольшим, а значения градиентов минимальными. Совмещение этих двух параметров предположительно должно показывать зоны улучшенных коллекторских свойств. И хотя такой подход был предложен для работы с 3D данными, в рамках настоящей работы было показано, что он с определенной долей условности вполне применим и для 2D сейсмических данных, поскольку при комплексировании с традиционными динамическими атрибутами позволяет детализировать зоны улучшенных коллекторов.

Рис.7. Прогнозирование зон развития трещинных коллекторов по динамическим атрибутам

Основные результаты

Поисковые сейсморазведочные работы МОГТ 2D, выполненные на участке, не изученном бурением в пределах Предпатомского прогиба Восточной Сибири позволили не только детализировать структурный план надвигового элемента, но и на основе комплексной интерпретации сейсмической записи, опираясь на скважины соседних площадей, литературные данные и результаты моделирования, выделить предполагаемые зоны улучшенных коллекторских свойств и повышенной трещиноватости.

Заключение

Данная работа представляет собой нарастающее развитие существующих методик и технологий, примененных при исследовании слабоизученных районов Березовской впадины и Предпатомского регионального прогиба. На аналогичных слабоизученных территориях необходимо максимально использовать сейсмическую информацию, которая при надлежащих графах обработки и комплексировании с данными бурения даёт исключительно ценную информацию для картирования зон развития коллекторов. В отсутствии сейсморазведочных данных 3D и скважин на площади, следует рассчитывать лишь на выделение аномальных зон, предположительно связанных с зонами трещиноватости. К ним можно отнести линейные зоны аномальных значений амплитуды, понижения частоты на стандартных временных разрезах, совпадающие с разрывными нарушениями, зоны аномального поведения AVO-атрибутов и т.д.

Литература

1. Бурова И.А. Карбонатные коллекторы вендско-нижнекембрийского нефтегазоносного комплекса Восточной Сибири. Нефтегазовая геология. Теория и практика. № 2, 2010.

2. Гладков В.Г., Гирс В.М. Покровно-чешуйчатое строение Байкало-Патомского нагорья. Геология и геофизика, № 8, 1989. с. 24-33

3. Мигурский А.В., Старосельцев B.C. Проблемы нефтегазоносности шарьяжных дислокаций Предпатомского регионального прогиба. Проблемы поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа в Якутии. Якутск: Якутский научный центр СО РАН, 1993. с.53-60.

4. Микуленко К.И., Паршин А.В., В.Б. Хмелевский, Алексеев Н.Н., Лабуркин В.А., Протопопов Ю.Х. Особенности тектоники и оценка перспектив нефтегазоносности зоны надвигов Сибирской платформы. Сборник научных трудов. Нефтегазоносность верхнедокембрийских и фанерозойских отложений Восточной части Сибирской платформы. Якутск. Якутский филиал СО АН СССР, 1986

5. Москвитин И.Е., Алексеев М.И., Ситников В.С. и др. История развития и нефтегазоносность Уринского поднятия и сопредельных территорий. Геологические и экономические аспекты освоения нефтегазовых ресурсов Якутии. Якутск: Якутский филиал СО АН СССР. — 1988. — С. 33-41.

6. Птецов С.Н. Учебный курс. Технологии инверсии и прогноза коллекторов по сейсмическим данным. Геленджик, 2006.

7. Сафронова А.Ф., Москвитин И.Е., Бубнов А.В. и др. Литологическая характеристика продуктивных горизонтов Бысахтахского газоконденсатного месторождения Березовской впадины. Проблемы поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа в Якутии. Якутск: Якутский научный центр СО РАН, 1993. с. 74-84.

8. Сереженков В.Г., Ситников В.С., Аржаков Н.А. и др. Надвиговая тектоника и нефтегазоносность Предпатомского прогиба. Геология нефти и газа. 1996, № 9. с. 4-10.

9. Чертенков М.В (ООО ЛУКОЙЛ-Коми), Алабушин А.А. (ООО ЛУКОЙЛ-Коми), Касимов А.Н. (ЗАО"ПетроГеосервис«, Ким В.В.* (ЗАО «ПетроГеосервис»), Касимов С.А. (ЗАО «ПетроГеосервис»). Выделение зон трещиноватости, закономерности распространения и изменчивости трещинных коллекторов в плотных карбонатах (на примере Баядынской площади, Печоро-Колвинской НГО. «Геомодель-2010» 12-ая международная научно-практическая конференция. Россия, г. Геленджик, 13-17 сентября 2010.

10. Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка. Т.1. Пер. с англ. М.: «Мир», 1987, 448 с.

11. Goodway Bill, John Varsek, Christian Abaco. Practical applications of P-wave AVO for unconventional gas Resource Plays [Практическое применение АVО P-волн для нетрадиционных газовых резервуаров]. EnCana Corporation, Calgary, Alberta, Canada, 2006.

Возврат к списку