15. Формирование и характеристика залежей нефти в дюк (доюрский комплекс)

Доюрский комплекс Западной Сибири включает в себя фундамент, не всегда – кору выветривания.

Фундамент представлен молодой Западно-Сибирской платформой, гетерогенный (разновозрастный) – сложен герцинскими, каледонскими, салаирскими, байкальскими и добайкальскими комплексами пород. Фундамент кристаллический, складчатый – породы метаморфизованы и дислоцированы, прорваны интрузиями; погружается в направлении от краев к центру и в северном направлении.

В фундаменте установлены впадины, выполненные слабонарушенными верхнепалеозойскими пермо-триасовыми и верхнетриасовыми накоплениями – кора выветривания. КВ – континентальная геологическая формация, образующаяся на земной поверхности в результате выветривания горных пород. Продукты изменения, оставшиеся на месте своего первичного залегания – остаточная КВ; продукты, перемещенные на небольшое расстояние и не потерявшие связи с материнской породой – переотложенная КВ.

Кровле фундамента соответствует ОГ А (акустический фундамент). ОГ А хорошо прослеживается на временных сейсмических разрезах, т.к. по условиям залегания и акустическим свойствам породы осадочного чехла (залегают конформно, согласно) резко отличаются от ГП фундамента.

ДЮК Западной Сибири мало изучен, но считается перспективным. Выделяют залежи 3 типов:

первично-гипергенные в кровле фундамента – резервуары преимущественно гипергенные (в результате выветривания) + флюидодинамические процессы

в глубинных горизонтах фундамента (антиформы) – редки, контролируются зоной развития структуры

«столбообразные» – гипотетические, в флюидоактивных зонах

Примеры месторождений:

Северо-Варьеганское (~ Ближний Восток) – закарстованные известняки, большая мощность залежи; Арчинское – рифовые известняки измененные. Отличительная черта коллекторов – вторичная пористость до 30 %, сформирована разными факторами (трещины, каверны)

Нюрольская впадина (ю-в ЗС), Ханты-Мансийская впадина, Красноленинский, Шаимский, Березовский районы, Новопортовское, Вартовское месторождения

(Комплекс)

Доюрский нефтегазоносный, а точнее нефтегазоперспективный комплекс Западной Сибири (ЗС) является слабоизученным. К настоящему времени залежи нефти и газа открыты в доюрских образованиях на 21 месторождении в Шаимском, на 9 месторождениях в Березовском районах. 17 залежей УВ выявлено в платформенных отложениях палеозоя Томской и Новосибирской областей; высокодебитные залежи газа, газоконденсата и нефти установлены в доюрском комплексе на Новопортовском, Северо-Варьеганском и Хантымансийском (Горелом) месторождениях.

В 1988-1990 г.г. залежи нефти в этом комплексе открыты на Средненадымском, Рогожниковском, Кошильском, Варьеганском, Бованенковском месторождениях. Кроме того, нефтепроявления и непромышленные притоки нефти и газа установлены на двадцати двух площадях Тюменской области.

Проблему нефтегазоносности домезозойских отложений ЗС следует разделить на два аспекта. Во-первых, это продуктивность контактных слоев юрских и триас-палеозойских образований, во-вторых - нефтегазоносность глубоких доюрских горизонтов. Все выявленные к настоящему времени залежи УВ в рассматриваемом комплексе ЗС приурочены к контактной зоне. В глубоких горизонтах платформенного палеозоя и в триасе установлены лишь единичные нефтегазопроявления и месторождения (Малоичская, Талинская, Емъеговская площади). Поэтому, рассматривая проблему нефтегазоносности доюрского комплекса, в первую очередь следует говорить о контактной зоне юрских и доюрских образований.

Большинство исследователей, занимающихся изучением этого вопроса, считают, что продуктивность контактной зоны связана с древними корами выветривания доюрского субстрата. В качестве факторов, способствующих формированию вторичных коллекторов, рассматриваются также трещинные и дизъюнктивные дислокации, наложенные эпигенетические (катагенетические, гидротермальные) процессы. Выявленные залежи в контактной зоне приурочены к сводовым и периклинальным частям поднятий и открыты случайно, без предварительного прогноза. Количество залежей УВ в доюрском комплексе по нефтегазоносным районам находится в прямой зависимости от изученности этого комплекса бурением.

Низкая эффективность поискового бурения на доюрские образования обусловлена сложным строением ловушек УВ в них, слабым знанием закономерности их формирования и распространения, отсутствием однозначных сейсмических образов этих ловушек и залежей УВ. В геологии бытует мнение, что перспективными для формирования резервуаров в коре выветривания являются, главным образом, известняки.

Не отрицая этого, следует заметить, что в ЗС высокодебитные притоки пластовых флюидов (до 2000 м3/сут. жидкости и 4,5 млн.м3/сут. газа) получены из кор выветривания, развитых по эффузивно-осадочным породам (Южно-Русская, Похромская площади). Данные мирового обзора нефтегазоносности фундамента осадочных бассейнов также свидетельствуют о разнообразном составе продуктивных пород. Так, на месторождении Ауджила (бассейн Сирт, Ливия) залежь нефти, приуроченная к трещиноватым и выветрелым гранитам фундамента, содержит значительную часть запасов этого уникального месторождения.

Промышленная нефтегазоносность доюрских образований ЗС связана с широким спектром петрографических разновидностей - от ультраосновных, основных и кислых интрузивных и эффузивных магматических пород до метаморфических и разнообразных терригенных осадочных и эффузивно-осадочных пород, известняков и доломитов.

(Ловушки)

Ловушки в кровле доюрского основания отнесены к гипергенному классу ловушек. Как и любые другие ловушки, они могут подразделяться по размерам, коллекторским свойствам их резервуаров, а связанные с ними залежи - по дебитам и запасам. По последнему показателю все залежи, выявленные в доюрских образованиях ЗС, относятся к мелким и реже - к средним, хотя истинный нефтегазовый потенциал самых крупных и высокодебитных из них (например, Северо-Варьеганской, Новопортовской) до конца не выявлен.

Коллекторские свойства пород в описываемых ловушках изменяются в широких пределах: проницаемость от 0,05 до 500-600 мД, пористость от 8-10 до 30-34 %. Установлены кавернозно-порово-трещинный и порово-трещинный типы коллекторов. Дебиты флюидов по залежам изменяются в очень широких пределах - от долей кубометров до нескольких тысяч м3/сут. жидкости и нескольких млн. м3/сут. газа. Однако в количественном отношении преобладают средние дебиты, составляющие первые десятки м3/сут. жидкости.

Процессы корообразования, благодаря которым формируются коллекторы гипергенного типа, зависят от многих факторов, среди которых ведущими являются климат, расчлененность древнего рельефа и состав пород, подвергавшихся выветриванию. Следует отметить, что породы-коллекторы в ловушках гипергенного типа чаще приурочены к нижней зоне коры выветривания - к зоне первичной дезинтеграции материнских пород, имеющей повышенную трещиноватость. Для формирования таких зон “компетентны” практически все типы пород - магматические, метаморфические, осадочные.

Нижняя, трещинная зона коры выветривания в полных ее разрезах перекрывается глинистыми образованиями, которые в одних случаях могут играть роль покрышки, в других - содержать аутигенные образования, являющиеся коллекторами. Таковы, например, линзы бокситов, вскрытые на Урманской площади: открытая пористость их составляет до 30 %, проницаемость - до 33,4 мД.

При смыве глинизированной части коры выветривания и перекрытии фундамента проницаемыми породами образуется единый резервуар с мезозойскими коллекторами (например, пласты ПФ, ПКВ Шаимского и Березовского районов).

На территориях, где на кору выветривания ложатся глинистые осадки трансгрессивных пачек юры, образуются самостоятельные гипергенные резервуары (Новопортовское, Кошильское месторождения). Роль покрышек могут играть и практически непроницаемые песчано-глинистые породы тюменской свиты (Каменное, Рогожниковское месторождения). Поскольку процессы корообразования интенсивно протекают лишь выше зеркала грунтовых вод, то в палеотектоническом плане более перспективны для локализации гипергенных ловушек поднятия, выраженные в палеорельефе.

На контрастных поднятиях коры выветривания эродируются в сводовых частях, поэтому более перспективны для поисков гипергенных ловушек их склоны. На сравнительно плоских положительных структурах выветриванию подвергались их сводовые части. На площадях, имеющих инверсионный характер развития, коры выветривания могут не контролироваться современным структурным планом.

Исходя из того, что палеогеоморфологический контроль размещения древних кор выветривания является довольно общим и многовариантным - проницаемый элювий может быть связан практически с любой частью структуры, прогноз развития кор выветривания и картирование связанных с ними гипергенных ловушек УВ по данным сейсморазведки МОГТ является исключительно важной задачей. Учитывая пестрый литолого-петрографический состав базальных горизонтов осадочного чехла, кор выветривания, доюрского основания и интенсивную тектоническую дислоцированность этих образований, можно заключить, что эта задача является весьма сложной. Анализ данных АК, лабораторные определения физических свойств пород, свидетельствуют, что коры выветривания (проницаемая часть) могут иметь акустические жесткости, соизмеримые как с жесткостями юрской части разреза, так и фундамента. В ряде случаев установлены аномально низкие значения импеданса высокопористых вторичных коллекторов.

В связи с этим однозначное выделение гипергенных ловушек только по данным сейсморазведки, без скважинной информации, крайне сложно. Однако изучение этого класса ловушек и связанных с ними залежей УВ по комплексу ГИС-сейсморазведка на эталонных объектах позволило разработать критерии для картирования перспективных зон по данным сейсморазведки и бурения.

В качестве эталонных объектов изучены Северо-Варьеганское, Новопортовское, Каменное и др. месторождения, охарактеризованные кондиционным сейсмическим материалом и скважинной информацией. На этих месторождениях установлены различные соотношения акустических жесткостей гипергенных резервуаров с подстилающими и перекрывающими образованиями. Выполнены привязка отраженных волн к разрезам скважин с использованием одномерного сейсмического моделирования, двумерного сейсмогеологического моделирования, различных модификаций динамического анализа, проведено картирование перспективных зон.

На Северо-Варьеганском месторождении пробурено 15 параметрических скважин, вскрывших доюрское основание, выполнена 12-ти и 24-кратная съемка МОГТ. В пяти скважинах получены притоки нефти и конденсата дебитом 40-250 м3/сут.

Вторичные (исходно гипергенные) коллекторы кавернозно-порово-трещинного типа приурочены к кровле доюрского основания, сложенного известняками и глинистыми сланцами позднего девона - раннего карбона. Пористость коллекторов составляет 8-34 %, проницаемость - 0,5-293 мД. Мощности отдельных проницаемых прослоев изменяются от 0,3 до 4 м, общие эффективные мощности достигают 20-70 м.

Характерной чертой гипергенных коллекторов Северо-Варьеганского месторождения является их пониженная акустическая жесткость по сравнению с подстилающими и перекрывающими породами. Кровля доюрского основания маркируется ОГ А1, динамические особенности которого зависят от свойств базальных пачек юры и пород доюрского основания.

Волна А1 прослеживается как в зонах развития, так и отсутствия резервуаров в коре выветривания, однако динамические ее характеристики в этих зонах различаются.

По профилям, на которых расположены продуктивные и “сухие” скважины, был проведен динамический анализ с использованием различных программ (HCI, VELOG, РЕАПАК, WAVCA).

Тестирование показало, что наиболее информативным является применение программы WAVCA СОС “Сайбер”. С ее помощью, опираясь на имеющуюся скважинную информацию, удалось установить комбинации динамических параметров (относительные амплитуды целевой фазы АI и сопряженных с ней колебаний, псевдопериод целевой фазы), позволяющие выделять по сейсморазведочным данным зоны развития коллекторов в коре выветривания.

Эти зоны характеризуются высокими относительными амплитудами горизонта АI - от 0 до 7 дБ., средними значениями псевдопериода этого колебания (17-22 мс), средними амплитудами фазы Д (-3-9 дБ). Для перспективной области характерна также прямая связь амплитуд фаз С и В. По крайней мере, по значению этих параметров все скважины, расположенные на сейсмопрофилях либо вблизи них (на расстоянии менее 200 м), однозначно разделяются на продуктивные (с наличием мощных коллекторов) и непродуктивные (без коллекторов либо с маломощными коллекторами в коре выветривания).

Картирование зон распространения гипергенных коллекторов Северо-Варьеганского месторождения по сейсморазведочным данным свидетельствует, что перспективные участки имеют линейные размеры от 150 до 2100 м, преобладают участки протяженностью 300-500 м.

На Новопортовском нефтегазоконденсатном месторождении доюрские образования вскрыты в 43 скважинах. Только в семи из них получены притоки газа и конденсата дебитом от нескольких тысяч до 2 млн.м3/сут. Продуктивность доюрского комплекса на Новопортовском месторождении связана с поверхностной и глубинной карстовой корой выветривания известняков и доломитов девона, сформировавшейся в предъюрское время в условиях континентального выветривания. Карст развит как в присводовой части Новопортовского поднятия, так и на его крыльях.

Несмотря на большое количество скважин, вскрывающих доюрское основание, количество и качество испытаний скважин, а также число определений коллекторских свойств пород, этого недостаточно для получения четких представлений о площадном распространении и строении залежей УВ.

Результаты испытаний свидетельствуют, что выявленные залежи приурочены к отдельным тектонически-ограниченным блокам доюрского основания. Залежи линзовидно-массивные, водоплавающие, высотой 100-220 м. Тип коллектора - кавернозно-порово-трещинный, порово-трещинный. Мощности однородных проницаемых прослоев составляют в среднем 2-4 м, редко увеличиваясь до 6-8 м. Эти прослои группируются в пачки мощностью до 50-60 м, а в скв. 94-Р общая мощность коллекторов в коре выветривания составляет 110 м. Данные акустического каротажа свидетельствуют, что скорости распространения упругих колебаний в коллекторах карстовой коры выветривания значительно ниже, чем во вмещающих породах (4,1-4,8 км/с в коллекторах против 5,6-7,0 км/с в неизмененных известняках). По образцам керна установлено, что плотности выветрелых пород ниже, чем непроницаемых известняков и доломитов на 0,10-0,18 г/см3. В то же время акустические жесткости карстовых коллекторов выше, чем у перекрывающих отложений нижней юры.

Поскольку наличие коллекторов приводит к снижению акустических жесткостей относительно неизмененных известняков и доломитов, была оценена возможность проявления этого эффекта в динамических параметрах отраженных волн. Использовано четыре профиля 48-кратной съемки МОГТ СП 58/88, отработанных с северной части Новопортовского месторождения. На профилях или в непосредственной близости от них (до 300 м) расположено 11 скважин, вскрывающих доюрское основание и различающихся наличием или отсутствием продуктивности и составом пород доюрского основания. Результаты литолого-стратиграфической привязки отраженных волн к разрезам скв. 98, 99, 124, 216 (использована СОС “Сайбер”) свидетельствуют, что к кровле доюрского основания приурочен высокоамплитудный отражающий горизонт А. Его динамические характеристики (амплитуда, период) слабо связаны со строением верхней части фундамента. Совместный анализ скважинной и сейсмический информации свидетельствует, тем не менее, что наличие проницаемых зон в коре выветривания, обладающих пониженными акустическими жесткостями относительно вмещающих известняков, находит отражение в соотношении амплитуд фаз В и Д, сопряженных с колебанием С (ОГ А), контролирующим поверхность фундамента. Продуктивные зоны характеризуются соотношением амплитуд В/Д 0,7-2,0, относительно низкими значениями амплитуд горизонта А (фаза С) - менее 4 дБ, сравнительно небольшими значениями псевдопериода фазы Д - менее 40 мс.

Характерно также, что вблизи скважин, в которых фундамент сложен эффузивами и глинистыми сланцами, менее жесткими в акустическом плане, чем известняки, соотношение амплитуд фаз В/Д > 2. Картирование перспективных зон по комбинации динамических параметров (амплитуда фазы А (С), псевдопериод этой фазы, соотношение амплитуд В/Д показывает, что их линейные размеры не превышают 1,5-2 км. В количественном отношении преобладают непротяженные перспективные участки (500-1000 м). Очевидно, что и на Новопортовском месторождении для достоверного картирования коллекторов в коре выветривания необходима сейсморазведка ЗD.

На Каменном месторождении продуктивна кора выветривания, развитая по палеозойским эффузивно-осадочным породам. Проницаемые разности выветрелых пород приурочены к сводам и склонам локальных поднятий. Дебиты нефти из этих образований составляют 0,2-6,5 м3/сут.

По данным привязки скважин к сейсмическим разрезам установлено, что волна А, контролирующая обычно поверхность доюрского основания, в ряде случаев приурочена к контакту измененных выветриванием и неизмененных пород фундамента. Это связано с тем, что акустическая жесткость пород коры выветривания близка к жесткостям осадочного чехла, а неизмененные породы фундамента характеризуются повышенными значениями акустической жесткости.

На поднятиях, где волна А приурочена к контакту измененных выветриванием и неизмененных пород фундамента, отмечается ложное уменьшение амплитуды этих структур по горизонту А относительно горизонта Б (верхняя юра), либо волна А не прослеживается вообще. Эту особенность волновой картины необходимо учитывать при корреляции ОГ и структурных построениях.

Большинство положительных структур Приуральской части ЗС являются типично платформенными - их амплитуды резко увеличиваются по разрезу сверху вниз. Поэтому корреляцию ОГ А в зонах развития коры выветривания необходимо проводить с учетом этой закономерности. Перспективные зоны развития коры выветривания на Каменном месторождении по сейсмическим данным выделяются по уменьшению амплитуды волны А, наличию грабенообразных "просадок" этого ОГ, по увеличению ∆t между ОГ А и Б на поднятиях (т.е. в зонах, где ОГ А приурочен к контакту измененных и неизмененных пород фундамента).

На основании приведенных примеров и опыта изучения доюрских ловушек на Комсомольской, Северо-Ореховской и др. площадях установлено большое разнообразие "сейсмических образов" этих ловушек при отсутствии единого способа их выявления. В зависимости от физических свойств гипергенных резервуаров, перекрывающих и подстилающих пород, эффективных толщин коллекторов, линейных размеров продуктивных зон, перспективные ловушки отображаются на сейсмических временных разрезах по-разному. Можно предложить некоторые общие диагностические признаки выявления ловушек гипергенного типа по сейсмическим данным:

1. В зонах развития в фундаменте карбонатных и магматических комплексов, обладающих высокими акустическими жесткостями (высоко-амплитудный ОГ А), резервуары в коре выветривания связаны с ослаблением динамики ОГ А, прекращением его прослеживания. Наибольший интерес представляют локальные выступы фундамента, в пределах которых наблюдается ухудшение прослеживания ОГ А, уменьшение амплитуд ОВ, характерные "просадки" ОГ А.

2. Усиление динамики ОГ А может быть обусловлено также залеганием на фундаменте низкоимпедансных глинистых и глинисто-битуминозных пачек. Поэтому выделение перспективных зон в коре выветривания следует сопровождать анализом мощностей и литологического состава юрских отложений. Зоны распространения трансгрессивных глинистых пачек (тогурской, радомской и др.) располагаются конформно изопахитам юры. Если зоны изменения амплитуд ОГ А пересекают изопахиты сейсмокомплексов Б-А, Т1-А, Т2-А и т.д. и располагаются независимо от них, можно связывать эти зоны с блоками фундамента, имеющими специфический литолого-петрографический состав. В пределах таких блоков возможно выделение перспективных зон по описанному выше критерию.

3. Перспективные объекты могут подчеркиваться аномалиями типа “яркое пятно” непосредственно на уровне ОГ А, причем характер этих динамических аномалий соответствует наличию в коре выветривания низкоимпедансных слоев (волновая картина аналогична наблюдаемой на уровне ОГ Б, связанного с акустическим репером пониженной жесткости - баженовской свитой).

4. Наличие нескольких диагностических признаков совместно: например, “яркое пятно” с типичным переворотом полярности на склоне структуры, в зоне уменьшения амплитуд ОГ А.

При выделении перспективных зон и ловушек на разрезах МОГТ необходим тщательный анализ имеющейся геологической информации о составе, мощностях и мегаструктуре юрских и доюрских образований. Вероятность обнаружения самостоятельных залежей УВ в гипергенных ловушках выше в зонах, где отложения нижней-средней юры не содержат коллекторов (например, Мансийская синеклиза). Перспективные территории ограничены глубиной залегания фундамента - на глубинах более 5000 м освоение даже крупных, но сложнопостроенных залежей УВ вряд ли рентабельно.

Первоочередными объектами для поисков залежей УВ гипергенного типа являются крупные высокоамплитудные поднятия: Вынгапурское, Вэнгаяхинское, Северо-Пурпейское, Уренгойское, Северо-Комсомольское, Медвежье, Янгтинское, Бованенковское, Ямсовейское и др. Перспективные объекты предположительно гипергенного (“североварьеганского”) типа выделены по данным сейсморазведки МОГТ в Среднепурском и Верхнепурском мегапрогибах. Высоко оцениваются также перспективы открытия залежей нефти в корах выветривания на территории Большого Салыма, в пределах положительных структур Мансийской синеклизы и южной части Надымской впадины, на склонах Нижневартовского свода.

Обязательным и необходимым условием при обосновании заложения глубоких параметрических и поисковых скважин для изучения доюрских образований является углубленный анализ сейсмических материалов МОГТ с целью выявления и картирования перспективных зон и ловушек УВ гипергенного типа. Проведенные исследования свидетельствуют, что наиболее крупные и перспективные гипергенные ловушки УВ находят свое отображение на сейсмических временных разрезах.