|
УДК 556.3:622.24(571.5) |
Прогнозирование гидрогеологических условий проводки скважин в Восточной Сибири (На примере Непско-Ботуобинской антеклизы.)
А.А. КАРЦЕВ, И.В. ЯВОРЧУК, А.М. ФРИД (МИНХиГП)
Доля денежных затрат и метража бурения на разведочные работы в Восточной Сибири неуклонно растет. Поэтому совершенно очевидна важность привлечения дополнительной информации при проектировании разведочных работ, например результатов гидрогеологических исследований.
В настоящее время достаточно ясна необходимость использования гидрогеологических данных для решения ряда задач, возникающих при разведке газовых и нефтяных месторождений в Восточной Сибири, в том числе для прогнозирования условий проводки скважин как разведочных, так и поисковых.
Последние в рассматриваемом районе имеют ряд особенностей, сильно осложняющих эти процессы. Главные из них - наличие криолитозоны и аномально низкие пластовые давления (АНПД) в некоторых интервалах разреза.
Важнейшие виды гидрогеологических исследований для прогнозирования условий проводки скважин - изучение распределения как по разрезу, так и по площади различных гидрохимических параметров, пластовых давлений, уровней, температур, поглощения промывочных жидкостей при бурении.
Опытным объектом прогнозирования был выбран один из наиболее перспективных районов на рассматриваемой территории - Ботуобинский, который находится на северо-востоке Непско-Ботуобинской антеклизы.
Исследования проведены на месторождениях Среднеботуобинском, Верхневилючанском, Вилюйско-Джербинском, Хотого-Мурбайском, Талаканском, а также на площадях Пеледуйской, Бюк-Танарской, Таас-Юряхской, Юрегинской, Иктехской, Мирнинской.
Для изучения гидрогеологических особенностей с целью прогнозирования условий проводки скважин были построены сводный гидрогеологический разрез, гидрогеологический профильный разрез с указанием зон поглощений и карта распространения зон поглощений по разрезу и по площади. Исходные данные для построений распределены неравномерно. Наибольшее количество их сконцентрировано в северо-восточной части района и приурочено к продуктивным горизонтам - осинскому, юряхскому, ботуобинскому, харыстанскому и вилючанскому.
На рис. 1 отражены характерные параметры, так или иначе влияющие на условия проводки скважин. Значения показателей взяты средние по площади. При рассмотрении гидрохимических особенностей были выделены основные, типичные для данного района показатели: минерализация, относительные содержания хлоридов натрия (rNa/rСl) и хлоридов кальция (кальций, %).
Минерализация вод (г/л) с глубиной возрастает от 137 (метегерская свита) до 332 (вилючанский горизонт), причем она резко увеличивается в межсолевом водоносном комплексе до 313 и 326 (соответственно осинский, юряхский горизонты), в подсолевом водоносном комплексе 323 (телгеспитский), 331 (ботуобинский и вилючанский).
Коэффициент rNa/rCl изменяется по разрезу скачкообразно от 0,64 (метегерская свита) до 0,28 (вилючанский горизонт), но отмечается его повышение в осинском и ботуобинском горизонтах соответственно до 0,64 и 0,58.
Содержание кальция (в основном в виде хлорида) с глубиной увеличивается от 0,7 до 29 %, причем резкий рост наблюдается также в межсолевом водоносном комплексе - до 35% (юряхский горизонт); в подсолевом водоносном комплексе его концентрация изменяется от 18 (телгеспитский) до 29 % (вилючанский).
Из изложенного выше можно заключить, что по всему разрезу межсолевого и подсолевого водоносных комплексов развиты крепкие рассолы хлоридно-кальциевого типа и частично хлоридно-кальциевого состава с относительно пониженным содержанием хлорида натрия (rNa/rCl меньше 0,64) и повышенным хлорида кальция (более 18%).
Таким образом, характер минерализации и состава вод с глубиной резко и скачкообразно меняется до экстремальных значений в межсолевом комплексе и постепенно, плавно в подсолевом. Для последнего типично постепенное и незначительное увеличение вниз по разрезу минерализации. Анализируя температурную кривую, следует отметить такую особенность, как низкие температуры по всему разрезу (2-18 °С). Тепловой режим осадочного чехла определяется в основном наличием геокриозоны. Мощность толщи отрицательных температур в изучаемом районе изменяется от 45-60 м в районе скв. 6, 26 Среднеботуобинского месторождения до 700 м в районе Нелбинской скважины и 600 м на Верхневилючанском месторождении. Температура с глубиной увеличивается от 2 (метегерская свита) до 18 °С (вилючанский горизонт).
При изучении распределения пластового давления и отношения его к условному гидростатическому (Рпл/Руг) по разрезу можно отметить следующее. В его верхах сделаны лишь единичные замеры давления. В общем наблюдается тенденция увеличения давления с глубиной 3,1 (метегерская свита) до 18,1 МПа (вилючанский горизонт); в ичерской и олекминской свитах 3,1 и 8,9 МПа, Рпл/Руг соответственно 0,9 и 0,94, т. е. Рпл в данных отложениях близко к Руг.
В продуктивных горизонтах - осинском Рпл/Руг близко к 1 и даже выше, 1,02; в ботуобинском и харыстанском, изученных довольно хорошо, отмечаются АНПД - Рпл/Руг от 0,74 до 0,83; в вилючанском горизонте 0,72.
В разрезе выделяется шесть основных поглощающих зон. Нами была сделана попытка построить кривую изменения интенсивности поглощения в этих зонах.
Первая зона приурочена к отложениям метегерской и ичерской свит (средний - нижний кембрий) и установлена почти на всей территории изучаемого района, кроме восточного блока Среднеботуобинского месторождения и площадей Таас-Юряхской, Юрегинской и Иктехской. Литологически она представлена трещиноватыми, преимущественно кавернозными доломитами с хорошими коллекторскими свойствами, часто закарстованными, особенно в зонах тектонических разломов. Мощности отложений колеблются от 215 до 255 м. Интенсивность поглощения бурового раствора непостоянна как по площади, так и по разрезу, изменяется от 5 до 90 м3/ч, а иногда до полной потери циркуляции. Причем это явление отмечается в большинстве скважин, следовательно, первая зона поглощений классифицируется как зона с полной потерей циркуляции.
Вторая зона связана с отложениями олекминской свиты нижнего кембрия и установлена на Верхневилючанской и Вилюйско-Джербинской площадях. Слагающие ее породы состоят из трещиноватых известняков и доломитов с прослоями аргиллитов и мергелей. Трещины часто переходят в каверны и пустоты. Мощность свиты 166-178 м. Интенсивность поглощения колеблется от 2-4 м3/ч до полной потери циркуляции. Эта зона также выделяется как зона с полной потерей циркуляции.
Третья зона приурочена к трапповым интрузиям, которые на площадях Непско-Ботуобинской антеклизы зафиксированы либо непосредственно в соленосных толщах нижнего кембрия (чарская свита, верхнетолбачанская и верхнеюедейская подсвиты), либо на контактах соленосных и карбонатных свит. Установлена зона на Среднеботуобинском месторождении, площадях Таас-Юряхской, Юрегинской, Тойнохской и Хотого-Мурбайской. Мощность трапповых интрузий достигает 160 м, но распределяется очень неравномерно. В этой зоне в большинстве скважин отмечается сильное поглощение, вплоть до потери циркуляции.
Четвертая зона связана с отложениями юедейской свиты осинского горизонта и выявлена на Среднеботуобинском месторождении. Здесь развиты кавернозные и трещиноватые доломиты и известняки с прослоями аргиллитов. Мощность горизонта 50-80 м. Интенсивность поглощения изменяется от 2 до 35 м3/ч. Поэтому эта зона выделяется как зона с поглощением промывочной жидкости менее 35 м3/ч.
Пятая зона приурочена к породам нижней части иктехской свиты (телгеспитская пачка) и выявлена на Среднеботуобинской, Хотого-Мурбайской, Иктехской, Верхневилючанской и Вилюйско-Джербинской площадях. Литологически она представлена трещиноватыми доломитами с прослоями мергелей и аргиллитов. Мощность отложений достигает 75-80 м. Интенсивность поглощений изменяется от 5 до 60 м3/ч, в некоторых скважинах отмечается полная потеря циркуляции бурового раствора.
Шестая зона связана с продуктивными терригенными породами венда - рифея (ботуобинский, харыстанский, вилючанский горизонты). Выявлена она на всей территории Непско-Ботуобинской антеклизы. Толща представлена переслаивающимися песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Мощность ее достигает 660 м. Интенсивность поглощения достаточно велика: в среднем до 60 м3/ч, а в продуктивных горизонтах - до полной потери циркуляции.
Таким образом, анализ данных поглощения бурового раствора по разрезу позволяет сделать следующие выводы. В первых пяти зонах это обусловливается в основном или наличием в разрезе трапповых тел (3-я зона), или трещинно-кавернозных карбонатных пород (1, 2, 4, 5-я зоны). Сравнительно небольшое поглощение в четвертой зоне объясняется, по-видимому, тем, что Рпл там примерно равно Руг (0,99 - 1,02). В шестой зоне поглощение промывочной жидкости (вплоть до потери циркуляции) вызвано очень большим дефицитом пластовых давлений (Рпл/Руг =0,74-0,72).
Для изучения распределения указанных зон в пространстве был построен профильный разрез северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы (рис. 2), на котором нанесены интервалы поглощения в скважинах, и сделана попытка коррелировать эти зоны в пределах каждой площади и между ними. Одновременно выяснилось, что стратиграфическая принадлежность интервалов поглощения не всегда соответствует разделению разреза на зоны. Поглощающие горизонты иногда не совпадают с интервалами поглощения. Это, по-видимому, частично связано с неточностью определения границ зон, а потому на схеме зонами поглощения названы более широкие интервалы - это свиты или комплексы пачек, в которых отмечены поглощения.
Первая зона поглощений не отмечается в скважинах, изображенных на рис. 2, за исключением скв. 641.
Вторая зона представлена толщей мощностью 100 м с интенсивностью поглощения до 5-6 м3/сут, развитой в пределах Бюк-Танарской и Среднеботуобинской площадей и сложенной карбонатами.
В третьей зоне развиты траппы, на схеме она выделяется в пределах Среднеботуобинской, Вилюйско-Джербинской и Таас-Юряхской площадей.
Четвертая зона включает два поглощающих горизонта. Один, представленный доломитами, вскрыт скв. 50, 31, 49 (Среднеботуобинская площадь) и скв. 641 (Вилюйско-Джербинская), второй обнаружен только на Пеледуйской площади.
В пятой зоне выявлены также два поглощающих горизонта, которые хорошо прослеживаются на северных и северо-восточных площадях. Интенсивность поглощения здесь от 1-10 м3/сут до полной потери циркуляции.
В шестой зоне по всей площади четко выражен поглощающий пласт. Он сложен терригенными отложениями венда - рифея. На Вилюйско-Джербинской площади наблюдается резкое погружение поглощающего горизонта, что, видимо, связано с опусканием фундамента на северо-востоке мегасвода.
Главный недостаток профиля - бедный фактический материал. Он построен по небольшому числу скважин и позволяет получить лишь приблизительное представление о зонах поглощения.
Для выяснения площадного развития этих зон по данным отдельных скважин (см. таблицу) была построена специальная карта (рис. 3).
Первая зона проявляется неповсеместно. Поглощения различной интенсивности отмечены на площадях Талаканской, Пеледуйской, Бюк-Танарской, Хотого-Мурбайской, Среднеботуобинской, Мирнинской. На Талаканской площади интенсивность поглощения отмечается от 15-20 м3/ч (скв. 803, 809) до полного (скв. 807, 811), причем зона поглощения в структурном отношении занимает наиболее приподнятое положение, интервал залегания ее 55-400 м. Максимальная глубина ее зафиксирована на Хотого-Мурбайской площади (до 556 м). Поглощения отмечались в скв. 730 (50-60 м3/ч), в интервале 350-362 м вскрыта карстовая полость. На Среднеботуобинском месторождении поглощения были на западном блоке в интервале 200-350 м, причем чаще в северной (скв. 54, 45, 17, 18, 31, 22) и юго-западной частях (скв. 10, 14, 29, 34).
Наиболее интесивное поглощение - до потери циркуляции - отмечается в зонах тектонических разломов, где развиты карсты (скв. 54, 34). В скв. 34 провал инструмента начался с глубины 246 м. На Верхневилючанской площади интенсивное поглощение (до полного) выявлено только в скв. 616, в скв. 602 до 40 м3/ч, во всех остальных скважинах поглощения не обнаружено. На Вилюйско-Джербинской площади поглощения отмечаются почти во всех скважинах, причем в скв. 641 и 646 до полной потери циркуляции; здесь на глубине 355-360 м вскрыты пористые карбонаты. Отмечены поглощения и на Мирнинской площади (скв. 87).
Вторая зона зафиксирована только в восточной части района на площадях Верхневилючанской и Вилюйско-Джербинской, интервал залегания ее 613-783 м. Причем на Верхневилючанской площади интенсивное поглощение вплоть до полной потери циркуляции отмечено только в северо-восточной части (скв. 604). На Вилюйско-Джербинской площади поглощение обнаружено в скв. 641, 645, 646, интенсивность его изменяется от 50-60 м3/ч до полной потери циркуляции. Здесь установлена высокая проницаемость пород благодаря выщелачиванию, перекристаллизации и образованию трещин.
Третья зона развита в центральной части изучаемого района на площадях Среднеботуобинской, Таас-Юряхской, Тойнохской и Хотого-Мурбайской. Залегает она на разном стратиграфическом уровне. Переход на более высокие уровни отмечен с юго-запада на северо-восток. Поглощение здесь приурочено к траппам. Интенсивность его различна: от незначительного (скв. 1, 24, 33 Среднеботуобинской, скв. 670 Тойнохской площадей) до полной потери циркуляции (скв. 54, 27, 23, 45, 17, 50, 38, 46, 35 Среднеботуобинской, скв. 573, 574 Таас-Юряхской площадей). Связано оно в основном с порами и кавернами, обусловленными процессами перекристаллизации и выщелачивания, а также с близостью тектонических разломов.
Четвертая зона поглощения зафиксирована в центральной части Среднеботуобинской (скв. 17, 31, 46, 30) и в скв. 750 Пеледуйской площадей. Глубина ее залегания 400-1600 м. Интенсивность поглощения не превышает 30-35 м3/ч.
Пятая зона отмечается в северо-западной части Среднеботуобинской, на Хотого-Мурбайской, Иктехской, Верхневилючанской и Вилюйско-Джербинской площадях и залегает на глубинах 2100-2200 м. Интенсивность поглощения изменяется от незначительной до 50-60 м3/ч. Поглощение до потери циркуляции наблюдалось на северо-западе Среднеботуобинской площади (скв. 27, 49), в скв. 20, находящейся в приразломной части, а также на востоке Вилюйско-Джербинской площади (скв. 644). В данной зоне оно связано с трещиноватостью карбонатов.
Шестая зона зафиксирована на всей территории северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы. Интенсивность поглощения изменяется от 30 до 60 м3/ч, максимально оно проявляется в отложениях ботуобинского, харыстанского и вилючанского горизонтов.
Наибольшие поглощения - до полной потери циркуляции - установлены на площадях Талаканская (скв. 809), Бюк-Танарская (скв. 717, 718), Среднеботуобинская (скв. 53), Таас-Юряхская (скв. 573).
Анализ карты и других данных о поглощении бурового раствора позволяет наметить участки и интервалы несложных условий проводки и возможных поглощений промывочной жидкости.
При проводке скважин в юго-западной части изучаемого района (Талаканская, Пеледуйская, Бюк-Танарская площади) возможны осложнения (поглощения) в отложениях метегерской и ичерской свит среднего кембрия, венда-рифея, а в районе Пеледуйской площади - также в осинском горизонте нижнего кембрия.
В центральной части исследуемой территории (Среднеботуобинская, Таас-Юряхская, Тойнохская, Юрегинская, Хотого-Мурбайская площади) осложнения могут быть в отложениях толбачанской свиты, верхнеюедейской подсвиты нижнего кембрия и в венд-рифейских; на северо-западе и юге - в образованиях телгеспитской пачки иктехской свиты; на востоке изучаемого района (Иктехская, Верхневилючанская, Вилюйско-Джербинская площади) - в телгеспитской пачке и в венд-рифейских отложениях; на восточном склоне Непско-Ботуобинской антеклизы - в породах метегерской, ичерской и олекминской свит; на севере (Мирнинская площадь) - в метегерской и ичерской свитах.
Таким образом, при проектировании и проводке скважин необходимо учитывать, в пределах каких выделенных выше участков они располагаются.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Геология нефти и газа Сибирской плат формы / А.С. Анциферов, В.Е. Бакин, И.П. Варламов и др. Под ред. А.Э. Конторовича, В.С. Суркова, А.А. Трофимука, М., Недра, 1981.
2. Методика поисков и разведки месторождений нефти и газа в Якутии. Якутск. Якутское кн. изд-во, 1981.
Поступила 30/III 1983 г.
Таблица
|
Площадь, скважина |
Зона поглощения |
|
|
Среднеботуобинская, |
1 |
3, 5 |
|
» , |
4 |
6 |
|
|
7 |
3 |
|
» |
10 |
1 |
|
» |
11 |
3 |
|
» |
12 |
3 |
|
» |
14 |
1, 3, 6 |
|
» |
15 |
3 |
|
» |
16 |
3, 6 |
|
» |
17 |
1, 3, 4 |
|
» |
20 |
5 |
|
» |
22 |
1 |
|
» , |
23 |
3, 5 |
|
» |
24 |
3, 5, 6 |
|
» |
27 |
3, 5 |
|
|
29 |
1, 3 |
|
» |
30 |
3, 4 |
|
» , |
31 |
1, 3, 4, 5 |
|
|
32 |
3 |
|
» , |
33 |
3, 6 |
|
» , |
34 |
1 |
|
|
35 |
3, 6 |
|
» |
44 |
3 |
|
|
45 |
1, 3 |
|
» |
47 |
3 |
|
|
48 |
5, 6 |
|
» |
53 |
3, 6 |
|
» |
54 |
1, 3, 5, 6 |
|
» , |
100 |
3 |
|
Таас-Юряхская, |
573 |
3, 6 |
|
» , |
574 |
3 |
|
» , |
575 |
6 |
|
Тойнохская , |
670 |
3 |
|
Мирнинская , |
87 |
1 |
|
» , |
701 |
1 |
|
Иктехская , |
654 |
5, 6 |
|
Бюк-Танарская , |
715 |
1, 6 |
|
» , |
717 |
6 |
|
» , |
718 |
1, 6 |
|
Пеледуйская, |
750 |
1, 4, 6 |
|
Талаканская, |
803 |
1, 6 |
|
» , |
804 |
1, 6 |
|
|
806 |
6 |
|
» , |
807 |
1 |
|
» , |
809 |
1, 6 |
|
|
811 |
1 |
|
» |
842 |
1 |
|
Хотого-Мурбайская, |
730 |
1, 3, 5 |
|
» |
733 |
5, 6 |
|
Верхневилючанская, |
602 |
1, 5 |
|
» |
603 |
6 |
|
» , |
604 |
2 |
|
» |
607 |
6 |
|
» , |
608 |
1, 4, 5, 6 |
|
» , |
610 |
5, 6 |
|
» , |
611 |
5. 6 |
|
» , |
614 |
5, 6 |
|
» , |
616 |
1 |
|
» , |
619 |
5, 6 |
|
» , |
624 |
5 |
|
Вилюйско-Джербинская, |
640 |
1, 2, 5 |
|
» , |
641 |
1, 2, 3, 4 |
|
» , |
642 |
5, 6 |
|
» , |
643 |
5, 6 |
|
» , |
644 |
1, 5, 6 |
|
» , |
645 |
1, 2 |
|
» , |
646 |
1, 2, 5, 6 |
Рис. 1. Сводный гидрогеологический разрез северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы.
Водоносные комплексы: 1 - надсолевой, 2 - межсолевой, 3 - подсолевой; типы вод: 4 - гидрокарбонатнонатриевый и сульфатно-натриевый, 5 - хлормагниевый, 6 - хлоркальциевый; кривые: 7 - минерализации, г/л, 8 - отношения rNa/rCl, 9-содержания Са, %, 10 - пластового давления, МПа, 11 - отношения Рпл/Руг, 12 - интенсивности поглощения промывочной жидкости, м3/ч; продуктивные горизонты: О - олекминский, К - камдинский, Ос - осинский, Ю - юряхский, Т - телгеспитский, Б - ботуобинский, X -харыстанский, В - вилючанский
Рис. 2. Схема распространения зон поглощения по разрезу северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы.
Зоны поглощения: 1 - первая, 2 - вторая, 3 - третья, 4 - четвертая, 5 - пятая, 6 - шестая; 7 - интенсивность поглощения, м3/ч; 8 - стратиграфические границы; 9 - границы зоны поглощения; 10 - интервал поглощения, м
Рис. 3. Схематическая карта распространения зон поглощений по площади северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы
1- региональные разломы; .2 - разрывные нарушения; 3 - разведочные и поисковые скважины; зоны поглощения в отложениях: 4 - метегерской и ичерской свит, 5 - олекминской свиты, 6 - толбачанской свиты, верхнеюедейской подсвиты, 7 - осинского горизонта среднеюедейской подсвиты, нижнеюедейской подсвиты, 8 - телгеспитской пачки иктехской свиты, 9 - ботуобинского, харыстанского и верхневилючанского горизонтов