|
УДК 553.982:550.812(477.5) |
Методика разведки ловушек газа в приштоковых зонах ДДВ
А.Н. ИСТОМИН, Н.Ф. БРЫНЗА, Т.С ЦУПИЛО (УкрНИИгаз), М.Г. УЛЬЯНОВ (Укрбургаэ)
ДДВ - важнейший нефтегазодобывающий район Украины. Однако к настоящему времени фонд антиклинальных ловушек до глубины 5 км в значительной мере исчерпан. Поэтому возникает необходимость поиска других форм размещения скоплений газа и нефти.
В осадочных породах ДДВ широко развиты штоки (диапиры) девонской соли. Они приурочены к нарушениям различных направлений. Подъем верхнедевонской соли по тектоническим разрывам, по-видимому, обусловил образование штокообразных соляных тел, а аридная обстановка нижнепермского осадконакопления - соляных козырьков. Основная особенность последних - стратиграфически несогласное перекрытие ими нижележащих пород от более древних (непосредственно у ножки штока) к более молодым вплоть до соли краматорской свиты нижней перми, в которую по простиранию и переходит соль козырька штока.
Блоки пород под козырьком штока, обрамляющие его по периметру, принято выделять в приштоковую зону. По геолого-геофизическим данным можно построить различные модели приштоковых зон. Если соляные штоки прорывают достаточно пластичные породы (глины), то задиры в приштоковых зонах, как правило, носят пликативный характер, т. е. не осложнены существенными по амплитуде разрывами сплошности пород. Если же соляные штоки прорывают жесткие, достаточно высокометаморфизованные породы (сланцы, крепкие песчаники и т. д.), то приштоковые зоны отличаются блоковым строением со значительными амплитудами смещения отдельных блоков и их раздробленностью. В том случае, когда соляные штоки прорывают переслаивающиеся пластичные и жесткие породы или породы средней жесткости (аргиллиты, песчаники), приштоковые зоны имеют пликативно-дизъюнктивное строение, т. е. пликативный задир осложнен разрывными нарушениями.
Встречаются участки приштоковых зон, где нет ни задиров, ни крутопоставленных блоков. Здесь, как правило, породы, вмещающие соляной шток, погружаются по мере приближения к нему (западная периклиналь Западно-Крестищенского поднятия, восточная периклиналь Западно-Сосновской складки). Естественно, характер строения приштоковой зоны определяется не только пластичными свойствами пород, прорываемых штоком соли. Здесь следует учитывать степень тектонической раздробленности зоны, в которую внедрился соляной диапир, а также объем внедренной соли (размер штока), интенсивность ее внедрения, структурную приуроченность (свод, крыло, периклиналь поднятия, впадина) внедряемого штока и другие факторы.
В пределах приштоковых зон можно выделить три подзоны: I - непосредственно прилегающая к соляному штоку, характеризуется крутыми (более 45°) углами падения пород; II - околоштоковая или промежуточная (15-45°); III - как правило, наиболее удаленная от штока, включающая примыкающие моноклинали, крылья или периклинали складок, углы падения пород 15° и менее (рис. 1). На отдельных участках подзоны I и II могут отсутствовать.
Таким образом, приштоковые зоны, кольцеобразно охватывающие соляные штоки, местами могут иметь неодинаковое строение. Кроме того, они по периметру часто осложнены радиальными нарушениями, расчленяющими их на отдельные, иногда газогидродинамически разобщенные блоки. В ряде случаев по плоскостям разрывов, радиально направленных к штоку, внедрилась каменная соль и образовала своеобразные шипы (заливы), которые значительно усложняют контуры соляных штоков. Подзоны I и II шириной соответственно не более 450 и 600 м по периметру штока во фронтальной и тыловой частях нередко ограничены нарушениями.
В приштоковых зонах обычно развиты комбинированные сложно построенные (стратиграфо-литолого-тектонические) ловушки для газа и нефти в основном в моноклинально залегающих песчано-алевролитовых породах нижней перми - карбона, характеризующихся высокими емкостными и фильтрационными свойствами. Покрышками служат козырьки соляных диапиров, хемогенные породы нижней перми или переслаивающие песчаную толщу глинистые породы. По восстанию пластов они ограничены каменной солью ножек соляных штоков, а на флангах - радиальными к штоку нарушениями или солью штоков в случае, когда она заполняет радиальные разрывы, образуя заливы.
Наиболее перспективна в нефтегазоносном отношении I подзона крутопадающих пород. Залежи газа (нефти) здесь характеризуются небольшой шириной (250-450 м) и протяженностью (от сотен метров до первых километров), но значительной высотой (до 1000-1200 м). Они, как правило, массивно-пластовые с единым ГВК в отдельных тектонических блоках. Иногда ГВК в тектонически обособленных блоках находятся на различных абсолютных отметках.
Если учесть, что только на юго-востоке ДДВ известно более 20 соляных штоков, суммарная протяженность приштоковых зон которых составляет более 100 км, то необходимость развития поисково-разведочных работ в этом направлении очевидна. К перспективным объектам здесь относятся приштоковые зоны Белуховского, Распашновского, Чутовского и других соляных штоков, Мелиховского, Кегичевского, Западно-Ефремовского газоконденсатных месторождений, а также Староверовской, Вербовской, Елизаветовской, Карловской и других структур. Это подтверждается выявлением ряда месторождений такого типа на отдельных участках периметра указанных приштоковых зон (Медведовское, Распашновское, Новоукраинское, Червоноярское и др.). Однако следует учитывать весьма сложные геологические условия ведения поисков и разведки нефтегазовых месторождений, а также относительно низкую успешность выявления последних, выражаемую коэффициентом вероятности установления промышленной продуктивности при бурении вертикальных скважин. Коэффициент определяется отношением числа промышленно продуктивных скважин ко всем скважинам, пробуренным на данном объекте.
Принимая во внимание небольшую ширину продуктивной зоны, ее сложную конфигурацию в плане и разрезе, а также недостаточно высокую точность определения границы ножки штока по данным сейсмических исследований, можно предполагать, что вероятность попадания вертикальной скважины в такую зону будет не выше 50 % (0,5). Поскольку наиболее перспективные части ловушки, как правило, представлены крутопадающими переслаивающимися (глинистые, песчанистые разности) породами, вскрытие (выявление) коллекторов вертикальной скважиной также может быть определено вероятностью примерно 50 % (0,5). Промышленную продуктивность ловушки, т. е. наличие промышленных запасов газа или нефти в ней, на стадии прогноза также можно оценить не выше чем 0,5.
Таким образом, общая вероятность Р, вычисляемая как произведение указанных трех вероятностей, составляет: Р=0,5*0,5*0,5=0,125, т. е. при прочих равных условиях можно ожидать, что в среднем каждая восьмая скважина может быть промышленно продуктивной. В связи с этим необходимо искать пути увеличения успешности поисково-разведочных работ, т. е. повышения коэффициента вероятности получения промышленных притоков газа и нефти в скважинах для каждой из указанных выше трех вероятностей.
Контур ножки штока определяется с помощью сейсморазведки как зона потерь отражений. Однако в эту зону могут попасть и блоки крутопадающих пород. Поэтому из общей зоны потерь сейсмических отражений следует выделить зону собственно ножки соляного штока.
Разработанный для этого способ (А.С. 872744 [СССР]. Способ оконтуривания соляных штоков / В.И. Зильберман, И.Г. Черванев, A.М. Черняков, М.Г. Ульянов.- Заявлено 11.02.80, № 2884826/18-25; опубл. в Б.И., 1981, № 38.) предусматривает установление глубины залегания кровли и подошвы отложений, одновозрастных с козырьком вблизи штока, определение их толщины и нахождение по точкам, в которых толщина соли козырька штока равна максимальной толщине упомянутых отложений, контура ножки штока.
Этот способ не будет эффективен, если толщина Н козырька соляного штока вблизи его ножки существенно больше или меньше максимальной толщины Н1 синхронно образованных с ним отложений. Несоответствие второго параметра максимальному значению первого при использовании рассматриваемого способа приводит в одном случае к увеличению площади ножки штока по сравнению с фактической, а значит, к возможности невскрытия скважиной зоны нарушенных пород, контактирующих со штоком, а в другом - к уменьшению площади ножки штока соли, т. е. к попаданию скважины непосредственно в соль штока, а не в приштоковую зону. Поэтому применение рассматриваемого способа носит частный характер, т. е. возможно только при Н=Н1.
Для повышения надежности определения границ соляных штоков и более эффективного выделения из общей площади потерь отражений сейсмических волн зоны приштоковых блоков был разработан способ (А.С. 1038916 [СССР]. Способ оконтуривания соляных штоков, имеющих козырьки / A.Н. Истомин, Н.Ф. Брынза, Д.Р. Сороченко и др.- Заявлено 19.04.82, № 3431832/18-25; опубл. в Б.И., 1983, № 32.), позволяющий достаточно уверенно оконтуривать ножки соляных штоков, имеющих козырьки. Этот способ заключается в том, что на участке приштоковой зоны, где контур ножки штока соли определен наиболее достоверно (по данным бурения или сейсморазведки), измеряют толщины пород Н в интервале между подошвой козырька соляного штока и границей какого-либо репера (например, Q8 - подошва отложений нижней перми или Р5 - известняк С33 и др.) в нижележащем разрезе, а также кратчайшее расстояние L от точек замера толщин пород до контура ножки соляного штока. Затем определяют соотношение найденных расстояний и толщин: L=f(H).
На участках потери сейсмических отражений, где контур ножки штока не установлен бурением, но можно предполагать идентичное соотношение толщин и расстояний, замеряют толщины пород в исследуемых интервалах и по указанному выше соотношению находят местоположение (т. е. расстояние L) контура ножки соляного штока. Это позволяет выделить из общей площади потери сейсмических отражений подзоны I и II приштоковой зоны.
Толщины пород можно измерять от подошвы козырька соляного штока практически до любой нижерасположенной горизонтальной линии, но лучше до находящейся не ниже точки перехода от наклонного к вертикальному положению границы ножки штока (в разрезе). При замере Н до горизонтальной прямой построенная по зависимости L=f(H) кривая будет соответствовать профилю подошвы козырька штока, в то время как при замере Н до геологической границы по реперу она отклоняется от него тем больше, чем больше наклон выбранной границы к горизонту (в вертикальном сечении).
Кроме описанного способа используется методика специальных геологических построений для определения контура соляного штока на уровне подошвы хемогенных отложений (подошвы пород никитовской свиты нижней перми, соответствующей примерно сейсмическому горизонту IVг2, синхронному началу образования козырька штока). Эта методика состоит в том, что на приблизительно перпендикулярном к контуру штока соли профильном геологическом (сейсмическом) разрезе определяют положение подошвы козырька (так называемая срезка на сейсмических профилях) и подошвы никитовской свиты (горизонт IVг2 на сейсмопрофилях). Продолжив полученные границы в сторону штока (не по прямой линии, а по кривой в виде эталонной параболы), находят точку их пересечения, которая примерно соответствует контуру ножки соляного штока в исследуемом сечении.
Если на сейсмических профилях линии срезки и горизонта IVг2 пересекаются, то можно сделать вывод, что с ножкой штока контактирует III, реже II приштоковые подзоны, т. е. подзона крутопадающих пород весьма узкая или вообще отсутствует. Если линии срезки и горизонта IVг2 обрываются на значительном расстоянии от точки слияния их предполагаемого продолжения, то с ножкой штока соли, вероятно, контактируют крутопадающие породы.
Оба эти метода использовали при определении положения контуров ножек по периметрам Сосновского, Медведовского, Ланновского, Восточно-Медведовского и других соляных штоков, приштоковые зоны которых в настоящее время разведуются предприятиями Укргазпрома.
Для примера рассмотрим, как определяли положение контура в северо-западной части Сосновского соляного штока, к которой примыкает Западно-Сосновская брахиантиклиналь, содержащая в нижнепермско-верхнекаменноугольной толще скопления газа. На рис. 2,а показано положение контура ножки штока (по данным тематической партии 45/73 МГ УССР), по которому проведен условный контур газоносности вблизи (250-300 м) разведочных скв. 8 и 20. Поскольку этими скважинами под козырьком соли вскрыты породы брянцевской ритмопачки нижней перми (толщина соленосной свиты соответственно 720 и 750 м), можно предполагать, что контур ножки штока расположен на значительном (около 1 км) расстоянии от них. Эксплуатационная скв. 63 под козырьком соли вскрыла более молодые породы соленосной пачки (красносельская ритмопачка нижней перми) толщиной 900 м, что свидетельствует о еще большем удалении скважины от контура штока.
По периметру Сосновского штока ни на одном участке не установлено достоверное положение его контура (по данным бурения). Поэтому при определении положения его границы используется зависимость, выведенная для соляных штоков средних размеров (а, следовательно, и интенсивности формирования козырька)
где Н - толщина соленосной свиты от подошвы козырька до подошвы свиты.
Подставляя в формулу (1) значения H, замеренные в скв. 8, 20 и 63, находим кратчайшие расстояния L от них до контура ножки штока, равные соответственно 1290, 1380, 1930 м. Соединив полученные точки линией (см. рис. 2, а), определяем контур ножки штока на исследуемом стратиграфическом уровне.
На рис. 2, б-г приведены геологические разрезы, на которых видно, что подошва козырька при уменьшении расстояния от штока приближается к подошве соленосной свиты. Для определения положения точки их пересечения подбираем аналогичный участок в пределах приштоковой зоны других диапиров, где контур установлен достоверно. Таким участком является юго-западная часть приштоковой зоны Медведовского штока (см. рис. 2, Д). Его мы принимаем за эталон, так как здесь наклонно-направленная скв. 15, пробуренная из ствола вертикальной скв. 11, достоверно установила положение контура штока.
Сняв с эталонного разреза на кальку линии подошв козырька и соленосной свиты (и их продолжение до точки пересечения), наносим их на разрезы, где требуется определить положение контура штока, таким образом, чтобы линии подошв козырька и соленосной свиты последних максимально совпадали с эталоном. Продолжая подошвы козырька и соленосной свиты на разрезах (аналогично эталону) до пересечения, находим наиболее вероятное положение контура штока на каждом разрезе. Соединив на карте (рис. 2,a) полученные точки, определяем контур штока. Если зависимость (1) и эталонный разрез подобраны правильно, то несовпадение построенных обоими методами линий не должно превышать 100 м.
В выделенной таким способом в пределах Сосновского штока зоне пробурены разведочные скв. 100 и 101. Они в целом подтвердили правильность выполненных построений и математического моделирования. На рис 2, а-в жирными линиями показано действительное положение подошвы козырька и соленосной свиты, а также уточненный по данным бурения контур штока.
Комплексное применение рассмотренных способов позволяет достовернее определять контур ножки штока. При этом могут использоваться геолого-тектонические, геохимические, геотермические и другие критерии, например, выделение в вышележащих мезозойских породах нарушений, которые, затухая с глубиной (до уровня кровли козырька штока), могут соответствовать границам ножки соляного штока под его козырьком и т. д.
Вероятность попадания вертикальных скважин в узкую, наиболее продуктивную приштоковую подзону крутопадающих пород невелика, кроме того, как указывалось выше, вертикальные скважины могут вскрыть лишь незначительную часть разреза подзоны. Поэтому, как известно из основ методики поисков и разведки крутопадающих геологических тел, эффективнее бурить наклонно-направленные (в данном случае в сторону штока) скважины, что отражено в ряде статей [1, 2].
Таким образом, поисково-разведочные работы на сложно построенные ловушки необходимо осуществлять с помощью указанных, наиболее отвечающих реальным геологическим условиям моделей. За основу можно взять принцип трехчленного строения приштоковой зоны (см. рис. 1).
За фронтальную границу выделяемой приштоковой зоны принимается контур ножки штока соли, установленный вышеизложенными способами. Тыльная граница подзоны II определяется окончаниями отражающих горизонтов на сейсмических профилях. Подзона III устанавливается по сейсмическим данным и результатам бурения в условиях примыкающих к штоку пликативных структур (поднятий, впадин). Границу между I и II подзонами находят по нарушению или смене углов наклона пород (~45°). На основании изложенного подзону I наиболее эффективно изучать наклонно-направленными скважинами, II и III - вертикальными (см. рис. 1).
При недостатке и неопределенности сейсмогеологических и статистических данных о строении приштоковой зоны (невысокой надежности выделения границ ножки штока), по-видимому, целесообразно начинать изучение объекта с проходки вертикальных скважин в условиях, соответствующих подзоне II, т. е. там, где обрываются отражающие сейсмические горизонты.
Использование способов оконтуривания ножки штока соли в комплексе с наклонно-направленным и вертикальным бурением позволит повысить вероятность выявления нефтегазовых залежей в сложно построенных комбинированных ловушках, связанных с приштоковыми зонами, примерно до 0,3 (т. е. до уровня ее среднего значения при поисках залежей газа и нефти в антиклинальных структурах).
Дальнейшее повышение эффективности геологоразведочных работ на рассматриваемый тип ловушек связано с детальным геологическим анализом и выделением надежных критериев их продуктивности. Здесь можно использовать факторный и дискриминантный анализы, разбраковку объектов на основе теории распознавания образов, а также построение и корреляцию геолого-статистических моделей и другие методические подходы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зильберман В.И., Палий А.М., Черняков А.М. Возможность повышения эффективности промышленной разведки приштоковых зон.- Нефтегаз. геол. и геофиз., 1979, № 5,с. 22-24.
2. Некоторые вопросы методики поисков, разведки и опытно-промышленной эксплуатации новых типов залежей нефти и газа в Днепровско-Донецкой впадине / А.В. Бобошко, Б.Т. Буняк, И.В. Дияк и др.- Нефтяная и газовая промышленность, 1979, № 2, с. 4-8.
Рис. 1. Схема геологического строения приштоковой зоны и размещения в ней поисковых скважин.
1 - изогипсы отражающего горизонта IVг2, м; контур ножки соляного штока: 2 - по сейсмическим данным, 3 - по авторскому свидетельству № 1038916; предполагаемые разрывные нарушения по данным: 4 - сейсмическим, 5 - геологическим; 6 - отражающие сейсмические горизонты; 7 - срезка, характеризующая положение подошвы козырька; границы стратиграфических комплексов: 8 - согласные, 9 - с перерывом в осадконакоплении; рекомендуемые поисковые скважины: 10 - вертикальные, 11 - наклонно-направленные (а - устье скважины, б - забой); соляной шток: 12 - ножка, 13 - козырек; 14 - линия сейсмогеологического профиля; 15 - изогипсы подошвы козырька соляного штока, м; I-III - подзоны пород прнштоковой зоны
Рис. 2. Графическое определение контура штока.
Положение контура ножки соляного штока по данным: 1 - тематической партии 45/73, 2 - математического моделирования, 3 - специальных геологических построений, 4 - бурения; каменная соль: 5 - ножки штока, 6 - козырька штока