УДК 55.550.83(574.12)

Геологическое строение месторождения Тенгиз по материалам геофизических исследований

В.П. ШЕБАЛДИН, В.Н. СЕЛЕНКОВ, А.Б. АКИМОВА (Саратовнефтегеофизика)

Комплексный анализ сейсмических, гравиметрических и геологических данных по подсолевому структурному этажу свидетельствует о рифовой природе [1,3] выявленных крупных карбонатных массивов, образующих своеобразный мегаатолл.

Открытие нефтяного месторождения Тенгиз в 1979-1980 гг. поставило перед сейсморазведкой задачу коренного улучшения качества информации для детального изучения массива и выяснения возможностей МОГТ по прогнозированию геологического разреза.

В сложных условиях солянокупольной тектоники Прикаспийской впадины даже постановка такой задачи (затруднено прослеживание опорных отражений - VI (поверхность соли), П₁(подошва соли) и П₃ (подошва карбонатов позднего девона), распределение скоростных параметров в подсолевом и надсолевом разрезе, имеющем чрезвычайно сложный характер, вызывала определенные сомнения. Решение ее связывалось с проведением пространственных сейсмических исследований. В 1982-1986 гг. проведен крупный эксперимент: на площади 580 км² были отработаны 29 каркасных профилей (кратность прослеживания - 24) и заполняющая сеть профилей (кратность - 4 и 12), всего 15 500 пог. км.

Цифровые станции «Волжанка» вели регистрацию, а ЭВМ ЕС-1055 по графу, предложенному ЦГЭ Миннефтепрома непрерывно в течение трех лет (более 20 тыс. ч машинного времени) обрабатывала всю информацию. Трехмерная обработка массива информации позволила за счет подавления боковых и других волн-помех повысить качество основных отражений от подсолевых горизонтов и выявить ослабленные промежуточные сигналы из карбонатной части разреза. Эта информация и данные переинтерпретации ранее полученных сейсмических материалов позволили уточнить структурно-фациальную схему и историю формирования карбонатной платформы (рис. 1).

В додевонский этап на этой территории был сформирован Гурьевский выступ и заложился Южно-Эмбинский прогиб (желоб), заполненный терригенными отложениями не менее 4 км. толщиной. Характер сейсмической информации ниже горизонта П₃ указывает на активное формирование прогиба в раннем и среднем девоне. В позднем девоне на далекой южной периклинали Гурьевского выступа в относительно приподнятой зоне зарождается островная карбонатная платформа, а на сводах локальных структур - органогенные банки. Массив Тенгиз, а также Приморский, Королевский, Огайский, Южный развивались в позднем девоне как отдельные биогермные массивы на основном карбонатном цоколе. В раннем и среднем карбоне они превращались в рифогенные массивы, а в предартинское время региональный подъем вывел рифовые массивы и часть карбонатной платформы выше базиса эрозии, они были значительно эродированы, но сохранили значительную морфологическую высоту (до 1000 м). В позднеартинское время происходит быстрое погружение территории с накоплением депрессионных, глинисто-карбонатных пород, более мощных на склонах и погружениях Приморской платформы, перекрывающих карбонатный комплекс отложений разного возраста (Д₃-C₂), что подтверждается данными бурения.

Южно-Эмбинский прогиб в девоне-карбоне развивался как морфологическая ловушка для сносимого с варисцид кластического материала [2], в раннем карбоне - начале перми здесь на заключительном этапе существования прогиба формируется толща бокового заполнения из клиноформ, преимущественно терригенных по составу.

К северу от карбонатной платформы и в центральной ее части, окруженной Приморским, Королевским, Тенгизским и Огайским массивами, накапливались депрессионные глинистые отложения, но в центральной части платформы за счет разрушения карбонатных пород массивов в периоды понижения уровня моря разрез периодически обогащался биокластитами. Северо-Култукский массив по сейсмическим данным окончательно сформировался как рифогенный в позднем девоне, а затем был перекрыт отложениями нижней молассы.

Углубленный сейсмофациальный анализ информации по пространственной сейсморазведке на массиве Тенгиз, преимущественно по слабым отражениям, позволил выделить по сумме признаков в теле массива шесть сейсмофациальных комплексов (СФК, рис. 2, а, 6). Наибольший поисковый интерес представляют особенности строения сводового, биогермного и обрамляющих его фланговых СФК. Сводовый, акустически очень слабо расчлененный разрез СФК характеризуется субгоризонтальной слоистостью. Этот комплекс, изученный бурением до глубины 5100 м, представлен переслаивающимися рифогенными, органогенными, органогенно-обломочными, детритовыми породами, а также хемогенными разностями нижнего карбона и нижнебашкирскими отложениями, на которых с несогласием залегает глинисто-карбонатная верхнеартинская пачка. По мнению литологов ВолгоградНИПИнефти, наиболее интенсивные процессы биогермообразования происходили в окско-серпуховское время.

Контакт сложно-слоистого СФК северного склона со сводовым резкий, обрывистый или впритык с подошвенным прилеганием слоев. Разрез характеризуется акустической дифференцированностью, динамически слабые отражения (П₂, ) имеют интенсивность 3000 усл. ед., частоту - 20-30 Гц, коэффициент отражения 0,1-0,2.

Контакт клиноформного СФК южного склона со сводовым иной. В верхней части между горизонтами П₁ и наблюдается компенсирующий клин, облекающий по склону сводовый СФК, примыкание слоев кровельное; в нижней части - контакт впритык. Разрез также акустически дифференцирован, динамические параметры близки к таковым СФК северного склона.

Трехмерная коррекция кинематических поправок, математическое моделирование, получение горизонтальных срезов, подсуммирование вертикальных разрезов, создание различных объемных макетов массива Тенгиз позволили улучшить качество информации для отдельных его частей, и в целом достоверность интерпретации. Повышена точность структурных построений по палеозойским горизонтам за счет итеративного изучения скоростей распространения волн, определены пространственные границы СФК, улучшена визуализация результатов (рис. 3 а, б). Вместе с этим, достигнутое качество информации (соотношение энергии сигнал/помеха, разрешенность записи) для подсолевого разреза оказались недостаточными для определения некоторых динамических параметров. Основные причины: сильное искажающее влияние поверхности соли на параметры подсолевых отражений, слабая литологическая, акустическая дифференциация карбонатного разреза свода массива, низкое качество информации, обработанной по схеме четырехкратного прослеживания. Выделение фланговых СФК потребовало разработки и применения специальных видов и программ исследования для выяснения экранирующей значимости этих толщ. Для этого проведен комплексный анализ геолого-геофизических данных.

Изучение петрофизических зависимостей по данным ГИС, с одной стороны, и по лабораторным исследованиям керна и шлама с другой, показало, что склоновые фации среднего карбона имеют избыточную плотность 0,14 г/см³ по сравнению с плотностью карбонатов свода массива. Это подтверждает прогноз двух- и трехмерной интерпретации (см. рис. 2,в и 3, в) гравиметрических данных, который дает избыточную плотность фланговых СФК примерно на 0,2 г/см³ выше плотности сводового СФК.

Ядерно-физические исследования шлама (2500 анализов) и керна также указывают на снижение пористости карбонатов в разрезе склона массива - 3,5-5 % против 6,8-7,4 % для разреза сводовой части массива.

Итеративный подбор расчетного волнового поля по кинематическим и динамическим характеристикам по программе двухмерного математического моделирования показал, что наилучшее совпадение наблюденного и расчетного полей достигается при интервальных скоростях между горизонтами П₁ и П₃в 5 км/с для свода и 5,5 - для флангов. Эта операция позволила также выяснить, что во фланговых СФК находятся слои, характеризующиеся пластовыми скоростями в 4,6-6 км/с и 5,8-6,2 км/с, что говорит о наличии плотных разделов с хорошими экранирующими свойствами. Такой вывод подтверждает скв. 3 - единственная, вскрывшая разрез СФК северного склона. Под артинской пачкой обнаружена стратиграфически наиболее молодая часть подсолевого разреза башкирского возраста, представленная плотными перекристаллизованными известняками. Наличие в разрезе спонголлитов указывает на существование в черемшано-мелекесское время глубоководных условий осадконакопления.

Это позволяет считать фланговые СФК замирающим комплексом, боковым литологическим экраном подсолевого Тенгизского резервуара, верхним экраном которого являются кунгурская соль, а также глинисто-карбонатная верхнеартинская пачка. Минимальная толщина флангового СФК (700 м) установлена в седловине между Тенгизским и Королевским массивами. Боковой литологический экран увеличивает объем Тенгизского резервуара и ресурсы УВ месторождения ниже 5100 м на 40 %.

Таким образом, трехмерная сейсморазведка и привлечение дополнительных средств позволили уточнить структурные построения по месторождению Тенгиз и получить обширную информацию литологической однородности. Решена главная задача пространственного разделения массива на СФК, уточнены геологическая модель, история формирования, перспективы нефтегазоносности, емкость резервуара. Вместе с тем, определились дальнейшие пути улучшения качества сейсмической информации, что необходимо для решения задач прогнозирования геологического разреза. При полевых наблюдениях в солянокупольных условиях Прикаспийской впадины следует использовать 12-кратное профилирование на заполняющей сети, нужно ускорить разработку и внедрение программ замещения солянокупольной толщи, трехмерной коррекции статических и кинематических поправок и трехмерной миграции.

Необходимо шире использовать возможности скважинной геофизики, обязательно проводить комплексную грависейсмическую интерпретацию. Эти предложения реализуются в настоящее время при детальном изучении смежного с Тенгизским Королевского месторождения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грачевский М.М., Шебалдин В.П., Кучерук Е.В. О потенциально нефтегазоносном Северо-Каспийском мегаатолле. // ЭИ ВНИИОЭНГ. Сер. Нефтегаз. геол. и геофиз.- 1978.- № 14.- С. 3-7

2. Федоров Д.Л. Формации и нефтегазоносность подсолевого палеозоя окраинных впадин Европейской платформы. М.: Недра.- 1979.- С. 81-85.

3. Шебалдин В.П., Селенков В. Н., Акимова А. Б. Эффективность геофизических исследований на Южной Эмбе / Нефтегаз. геол. и геофиз,- 1980.- № 8.- С. 32-34.

Рис. 1. Структурно-фациальная схема Южно-Эмбинского прогиба:

1 - граница Прикаспийской впадины; 2 - контур Гурьевского свода; 3 - граница Приморской карбонатной платформы; 4 - рифовые массивы: П - Приморский, К - Королевский, Т - Тенгизский, О - Огайский, СК - Северо-Култукский, Ю - Южный, 5 - граница СФК: 6 - рифового, 7 - глинисто-карбонатного, 8 - глинистого депрессионного. 9 - флишоидного; 10 - береговая линия моря. I - Гурьевский свод, II - Южно-Эмбинский прогиб, III - Северо-Устюртский прогиб

Рис. 2. Геологическая модель по профилю 101 месторождения Тенгиз (а), временной сейсмический разрез (б) и плоскостной разрез (в) по программе "Гравик".

СФК (цифры в кружках) 1 - биогермный слоистый свода, 2 - биогермный слоистый ядра, 3 - слоистый карбонатной платформы, 4 - клиноформный южного склона, 5 - сложно-слоистый основания массива, 6 - горизонтально-слоистый основания массива

Рис 3. Срезы массива Тенгиз: предартинский (а), горизонтальный, сейсмический на времени 2,4 с (б), горизонтальный плотностной на глубине 4200 м (в):

1 - кунгурская соль (плотность 2,16 г/см³), 2 - биогермный комплекс (плотность 2,3-2,4 г/см³ по программе «Масса»), 3 - изогипсы по подошве соли, м, 4 - сложнослоистый СФК северного склона, 5 - клиноформный СФК южного склона