|
© Н.М. Белкин, В.И. Ибраев, И.М. Кос, 2002 |
ПРОГНОЗ НАПРЯЖЕННОГО состояния ВЕРХНЕЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ СУРГУТСКОГО СВОДА ПО КОМПЛЕКСУ ГИС-СЕЙСМОРАЗВЕДКА
Н.М. Белкин, В.И. Ибраев (ОАО “Тюменнефтегеофизика”), И.М. Кос (ОАО “Сургутнефтегаз”)
При поисках и разведке месторождений УВ актуальной геологической задачей является проблема прогноза напряженного состояния горных пород и, в частности, прогноза зон аномально высоких пластовых и поровых давлений (АВПД и АВПоД) до стадии бурения. Пластовое давление характеризует давление пластов-коллекторов, т.е. в порах песчаника, а поровое давление - пластов-неколлекторов, т.е. в порах глин. Принятое условно превышение пластового или порового давления в 1,3 раза над гидростатическим считается аномальным, а сама величина носит название коэффициента аномальности (Ка). На площади исследований граничное значение Ка принято равным 1,2. Методики, направленные на решение задачи прогноза зон АВПД и АВПоД до стадии бурения, предусматривают привлечение материалов сейсморазведки и результатов ГИС в параметрических и поисковых скважинах на соседних площадях, если таковые отсутствуют на площади исследований. Методы оценки и прогнозирования зон АВПД и АВПоД основаны на изучении закономерного изменения свойств пород при их уплотнении в процессе осадконакопления. Оценочные параметры при этом определяются относительно свойств глин в условиях нормального уплотнения с глубиной.
Основополагающим для всех методов расчета аномального давления и Ка является принцип эквивалентности глубин. Различие заключается в структуре расчета внутри поровых давлений и способе определения эквивалентных глубин. Так, методика эквивалентных глубин относится к графическому способу, а методики линии нормального уплотнения и компрессионной кривой - к аналитическому способу.
В компьютерных технологиях, ориентированных на прогноз зон АВПД, реализованы аналитические способы. Для прогноза зон АВПД (АВПоД) по сейсмическим данным анализируются кинематические (интервальные скорости) и динамические параметры, а по данным геофизических исследований скважин - материалы акустического каротажа и электрометрии. Более подробно методические и технологические аспекты представлены в работах A. Г. Авербуха, К.А. Аникиева, Б.Л. Александрова, В.М. Добрынина, А.А. Карцева, В.С. Мелик-Пашаева, А. Митчелла, Ж.П. Муше, И.И. Нестерова, B. А. Серебрякова, У. Фертля, ученых из ЗапСибНИИгеофизики и других исследователей.
В общем случае модель формирования зоны АВПД предполагает наличие в геологическом разрезе замкнутой системы, препятствующей оттоку флюида из порового пространства, когда деформация скелета породы сопровождается передачей нагрузки на флюид. Деформация скелета породы происходит за счет как геостатического уплотнения, так и структурно-тектонического фактора.
Рассмотрим без выкладок соотношение, устанавливающее связь скорости продольной волны (Vp) и порового давления (Vпор):
где Рг - горное давление; Кп - пористость; rп - плотность пород.
С увеличением нагрузки скорость продольной волны возрастает, а с увеличением пористости и порового давления - снижается.
Снижению скорости распространения продольных волн способствует также нарушение консолидированности горных пород в зонах дислокаций напряжений (трещинные коллекторы). Выражение Рпор /rп из формулы (1) определяет динамику продольных волн и величину относительного поглощения. Наличие флюидоупора (покрышки) над зоной АВПД способствует резкому перепаду волновых сопротивлений (Vprn), что непременно отображается в динамике волнового поля.
Исследование характера изменения отмеченных параметров для терригенных отложений в зависимости от условий среды необходимо при определении скоростных и динамических свойств геологического разреза. Для проведения такого рода исследований используют специально ориентированный граф обработки данных сейсморазведки и результатов ГИС. В зависимости от используемых обрабатывающих систем и программно-алгоритмических комплексов граф может включать различные процедуры, но последовательность этапов при этом должна быть сохранена.
Для решения задачи прогноза зон АВПД (АВПоД) в верхнеюрских отложениях одного из месторождений западного склона Сургутского свода были рассчитаны интервальные скорости (Vинт). Расчет Vинт выполнялся с использованием комплекса VELINK, позволяющего осуществлять прецизионную (сверхточную) обработку сейсмических данных. Ввиду небольших толщин (20-30 м) исследуемого объекта расчет проводился в узком временном окне (60 мс), т.е. в пределах одной фазы.
Расчет динамических атрибутов сейсмического волнового поля был выполнен на основе гильберт-преобразования временных разрезов, полученных по стандартной методике, но с сохранением динамики. На основе анализа результатов преобразований по эталонным профилям из 23 параметров в качестве информативных выбраны четыре:
мгновенная амплитуда (Амгн);
интервальная энергия (Eинт);
мгновенная частота (Fмгн);
мгновенная фаза (Фмгн).
Параллельно проводилась обработка результатов геофизических исследований по 30 скважинам в системе АРМ ГИС с последующим расчетом Ка пласта с использованием пакета прикладных программ (ППП) АВПД. Для оценки достоверности расчетных значений Ка построена зависимость между Ка по имеющимся измеренным значениям давлений и Ка по рассчитанным значениям по ГИС. Полученный предельный коэффициент корреляции 0,965 свидетельствует о высокой достоверности расчетных значений Ка по ГИС и возможности их использования для последующего анализа с сейсмическими данными.
Для определения составляющих функции комплексного параметра построены зависимости между Vинт, Амгн, Еинт, Fмгн, Фмгн, гипсометрическим уровнем кровли исследуемого объекта и Ка. Как отмечалось, нижний уровень превышения пластового давления над гидростатическим для площади исследований принят равным 1,2. Скважины, в которых значения Ка превышают 1,2, отнесены к первой группе, а скважины, в которых Ка ниже этого уровня, - к второй группе. При полиномиальной зависимости коэффициент корреляции Vинт с Ка для первой и второй групп скважин составляет 0,83 (рис. 1, В, Г). Зависимость между Ка и абсолютной отметкой (Н) - полиномиальная для первой группы скважин, коэффициент корреляции составляет 0,75 (см. рис. 1, А). Для второй группы скважин зависимость Ка от Н - линейная, коэффициент корреляции равен 0,89 (см. рис. 1, Б). Коэффициент корреляции между Fмгн и Ка составляет 0,84. По остальным выбранным динамическим параметрам в площадном варианте корреляционные связи отсутствуют.
В качестве составляющих комплексного параметра определены Vинт, Fмгн и гипсометрия кровли отражающего горизонта. Современные технологические средства позволяют не выделять в отдельный этап свертку и построение схемы распределения комплексного параметра. Схема распределения комплексного параметра на уровне grid файла пересчитана в прогнозную схему распределения Ка по площади исследований через разрывную функцию (рис. 2). При интерпретации полученная схема распределения Ка сопоставлялась со схемами распределения одиночных параметров.
Фоновые значения Ка составляют 1,0-1,2, повышенные >1,2. На общем фоне ярко выражены пять аномальных участков. Первый и второй приурочены к узкому тектоническому блоку в районе скв. 4034, имеют небольшие размеры (5 и 3 км2) и характеризуются одинаковыми структурно-тектоническими условиями. Третий и четвертый расположены в центральной части площади вдоль оси структурного вала и приурочены к выделенным аномалиям динамических параметров и тектонически напряженным зонам.
Положение в плане этих участков практически совпадает со структурным планом, они соответствуют северному и южному куполам структуры. Северный участок имеет сложную, вытянутую в меридиональном направлении форму с несколькими локальными максимумами Ка до 1,7, его размеры составляют 14x5 км. Южный участок практически прямоугольной формы, вытянут в северо-восточном направлении, его размер 3,5x5,0 км, локальный максимум Ка до 1,65 расположен в западной части.
Пятый участок находится на востоке исследуемой площади, выходя за ее границы, и соответствует аномальному понижению Fмгн в районе окончания 12-го и 13-го профилей. Поэтому данный участок по отмеченным выше причинам не рассматривается.
Проведенные исследования доказывают возможность решения задач по прогнозу напряженного состояния терригенных отложений с привлечением сейсморазведочных данных и материалов ГИС. Полученные результаты позволяют определить до стадии бурения, во сколько раз пластовое (поровое) давление превышает гидростатическое в любой точке исследуемой площади, Такие определения позволяют выбрать оптимальную плотность бурового раствора для вскрытия пласта на равновесии и исключить возможные осложнения. Сопоставление полученных результатов с результатами ранее проведенных работ по гидравлическому разрыву пласта (ГРП) доказывает с высокой степенью достоверности, что проведение работ по ГРП в скважинах с малым дебитом высокоэффективно именно в закартированных зонах с повышенными значениями Ка (> 1,3).
The article presents a procedure of determining abnormality factor Ka of formation pressure by well logging data and relationships between Ka and different seismic parameters (attributes) and hypsometric top level of the studied object according which a scheme of l&a distribution within the study area is then constructed.
An example of this task solution for the Upper Jurassic formation of one out of West slope fields of Surgut arch is given. It is shown for which purposes the results of such studies could be used.
Рис. 1. ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТИ Ка ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ ОТ АБСОЛЮТНОЙ ОТМЕТКИ КРОВЛИ (А, Б) И ИНТЕРВАЛЬНОЙ СКОРОСТИ (В, Г)
Рис. 2. СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Ка ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ ПО ПЛОЩАДИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1 - изогипсы по отражающему горизонту Б, м; 2 - предполагаемые тектонические нарушения; 3 - профили; 4 - разведочные скважины (числитель - номер, знаменатель - Ка)