image

Территория Нефтегаз № 6 2016

Геология

01.06.2016 10:00 Концептуальная геологическая модель продуктивных отложений ярактинского горизонта
Важнейшим этапом трехмерного геологического моделирования является создание концептуальной геологической модели (КГМ), в которой отражаются основные геологические принципы строения залежи. Особенности геологического строения изучаемых отложений должны быть в полной мере учтены при их трехмерном геолого-геофизическом моделировании с целью создания адекватной геомодели изучаемого объекта. Для успешного прогнозирования размеров и форм природного резурвуара углеводородов и построения корректной трехмерной геологической модели необходимо изучение процесса осадконакопления и тектонического развития исследуемого участка (концептуальная модель). Наиболее важными частями концептуальной геологической модели являются седиментационная и тектоническая модели. Именно в таком аспекте понимается концептуальная модель в данной работе. Адекватно построенная седиментационная модель обладает определеннным прогнозным потенциалом, позволяя создать трехмерную геологическую модель даже в условиях ограниченного набора данных при редкой сетке скважин на большей части области продуктивности. Объектом исследований в данной работе является территория Дулисьминского лицензионного участка, в пределах которого открыто одноименное нефтегазоконденсатное месторождение. В работе для исследуемого объекта приведены результаты изучения всего имеющегося кернового материала, данных геофизического исследования скважин (ГИС) и определения на их основе фациальной принадлежности. Результаты литолого-фациального анализа и палеогеографических реконструкций установили условия формирования отложений ярактинского горизонта на территории Дулисьминского лицензионного участка. Разработанная литолого-фациальная модель отложений ярактинского горизонта позволила выявить закономерности развития зон коллекторов существенно разных толщин, геологического строения и качества. Предложенная седиментационная модель использована при создании трехмерной геологической модели ярактинского горизонта.
Ключевые слова: концептуальная геологическая модель, седиментация, керн, гранулометрический анализ, генетические типы отложений.
Ссылка для цитирования: Александров В.М., Белкина В.А., Казанская Д.А. Концептуальная геологическая модель продуктивных отложений ярактинского горизонта // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 6. С. 30–39.
Открыть PDF


30-39-r1.jpgКонцептуальная геологическая модель – приближенное представление о рассматриваемом объекте, в котором увязан весь комплекс накопленных знаний. КГМ отражает представления о стратиграфии, тектонике, седиментации отложений, их морфологии и закономерностях пространственного изменения пород с учетом постседиментационного преобразования [8]. Наиболее важными частями КГМ являются седиментационная и тектоническая модели. Именно в таком аспекте понимается концептуальная модель в данной работе. Трудно переоценить теоретическое и практическое значение КГМ. В настоящее время большое развитие получили методы использования КГМ при построении трехмерных геологических моделей (3D ГМ). Знание седиментационного и тектонического строения в региональном плане позволяет обосновать методику моделирования и тем самым уменьшить число итераций при создании 3D ГМ и добиться наибольшей возможной точности. КГМ позволяет обосновать параметры и типы сеток, настроить параметры алгоритмов моделирования.

Объектом исследований в работе является территория Дулисьминского лицензионного участка (л.у.), в пределах которого открыто одноименное газоконденсатное месторождение. Дулисьминское нефтегазоконденсатное месторождение расположено в Катангском районе Иркутской области, приурочено к южному моноклинальному склону Непско-Ботуобинской антеклизы, открыто в 1980 г. На месторождении 29 из 49 пробуренных скважин продуктивны. По запасам оно оценено как крупное.

В разрезе осадочного чехла выделяются три крупных структурных комплекса: 1) подсолевой; 2) солевой (соленосный); 3) надсолевой. Тектоническое строение данной территории характеризуется несоответствием структурных планов выделяемых осадочных комплексов, проявлениями траппового магматизма, галокинеза и надвиговой тектоники, влиянием палеорельефа фундамента на распределение толщин базальных отложений платформенного чехла, процессами выщелачивания солей инфильтрационными водами и т.д.

На Дулисьминском газоконденсатном месторождении нефтегазоносность выявлена в отложениях венда (пласты I и II ярактинского горизонта), а также в венд-нижнекембрийских отложениях (пласты Б3 и Б5 усть-кутского горизонта). По ярактинскому горизонту нижнемотской подсвиты (V1–2 mt1) была выполнена палеореконструкция обстановок осадконакопления посредством генетической интерпретации условий формирования пород-коллекторов с использованием результатов макро- и микроскопических исследований кернового материала, гранулометрического анализа, структурно-генетического анализа и обработки данных ГИС (по методикам В.С. Муромцева и Л.С. Черновой) [1–4].

Согласно ранее проведенным специальным исследованиям ряда ученых [5, 6],
в начале формирования отложений ярактинского горизонта на данной территории геоморфологически преобладала прибрежная равнина, временами заливавшаяся морем (рис. 1–2). После длительного перерыва, начинающегося с рифейского времени, в пределах территории лицензионного участка на фоне контрастного постледникового рельефа в хаотичном порядке стали формироваться временные пролювиально-делювиальные потоки – палеодолины, эрозионные промоины, являющиеся руслом реки или его подводным продолжением (по англ. терминологии – channel). Характер расположения песчаных пород в плане линейный, слабоизвилистый, их геоморфология типична для отложений, заполняющих русло.

Множество потоков, соединяясь в каналы, формировали мощные конусы выноса, повсеместно разрушающие кору выветривания вплоть до коренных пород фундамента. Они устремлялись в зону крайнего мелководья и перекрывались нижневендской морской трансгрессией, наступающей с юго-востока.

В региональном плане на северо-западе территории Непско-Ботуобинской антеклизы, в зоне таяния ледника формировались преимущественно отложения временных потоков (коллювия и делювия), характеризующиеся низкой степенью сортировки осадочного материала. Они обрамлялись пролювиальной зоной и благодаря временным потокам сгружались в юго-восточную часть антеклизы. Поскольку юго-восточный склон Непско-Ботуобинской антеклизы имел значительный уклон палеорельефа, большая часть сносимого со смежных областей суши обломочного материала переносилась в виде конусов выноса в этом направлении (на территорию Даниловского, Дулисьминского, Ярактинского и Аянского месторождений).

Временные водные потоки несли значительные массы воды и развивали достаточно большие скорости. Вместе с тем потоки осуществляли первичную транспортировку продуктов разрушения различных породных ассоциаций и заполняли пониженные формы рельефа, выравнивая дно бассейна осадконакопления. Локальные выступы фундамента при повышении уровня моря вступали в зону седиментации, в их пределах происходило накопление преимущественно глинистого материала из-за удаленности областей питания и низких гидродинамических режимов.

После уменьшения объема воды скорость потоков уменьшалась, и эрозионные «палеодолины» заполнялись переносимыми осадками. На осаждение обломочного материала серьезное воздействие оказало не только активное формирование пролювиально-делювиальных потоков, но и трангрессивно-регрессионная деятельность морского бассейна, а также проявившиеся тектонические движения разной амплитуды. На юго-востоке территории отложения аллювиальных субфаций и субфаций конусов выноса распространялись повсеместно, но длительная морская трансгрессия со временем перекрыла их значительными по мощности алеврито-глинистыми отложениями, чередующимися с карбонатными и сульфатными прослоями мелководного шельфа, на береговом склоне – с распространенными на нем конусами выноса. К началу поздненепского времени территория Дулисьминского лицензионного участка была полностью занята наступающей трансгрессией.

К настоящему моменту времени накопился значительный фактический материал, анализ которого позволяет вплотную приблизиться к созданию детальной концептуальной (генетической) модели отложений ярактинского горизонта в пределах Дулисьминского лицензионного участка. Эти особенности геологического строения изучаемых отложений должны быть в полной мере учтены при их трехмерном геолого-
геофизическом моделировании с целью создания адекватной геомодели изучаемого геообъекта.

Литофациальный анализ отложений ярактинского горизонта

Вариации толщин, литологического состава и структурно-текстурных особенностей продуктивных отложений ярактинского горизонта являются следствием комплексных изменений условий осадконакопления, динамической активности среды седиментации и колебательных движений уровня моря (рис. 3).

Палеогеографически накопление осадков ярактинского горизонта происходило в условиях мелкого шельфа и прибрежной равнины, временами заливавшейся морем. Основным источником сноса обломочного материала были внутренние районы Сибирской платформы, а также локальные выступы гетерогенного фундамента.

После формирования существенно песчаных отложений ярактинского горизонта на всей территории Дулисьминского участка вследствие трансгрессии моря установилась морская обстановка осадконакопления, которая способствовала формированию перекрывающей глинистой пачки.

По особенностям условий формирования отложений ярактинского горизонта изучаемую территорию можно разделить на три основные генетические зоны, которые можно идентифицировать географически как западную (более континентального генезиса), центральную (переходную) и восточную (более мористую). В этих зонах развитие процессов осадконакопления происходило по разным природным сценариям и имело различные последствия. Так, например, в центральной зоне седиментация происходила наиболее вероятно в флювиально-дельтовых условиях, т.к. наблюдается специфический тренд изменения диаграмм радио-
активного каротажа (РК).

Анализ структурной карты по кровле фундамента показал, что западная часть исследуемого участка была несколько приподнята относительно центральной части, поэтому весь осадочный материал, переносимый водными потоками, осаждался и накапливался в центральной палеовпадине.

30-39-r2.jpgАктивная гидродинамика среды, постепенно наступающая в результате южной (юго-восточной) трансгрессии моря, перерабатывала накопившийся обломочный материал до средне-
мелкозернистых фракций.

В центральной части изучаемой территории (район скважин № 191, 25, 33, 15 и 4) фиксируется рельефно выраженный выступ фундамента амплитудой около 15–20 м. Этот выступ послужил не только препятствием для переноса с северо-запада обломочного материала в восточную часть участка, но также сам стал объектом для сноса новых порций осадков. В результате сформировался мощный конус выноса общей толщиной более 33 м (рис. 4).

Таким образом, центральная часть исследуемого участка представляла собой зону развития отложений переходных субфаций (возможно, рукавов авандельты). Об этом свидетельствует повсеместный контакт песчаников с породами фундамента, что говорит об их глубоком врезании в подстилающие отложения коры выветривания. Это позволяет выделить здесь эрозионные промоины, являющиеся руслами временных водотоков.

Результаты гранулометрического анализа по 106 образцам керна ярактинского горизонта (скв. № 1801PL, 308, 105PL и 201PL, рисунок 5) и материалы ГИС (формы диаграмм ГК и НГК) позволяют отнести центральную часть Дулисьминского участка к осадкам пляжевых отмелей, конечной надводной и начальной подводной дельтовой равнины, а также дельтового склона. По диаграмме К.К. Гостинцева можно сделать вывод, что формирование отложений в районе скв. № 201 и 105 происходило только в I и II фациальных обстановках.

Формирование отложений происходило в условиях сложной гидродинамики среды при постоянном совместном влиянии моря и суши. Этому типу субфаций свойственны резкие переходы в кровле и подошве на контакте «песчаник – глина». Отложения характеризуются большой и выдержанной толщиной (до 30 м). Песчаники в основном хорошо отсортированные. По текстурным особенностям обладают массивной горизонтально-прерывистой, горизонтально-параллельной, реже – косой наклонно-пологой слоистостью (рис. 7). В скважинах, расположенных в этой зоне, по данным ГИС, выделяются мощные песчаные породы-коллекторы (до 25 м). Схематично геологическое строение этого района представлено на рисунке 6.

Западная зона месторождения являлась зоной постоянного сноса обломочного материала с центральной части Непско-Ботуобинской антеклизы. Данный участок в большей степени тяготеет к развитию континентальных субфаций отложений (пролювиально-русловые субфации). По данным ГИС и исследований керна, наблюдается увеличение толщины прослоев глинисто-алевролитового материала и уменьшение песчано-гравийных и песчаных разностей. В местах, где профильные сечения представляли собой линзовидные тела с выпуклой нижней и почти горизонтальной верхней границей, заполненной терригенным материалом, формировались породы-коллекторы [7].

В областях, изолированных от водных потоков, а также на участках образования небольших лагун формирование продуктивных пластов не происходило. Так, в скважинах № 206М, 48М и 3М фиксируются минимальные толщины песчано-алевритовых прослоев (рис. 8).

Исключение составляет юго-западная часть изучаемой территории. В скважинах № 1М и 45М обнаружена линзообразная газоконденсатная залежь. Породы-коллекторы представлены неравномерным переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов. Песчанки разнозернистые (от мелко- до средне-крупнозернистых). Аргиллиты зеленые, зеленовато-серые. Снизу вверх по скважинам размеры гранулометрических фракций уменьшаются. Залежь образовалась в периферийной зоне. На условия осадконакопления влияли подводные ослабленные потоки (в виде конусов выноса), несущие обломочный материал, и периодически наступающая с юго-востока морская трансгрессия.

30-39-r3.jpgВосточная часть исследуемой площади по кровле фундамента имеет минимальные абсолютные отметки. В пределах этого участка главную роль в формировании отложений играла деятельность морских вод. Ярактинский продуктивный горизонт на данной территории имеет несколько иное строение.

По условиям и особенностям формирования, а также текстурно-структурным признакам пород здесь выделяются два песчаных пласта, разделенных глинисто-аргиллитовой перемычкой толщиной до 15 м. Снизу вверх пласты проиндексированы соответственно как пласт II и пласт I.

Нижний пласт II представлен песчаниками мелко-среднезернистыми, вплоть до гравелитистых грубозернистых кварц-полевошпатовых, реже кварцевых. В приподошвенной части пласта количество гравийного материала зафиксировано в большем количестве. Снизу вверх объем глинисто-алевролитовых прослоев увеличивается, что говорит о постепенном погружении участка и повышении уровня моря.

Глинистая перемычка формировалась в условиях глубоководного шельфа и представлена аргиллитами, от зеленовато-серых до черных, слабослюдистых, пиритизированных. Зеленоватая окраска пород объясняется тем, что осадки формировались в восстановительных условиях (рис. 9).

Верхний пласт I формировался во время отступления береговой линии в зоне мелководно-морского шельфа. Снос обломочного материала осуществлялся с северо-западной части территории. Породы-коллекторы представлены песчаниками серыми с преобладанием мелко-среднезернистой фракции. Песчаники плотные, крепкие с горизонтальной, полого-косонаправленной слоистостью, выполненной аргилито-
алевролитовыми разностями.

Согласно структурной карте фундамента, вся территория представляла собой моноклиналь, погружающуюся в южном направлении. В результате этого на севере восточного участка в районе скважин № 36 и 27 образовалась территория с застойными условиями, близкими к лагунным. Это подтверждается присутствием в керне мощных прослоев аргиллитов пиритизированных зеленовато-серого цвета, вплоть до черного, с горизонтальной-слабонаклонной слоистостью.

Результаты ретроспективной палеореконструкции условий формирования отложений ярактинского горизонта на территории Дулисьминского лицензионного участка показаны на рисунке 10. Зональная карта общих толщин ярактинского горизонта представлена на рисунке 11.

С целью более детального литофациального анализа были рассмотрены типы диаграмм РК (ГК, НГК) в интервале отложений ярактинского горизонта.
В процессе анализа данных ГИС выделено несколько характерных типов осадочных субфаций.

К первому типу относятся скважины № 34, 605, 604PL, 308, 306, 307, 409, 10, 401PL и 6, характеризующиеся минимальными значениями диаграмм ГК с незначительными отклонениями от вертикальной боковой линии, что соответствует преимущественно песчаным отложениям с низким содержанием глинистых примесей.

В морфологическом плане область развития первого типа приурочена к палеовпадине фундамента в восточной части площади исследования (толщины ярактинского горизонта более 20 м).
В период формирования отложений ярактинского горизонта временные потоки, сносимые с западной палеосуши, переносили значительное количество продуктов разрушения горных пород, которые в первую очередь заполняли песчано-алевролитистым материалом пониженные формы рельефа и прилегающие территории, формируя конусы выноса.

В образцах керна рассматриваемого интервала скважин № 6 и 34 встречаются гравийные зерна и галька средней окатанности, что свидетельствует о небольшой удаленности области питания и пологих склонах, по которым происходило движение временных потоков. По результатам исследований В.С. Муромцева [1], отложения данного типа образуются в краевых зонах медленно развивающихся древних платформ.

Отсутствие в разрезе первого типа выраженных глинистых пропластков, возможно, обусловлено тем, что в пределах пониженного участка рельефа происходило осаждение более крупнозернистого материала, а тонкодисперсные осадки во взвешенном состоянии транспортировались течениями на большие расстояния.

30-39-r4.jpgОбласть развития фаций характеризуется увеличенными эффективными толщинами ярактинского горизонта(> 20 м) и высокими значениями коэффициентов песчанистости (> 0,8 д.ед.) и средневзвешенной пористости (13–19%). К данной категории литофаций также можно отнести разрезы скважин 4 и 903 пилот 2, характеризующихся высокими значениями коэффициента песчанистости и пробуренных на склонах палеовозвышенностей.

Ко второму типу субфаций относятся разрезы скважин 107, 105PL, 110PL, 17, 26, 2, 7, 209бис, 210, 201PL, 208, 207, 405PL и 301PL, для которых характерны преимущественно низкие значения и изрезанная форма диаграммы ГК в верхней части интервала, что соответствует песчаным отложениям с несколькими прослоями алевролитов и глин толщиной 1–3 м.

Область распространения литофаций данного типа охватывает центральную и северную части исследуемой территории, которая в палеоморфологическом плане занимала промежуточное положение между впадиной и повышенными участками рельефа фундамента.

В период действия временных потоков и обильного привноса осадочного материала песчано-алевролитистые осадки откладывались на большей территории участка. Ближе к окончанию формирования ярактинского горизонта территория испытывала дефицит в осадочном материале, возможно, из-за повышения уровня моря и увеличения расстояния до области питания, что привело к осаждению крупнозернистых фракций в пониженных участках рельефа и более тонкодисперсных осадков на пологих бортах впадин. Этой причиной объясняется изрезанная форма диаграммы гамма-каротажа в верхней части интервала, связанная с присутствием в разрезе глинистых и алевролитистых пропластков.

Область развития второго литотипа ярактинского горизонта характеризуется эффективными толщинами 12–18 м
и значениями коэффициентов песчанистости 0,60–0,80 д.ед.

К третьему типу относятся скважины 901PL, 906, 907, 801PL, 903PL1, 106 и 903PL3, характеризующиеся сильно изрезанной формой диаграммы ГК в интервале ярактинского горизонта, характерной для отложений, представленных переслаиванием песчаных и глинисто-алевролитистых пропластков толщиной 2–6 и 1–3 м соответственно.

В геоморфологическом плане третий тип осадков приурочен к северо-восточной переклинали палеоподнятия в юго-западной части площади. Указанный участок в период накопления отложений ярактинского горизонта занимал более высокое гипсометрическое положение, и обломочный материал, переносимый временными потоками, накапливался в его пределах в меньшем количестве, чем в понижениях рельефа. При повышении уровня моря в зоне седиментации оказывался локальный выступ фундамента, в пределах которого происходило накопление преимущественно глинистых осадков.30-39-r5.jpg

Отложения третьего типа характеризуются низкими значениями коэффициента песчанистости (0,16–0,60 д.ед.) и сокращенными толщинами пород-коллекторов ярактинского горизонта(< 10 м).

Концептуальная модель отложений ярактинского горизонта учтена при его трехмерном геологическом моделировании (фрагмент 3D-модели показан на рисунке 12). Следует отметить сложное гетерогенное геологическое строение изучаемой территории, определившее нефтегазоносность Дулисьминского лицензионного участка.

30-39-r6.jpg

30-39-r7.jpg

30-39-r8.jpg

30-39-r9.jpg

30-39-r10.jpg

30-39-r11.jpg

30-39-r12.jpg



← Назад к списку


im - научные статьи.