При фациально-циклическом анализе терригенных отложений горных пород

Эффективность разбуривания и эксплуатации нефтегазового месторождения зависит от степени соответствия геологической модели, положенной в основу разработки, фактическому строению залежи. Недооценка фациальных факторов, т. е. отсутствие единой седиментационной модели формирования продуктивных пластов, приводит к бурению «пустых» скважин, нарушает последователь- ность освоения месторождения. Поэтому перспективно нефтегазо- носные отложения должны быть охарактеризованы литологически и режимами осадконакопления.

Детальный фациально-циклический анализ и стратиграфиче- ское расчленение рассматриваемой толщи должны базироваться на описании керна скважин с учетом таких генетических признаков породы, как вещественный состав и примеси, структура, текстура, минеральные включения и органические остатки, мощность слоя, характер контактов и др. с привлечением микропетрографических, спорово-пыльцевых и фаунистических данных [70]. К сожалению, эта информация часто является фрагментарной, дискретной и не характеризует полностью весь разрез скважины по причине недос- таточного количества керна. Поэтому первейшей задачей является геологическая интерпретация данных каротажа, проводимого по всему стволу каждой скважины. Еще большее значение каротаж приобретает при изучении разрезов бескерновых скважин.

Как известно, литологическое расчленение разрезов сква- жин можно проводить по конфигурации каротажных диаграмм

[25, 26, 30, 53]. Зная же литологическую характеристику разреза, можно уже предварительно охарактеризовать его и фациально [56, 68, 70]. Так, постоянство литологического состава, как пра- вило, свидетельствует о неизменности обстановки осадконакоп- ления, а частая смена пород по разрезу указывает на непостоянство палеогеографических и палеотектонических условий седиментации (в частности, на трансгрессивно-регрессивные движения береговой линии). Последующее тщательное сопоставление данных ГИС с ге- нетическими признаками исследуемых отложений, выделение фаций и циклитов разного порядка, их прослеживание по разрезу и на пло- щади с обязательным учетом палеонтологического материала позво- ляют добиться более или менее надежной корреляции разнофациаль- ных отложений, а следовательно, более обоснованно сопоставить и увязать продуктивные песчаные пласты-коллекторы нефти и газа.

Детальный фациально-циклический анализ визейской терриген- ной толщи Пермского Прикамья [75] показал, что циклиты первого порядка (элементарные циклиты) выдерживаются лишь на сравни- тельно небольших расстояниях (1–3 км), в силу чего они обычно те- ряют свое стратиграфическое значение за пределами изучаемого рай- она. Значительно большей выдержанностью по простиранию отли- чаются циклиты второго порядка (мезоциклиты), которые можно эффективно использовать для межрайонной корреляции отложений, построения фациальных и палеогеографических карт. Кроме того, они хорошо сопоставляются со стратиграфическими подразделения- ми, устанавливаемыми по спорово-пыльцевым комплексам: первый (снизу) мезоциклит по объему отвечает радаевскому горизонту уни- фицированной стратиграфической схемы карбона Русской платфор- мы (1990 г.). Второй соответствует нижней, а третий – верхней час- тям бобриковского горизонта. Четвертый мезоциклит равен по объе- му тульскому горизонту.

В составе визейской терригенной толщи Пермского Прикамья ведущая роль принадлежит группе континентальных фаций (К). Значительно меньшее развитие имеют переходные (П) от конти- нентальных к морским и морские (М) фации, причем морские

фации приурочены в основном к верхней (карбонатной) части тульского мезоциклита (рис. 63) [75].

Среди континентальных отложений выделяются аллювиаль- ные (А) и болотные (Б) фации. В свою очередь, аллювиальные фа- ции подразделяются на фации песчаных осадков речных русел (АР) – обычно это светло-серые кварцевые песчаники различной зернистости, и фации песчано-алевритовых осадков поймы (АП) – мелкозернистые алевритистые песчаники, алевролиты и аргилли- ты. Мощность фации АР в депрессионном типе разреза достигает 80–100 м, мощность фации АП не превышает 6 м.

Рис. 63. Фации визейских отложений Пермского Прикамья

Русловые песчаники характеризуются, как правило, высокими емкостно-фильтрационными свойствами и являются потенциальны- ми коллекторами. На диаграммах ГИС они выделяются по отрица- тельным аномалиям ПС и ГК, сужением диаметра скважины на ка- вернограмме и положительным превышением показаний МПЗ над МГЗ. Среди пород фации АП только алевритистые песчаники и не- глинистые алевролиты отличаются повышенными коллекторскими свойствами. Аргиллиты, глинистые и углисто-глинистые песчаники и алевролиты фиксируются на диаграммах ГИС положительными аномалиями ПС и ГК, увеличением диаметра скважины на каверно- грамме, минимальными показаниями электрометодов и НГК.

Среди болотной группы фаций наиболее распространена фа- ция глинисто-алевритовых осадков заболоченной прибрежно-кон- тинентальной равнины (БР), представленная алевролитами раз- личной степени глинистости и алевритистыми аргиллитами. Мощ- ность ее достигает иногда 5 м.

Довольно легко в разрезах выделяется фация углисто-глинис- тых осадков заиливающихся торфяных болот (БЗ), представленная углистыми аргиллитами с многочисленными обуглившимися и хо- рошо сохранившимися фрагментами растений. Мощность фации БЗ не превышает 1 м.

Фация торфяных отложений (БТ) представлена гумусовыми углями. Ее мощность колеблется в широких пределах – от не- скольких сантиметров до 10 и более метров. Глинистые алевроли- ты и аргиллиты болотных фаций хорошо отражаются на диаграм- мах ГИС. Углистые аргиллиты и угли отмечаются высокими пока- заниями на кривых КС. В переходной группе (П) выделяются следующие фации (рис. 63): речных песчаных выносов в прибреж- ную зону моря (ПР), песчаных осадков прибрежных аккумулятив- ных образований (ПП), песчано-алевритовых осадков зоны волно- вой ряби и слабых течений (ПВ), глинисто-алевритовых и кар- бонатных осадков лагун и заливов (ПЛ), глинисто-алевритовых и песчаных осадков приморских озер (ПО).

К фации песчаных осадков прибрежных аккумулятивных об- разований относятся отложения кос, баров, пересыпей и других прибрежных аккумулятивных форм подводного рельефа. Фация сложена мелкозернистыми кварцевыми песчаниками мощностью до 3–5 м, реже больше. Образование осадков фаций ПР и ПП отно- сится к регрессивным фазам седиментации.

Фация речных песчаных выносов представлена обычно кварце- выми песчаниками, залегающими на различных фациях переходной и морской группы. Ее мощность изменяется от 1–2 до 5–10 м.

К фации песчаных осадков прибрежных аккумулятивных об- разований относятся отложения кос, баров, пересыпей и других прибрежных аккумулятивных форм подводного рельефа. Фация сложена мелкозернистыми кварцевыми песчаниками мощностью до 3–5 м, реже больше. Образование осадков фаций ПР и ПП отно- сится к регрессивным фазам седиментации.

Фация песчано-алевритовых осадков зоны волновой ряби и сла- бых течений представлена кварцевыми, глинистыми, нередко угли- стыми алевролитами с ходами илоедов. Мощность фации колеблется от 0,1 до 2–3 м.

Фация глинисто-алевритовых и карбонатных осадков лагун и заливов сложена известковистыми аргиллитами, реже известкови- стыми алевролитами. Характерно присутствие мелких раковин бра- хиопод, пелеципод и гастропод. Иногда описываемая фация бывает представлена известняками с такими же фаунистическими остатками. В целом мощность фации ПЛ варьирует от десятков сантиметров до 2–3 м, редко больше.

Фация глинисто-алевритовых и песчаных осадков примор- ских озер сложена в основном аргиллитами и алевролитами, отли- чающимися тонкой горизонтальной слоистостью и наличием рас- тительных остатков хорошей сохранности. Мощность фации из- меняется в пределах 0,1–3 м.

На диаграммах ГИС пласты песчаников фаций ПР и ПП ха- рактеризуются аналогично песчаникам континентальных фаций. Глинистые алевролиты фации ПВ отмечаются повышенными по-

казаниями ГК по сравнению с неглинистыми алевролитами. Извест- ковистые аргиллиты и алевролиты, в отличие от не известкови- стых, фиксируются повышенными показаниями на кривых КС. Пласты известняков характеризуются аномально повышенными показаниями на диаграмме НГК и номинальным диаметром сква- жины на кавернограмме.

Морские фации (М) включают терригенные и карбонатные отложения нормально-морского мелководного бассейна.

Фация морских терригенных осадков (МТ) представлена обычно известковистыми аргиллитами, реже глинистыми и из- вестковистыми алевролитами с фауной брахиопод, фораминифер, кораллов и криноидей. Мощность фации достигает иногда 1,5–2 м. Фация морских карбонатных осадков (МК) сложена полидет- ритово-шламовыми, водорослево-полидетритовыми, водоросле- выми, коралловыми и фораминиферовыми известняками мощно-

стью 1–3 м, реже больше.

На диаграммах ГИС (ГК, ПС, КВ) отложения фации МТ ха- рактеризуются такими же показаниями, что и напротив пластов аргиллитов и алевролитов других фаций. Изменение конфигура- ции кривых НГК и КС происходит за счет наличия в них известко- вистого цемента. Известняки фации МК на каротажных диаграм- мах уверенно фиксируются аномальными показаниями ГИС, резко отличными от терригенных пластов горных пород.

По вышеизложенной методике были изучены карбонатно-тер- ригенные отложения нижнего карбона по 15 скважинам Долинского месторождения (Шатовская площадь) и по 7 скважинам Чермозской площади. Проведенный анализ информативности геофизических ме- тодов позволил выделить следующие литологические разности по- род: доломит, известняк, известняк глинистый, аргиллит, аргиллит известковистый, аргиллит углистый, аргиллит алевритистый, аргил- лит песчанистый, алевролит, алевролит известковистый, алевролит глинистый, алевролит песчанистый, песчаник проницаемый (коллек- тор), песчаник плотный, песчаник известковистый, песчаник глини- стый, песчаник алевритистый.

Пример отображения каротажными диаграммами заметной литологической изменчивости разреза скв. 297 (Шатовская пло- щадь) представлен на рис. 64. Тульский горизонт отличается вы- держанностью литологического состава. Верхняя часть горизонта сложена глинистыми и чистыми плотными известняками с мало- мощными (до 1,2 м) прослоями аргиллитов. Известняки на диа- граммах ГИС характеризуются номинальным диаметром скважи- ны, повышенными показаниями на кривой ННК-Т и высокими значениями сопротивления на кривой КС. Для глинистых извест- няков характерно увеличение естественной радиоактивности на кривой ГК. Аргиллиты регистрируются на кавернограмме увели- чением диаметра скважины, низкими и средними значениями на кривой НГК и высокими показаниями на диаграмме ГК. На кривой КС наблюдается резкое падение удельного сопротивления.

Нижняя часть тульского горизонта представлена в основном аргиллитами и алевритистыми алевролитами с прослоями песча- ников разной степени проницаемости. Для аргиллитов свойствен- ны такие же показания методов ГИС, как и для глинистых пород карбонатной части горизонта. Следует отметить и низкие показа- ния микропотенциал-зонда (МПЗ) и микроградиент-зонда (МГЗ) против глинистых пород. Для проницаемых песчаников (пластов- коллекторов) характерны положительные приращения показаний МПЗ над МГЗ, низкие значения ГК и наличие глинистой корки на кавернограмме.

Верхняя часть бобриковского горизонта представлена прони- цаемыми песчаными пластами-коллекторами, разделенными мало- мощными прослоями аргиллитов различной степени песчанистости. Нижняя часть сложена сравнительно мощной пачкой аргиллитов.

Радаевский горизонт характеризуется двумя пачками терри- генных отложений: верхней – проницаемые песчаники, и нижней – мощная пачка глинистых пород.

Турнейский ярус представлен известняками и доломитами различной степени заглинизированности и проницаемости.

 

Рис. 64. Пример литологического расчленения, выделения фаций и мезоциклитов по данным ГИС (Шатовская площадь, скв. 297).

Разновидности горных пород: 1 – известняк плотный; 2 – известняк глинистый; 3 – аргиллит; 4 – аргиллит алевритистый; 5 – алевролит известковистый; 6 – алевролит глинистый; 7 – алевролит песчани- стый; 8 – песчаник проницаемый; 9 – песчаник глинистый; 10 – песчаник алевритистый. Фации: 11 – морские; 12 – лагунные; 13 – континен- тальные; 14 – болотные

Полученная литологическая характеристика разреза, допол- ненная генетическими признаками пород, выявленными при опи- сании кернового материала, позволила (с известной степенью ве- роятности) выделить отдельные литогенетические типы и фации. Анализ смены фаций по разрезу дал возможность наметить эле- ментарные циклиты и объединить их в мезоциклиты.

После аналогичной литолого-фациальной и циклической обра- ботки разрезов остальных скважин была построена серия различно ориентированных палеофациальных профильных разрезов, позво- ливших, с одной стороны, уточнить генетическую природу отдель- ных литологических разностей, а с другой стороны – сопоставить и увязать между собой разнофациальные циклиты и мезоциклиты, скоррелировав тем самым и находящиеся в их составе песчаные пласты-коллекторы (рис. 65). Построение таких профилей обязатель- но, поскольку они дают наглядное представление о форме и мощно- сти песчаных тел в разрезе в пределах исследуемой площади.

Рис. 65. Палеогеологический профильный разрез по линии I–I: 1 – известняк; 2 – песчаник мелкозернистый; 3 – песчаник средне-крупнозернистый; 4 – аргиллиты и алевролиты;

5 – стратиграфические границы; 6 – линия стратиграфического перерыва или эрозионного размыва

Не менее важным явилось построение фациальных карт по каждому мезоциклиту, совмещенных с картами равных мощностей песчаников (изопахит), что иллюстрирует рис. 66. Эти карты по- зволили выявить форму и закономерности размещения песчаных пластов в плане (зоны их полного отсутствия, фациального заме- щения и выклинивания), спрогнозировать изменение их мощно- стей между скважинами и возможное направление распростране- ния с учетом их генетической природы.

Выявленные закономерности могут быть использованы для эталонирования данных ГИС по скважинам при построении емко- стно-фильтрационных моделей резервуаров УВ, что позволит бо- лее конкретно и надежно решать задачи оптимального их разбури- вания и последующей эксплуатации.

Рис. 66. Схема распространения песчаников верхней части бобриковского горизонта (III мезоциклита) на Шатовской площади: 1 – зона отсутствия песчаников; 2 – изопахиты; 3 – предполагаемое направление распространения песчаного материала; 4 – скважина

(в числителе – номер, в знаменателе – мощность песчаника)