Геологический анализ нефтяных залежей кристаллического фундамента Паннонского бассейна (на примере месторождения Майдан Дубоко)
Е.С. Милей, «НИС-Нафтагаз», М.А. Тугарова, Б.В. Белозеров, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»), М.А. Пилипенко, «НИС-Нафтагаз»
Cовременный этап прогнозирования нефтегазоносности недр характеризуется существенным усложнением геологического строения изучаемых объектов. Все больший интерес представляют месторождения углеводородов, приуроченные к кристаллическим породам фундамента. Это обусловлено общемировыми тенденциями снижения прироста запасов нефти и газа, а также уменьшением эффективности нефтегазопоисковых работ, ориентированных на традиционные объекты. К настоящему времени скопления и притоки нефти и газа промышленного значения, связанные с породами фундамента, установлены в осадочных бассейнах различного типа практически на всех континентах. Промышленная нефтегазоносность выявлена в фундаменте 54 нефтегазоносных бассейнов мира – это более 450 месторождений углеводородов [1–3]. Паннонский бассейн (Сербия) с разновозрастным фундаментом отличается наибольшим числом таких месторождений в Европе.
Большинство выявленных залежей относится к верхней части фундамента, чаще к элювию, образованному по кристаллическим породам, а также к пластам, сложенным продуктами переотложения коры выветривания. Очень редко решается проблема разделения пачек неизмененных кристаллических пород фундамента, элювия и продуктов его переотложения и тем более идентификации тектонических брекчий на фоне грубообломочных «нормально осадочных» пород. Это в первую очередь объясняется сложностью их дифференциации геофизическими методами, во вторую – частым отсутствием представительного керна, возможности его тщательного анализа и генетической интерпретации.
Четкий алгоритм построения геологических моделей для подобного типа месторождений отсутствует, а стандартные приемы геологического анализа не дают удовлетворительных результатов. На примере месторождения Майдан Дубоко, расположенного на севере Сербии на границе с Румынией и характеризующегося наличием сложнопостроенных залежей в разрезе метаморфизованных пород, рассмотрен опыт построения геологической модели для выделения в разрезе продуктивных интервалов, поиска перспективных для бурения участков и оценки запасов.
Геологический разрез изучаемой территории представлен протерозой-палеозойскими, мезозойскими и кайнозойскими отложениями. Возраст метаморфических пород, на которых залегает мезозой-кайнозойский осадочный чехол, достоверно не определен. При сопоставлении с аналогичными отложениями других прилегающих территорий (Венгрия, Румыния, Хорватия) и с учетом современного понимания геотектоники Паннонского бассейна эти породы относят к палеозою [4]. В пределах участка Майдан мезозойские породы отсутствуют, а на метаморфических отложениях палеозоя залегают отложения кайнозойского осадочного чехла (неоген-четвертичные).
Месторождение Майдан Дубоко представлено двумя залежами: снизу вверх по разрезу нефтяной и газоконденсатной. Глубина залегания залежей составляет 3430–3530 м. Коллектор сложен палеозойскими метаморфизованными породами, покрышкой служат миоценовые мергели. Именно интервал палеозойских пород с перекрывающими их мергелями является перспективным для поиска углеводородов. Однако оценка петрофизических свойств пород затруднена, поскольку на глубине более 3000 м возникают технологические сложности (аварийные выбросы, прихваты приборов и др.), затрудняющие запись каротажа и использование специальных методов геофизических исследований скважин (ГИС). На точность оценки фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пластов негативно влияют и экстремальные условия в стволе скважины: очень большая плотность бурового раствора (1,87 г/см3) и высокая пластовая температура (выше 160 °С).
Первоначально геологические представления о строении палеозойского разреза сводились к очень упрощенной структурной модели с небольшим числом разломов и отсутствием флюидных контактов. Описание пород ограничивалось разделением на брекчевидные и метаморфизированные породы, в основном относящиеся к зеленосланцевой метаморфической фации. Используемая на тот момент модель залежи [5] не объясняла различные притоки к скважинам в разных частях месторождения, не позволяла решать ряд проблем, касающихся проведения геолого-технических мероприятий, включая планирование бурения новых скважин. Отмеченные факторы требовали переинтерпретации данных, начиная с детального анализа керна и корреляции разрезов скважин. Принятая в настоящее время модель основана на компенсировании данных ГИС и типизации пород керна.
Принципы типизации и корреляции пород
Для разреза метаморфизованных пород фундамента по данным геофизических исследований 10 скважин не удалось выявить устойчивые реперы и характерные формы для скважинной корреляции объектов, поэтому был применен следующий алгоритм типизации и корреляции пород.
1. Выбраны скважины первого порядка с полным описанием керна (скв. DX-1). Определен подход к типизации пород на основании комплексирования геофизических параметров и вещественно-структурных характеристик пород.
2. Для скважин второго порядка без информации по керну (скв. X-3, X-4) выполнена корреляция по результатам ГИС по аналогии с ближайшими скважинами первого порядка.
3. По скважине третьего порядка (скв. М-1) имеются только данные ограниченного комплекса ГИС. Корреляция выполнена по результатам ГИС по аналогии с ближайшими скважинами первого порядка без детализации.
При дифференциации пород керна соблюдались следующие требования к выделяемым макротипам:
– надежное визуальное распознавание по вещественным и генетическим признакам;
– корреляция с геофизическими параметрами;
– оптимально достаточная представительность для последующего моделирования.
Так, в керне скв. DX-1 были выделены четыре основных макротипа, условно обозначенные как кристаллический сланец, кора выветривания, конглобрекчия и доманикит. Матрица типизации керна включала название породы, основные вещественные, структурные и текстурные признаки, характеристику пустотного пространства (тип пористости и трещиноватости), характер нефтенасыщения. В таблице приведен пример полной матрицы типизации керна по скважине.
Впоследствии сопоставлялось интегрированное описание каждого макротипа пород на основании анализа керна шести скважин. Метаморфические породы фундамента – кристаллические сланцы – относятся к зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фациям метаморфизма. Это очень плотные кристаллические породы от светло-зеленых до зелено-черных. По напластованию развиты серицит и мусковит, придающие породам шелковистый блеск, проявляются линзы кварца. В кровле сланцев фиксируются многочисленные затухающие, преимущественно субвертикальные трещины, часто залеченные кальцитом – признаки коры выветривания. Прослежены переходы от трещиноватых к дезинтегрированным породам. По структуре последние могут быть отнесены к брекчиям, генетически представляют собой физический элювий – неперемещенные продукты коры выветривания. Иногда в породах разрезов фиксируются признаки близкого переотложения продуктов выветривания. Такие породы сложены преимущественно угловатыми, реже окатанными обломками размером до первых сантиметров, реже до 10–20 см. Состав обломков соответствует залегающим ниже породам. Все описанные породы от зоны гипергенной трещиноватости до близко переотложенных грубообломочных пород отнесены к коре выветривания.
Кроме того, в керне выделены конглобрекчии тектонического происхождения. Породы сложены преимущественно угловатыми или линзовидными обломками пород разного размера, между которыми находится небольшое количество мелкораздробленного материала этих же пород. Размер обломков изменяется от 0,5 до 5–8 см, средний размер – 1,5–2 см. Структура пород брекчиевая, текстура беспорядочная. Обломки часто рассечены прямолинейными трещинами, по которым часто развиваются кальцит и, как следствие, последующий вторичный процесс – выщелачивание с образованием каверн. Доманикитами названы черные битуминозные глинисто-карбонатные породы (рис. 1).
Рис. 1. Характеристика вертикальной неоднородности пород на основании их выделенных макротипов
Для пород фундамента преобладающим типом пустотного пространства являются открытые трещины и каверны выщелачивания, развитые по вторичному кальциту, залечивающему трещины и микротрещины. Для переотложенных конглобрекчий характерны тонкие трещины, окаймляющие зерна, – результат перекристаллизации цемента пород, иногда фиксируется реликтовая межзерновая пористость. Наиболее сложным типом пустотно-емкостного пространства являются тектонические брекчии, в них может наблюдаться до трех систем трещин, в том числе секущих обломки пород. На пересечении трещин образуются псевдокаверны – зоны микротектонического дробления, иногда проявляется выщелачивание по вторичному кальциту.
Весь интервал исследования от кристаллических сланцев до доманикитов представляется перспективным для выявления углеводородов, поскольку практически в каждом интервале присутствуют признаки насыщения (битумонасыщение матрикса, битум по стенкам трещин). Однако тип коллектора, пустотного пространства и трещиноватость, определенные по данным анализа керна, варьируются. В результате вещественно-генетической типизации пород фундамента и перекрывающих их отложений была прослежена вертикальная неоднородность разреза, которая позволила объяснить различия ФЕС пластов.
Интеграция результатов анализа керна в геологическую модель
Данные вещественно-структурного анализа перенесены в программный пакет PETREL в виде дискретных интервалов с цветовым кмоадкормотипов пород.
На основании этого выделены границы смены пород, определены пять объектов, соответствующих макротипам. На основе выбранного подхода к корреляции после выделения границ по скважинам первого порядка (с керновыми данными) определен для каждой границы характер кривых каротажа и проведены границы объектов в скважинах второго порядка. Скважины третьего порядка коррелировались как наименее уверенные, однако они не были исключены из анализа при определении границ объектов.
Строение нижнего объекта – коренных пород фундамента – оказалось наиболее сложным и разнообразным с точки зрения вещественно-структурного анализа. При нанесении состава пород на карту с учетом положения скважин и тектонических нарушений, выделенных по данным сейсморазведки, для каждого объекта прослеживалось распределение по латерали. Латеральная дифференциация пластов пород подтвердила наличие нескольких тектонических блоков на исследуемом участке. В западных блоках преобладают кристаллические зелено-черные породы, в восточных – более сложная комбинация по составу: серицитовые, амфиболовые кристаллические сланцы, черные очень плотные амфиболмусковит-кварцевые кристаллические породы (рис. 2). Разломы, выделенные по данным сейсморазведки, имеют северо-западное простирание и разделяют месторождение на несколько блоков.
Рис. 2. Латеральная неоднородность строения пород фундамента
Северные блоки аналогичны по составу породам фундамента, юго-западная часть отличается большим разнообразием: от зеленосланцевой до эпидот-амфиболитовой фаций.
Анализ геологической информации позволил предположить, что изучаемая территория находилась в сдвиговой зоне, основной разлом, проходящий в районе скв. X-2, относится к типу strike-slip. Подтверждено, что для объекта «брекчия» данный разлом является границей деления на брекчию коры выветривания и тектоническую брекчию (рис. 3, 4). По региональным данным изучаемая площадь относится к системе Сегединской впадины. Месторождение Майдан Дубоко расположено в сдвиговой зоне с сопутствующими листрическими разломами. По региональным данным основное направление ориентации разломов северо-западное.
Рис. 3. Выделение разлома strike-slip, деление брекчии на два типа по латерали
При интеграции результатов сейсморазведки и вещественно-генетического анализа керна предложена модель формирования отложений среднего интервала пород фундамента с учетом грубообломочных пород разного генетического происхождения: брекчий тектонической и гипергенной эрозионной. Восточный блок – зона активной тектоники, где происходили сдвиговые деформации, которые привели к растрескиванию пород фундамента. Блок сложен породами, определенными как тектоническая брекчия. Западный тектонический блок – структурно приподнятый, поэтому древние выходы пород подвергались выветриванию, следы которого фиксируются в керне в виде зон гипергенной трещиноватости и физического элювия (брекчия коры выветривания) – дезинтегрированными обломками метаморфических пород, иногда присутствуют продукты близкого перемещения коры выветривания, представленные брекчиями и конгломератами.
Рис. 4. Различие генетической природы грубообломочных пород в разных тектонических блоках
В результате детального вещественно-структурного анализа керна, интеграции данных сейсморазведки и скважинных построена геологическая модель, отражающая гетерогенный состав пород и, как следствие, их различные ФЕС (рис. 5). На основе комплексирования сейсмических и керновых данных месторождение удалось обоснованно разделить на блоки.
Рис. 5. Геологический разрез – результат детализации строения месторождения
Выводы
1. Впервые для сложнопостроенного месторождения Майдан Дубоко с использованием керновых данных и результатов ГИС была обоснована геологическая модель с выделением залежей в разных тектонических блоках.
2. Разработанная типизация пород применима для 3D моделирования в одном из наиболее сложных интервалов разреза – в зоне контакта пород кристаллического фундамента и осадочного чехла. Модель адекватно объясняет вариации результатов испытаний пластов и способствует повышению достоверности при оценке запасов.
3. Рассмотренная блоковая модель месторождения используется для планирования бурения новых скважин и геологического анализа соседних залежей. Представленный алгоритм анализа пород фундамента применяется для работы на смежных площадях (в Румынии) и может быть рекомендован для построения моделей других аналогичных объектов.
Список литературы
1. Гаврилов В.П., Гулев В.Л., Киреев Ф.А. Гранитоидные коллекторы и нефтегазоносность южного шельфа Вьетнама. Т.П. – М.: ООО «Издательский дом Недра», 2010. – 294 с.
2. Кучерук Е.В. Нефтегазоносность пород фундамента // Геология нефти и газа. – 1998. – № 1. – http://www.geolib.ru/OilGasGeo/ 1992/01/Stat/stat15.html
3. Халимов Ю.Э. Промышленная нефтегазоносность фундамента в гранитоидныхокллекторах // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2012. – Т.7. – № 4. – http://www.ngtp.ru/rub/9/58_2012.pdf
4. Jovanovic Radmilo Sedimentologija, petrografija i litostratigrafija kolektor stena lezista ugljovodonika «Pz+Sm» Kikinda Varos. – Novi Sad, Serbia: Naftagas, 2011.
5. Elaborat Rezervi ugljovodonika lezista Majdan Duboko. – Novi Sad, 2008.
References
1. Gavrilov V.P., Gulev V.L., Kireev F.A., Granitoidnye kollektory i neftegazonosnost’ yuzhnogo shel’fa V’etnama (Granitoidal reservoirs and petroleum potential of the southern shelf of Vietnam), Moscow: Nedra Publ., 2010, 294 p.
2. Kucheruk E.V., Oil and gas potential of basement rocks (In Russ.), Geologiya nefti i gaza, 1998, no. 1, URL: http://www.geolib.ru/OilGas- Geo/1992/01/Stat/stat15.html
3. Khalimov Yu.E., Petroleum potential of graniatoseidmbent reservoirs (In Russ.), Neftegazovaya geologiya. Teoriya i praktika, 2012, V. 7, no. 4, URL: http://www.ngtp.ru/rub/9/58_2012.pdf
4. Jovanovi R., Sedimentology, petrography, tectogenesis and lithostratigraphy of reservoir rocks of petroleum deposit “Pz+Sm” Kikinda-Varo, Novi Sad: DIT-Naftagas Publ., 2011, 121 p.
5. Elaborat Rezervi ugljovodonika lezista Majdan Duboko (Study of hydrocarbsoenrvres of Majdan Duboko), Novi Sad, 2008.
Источник