Геофизические исследования скважин при фациально-циклическом изучен

Характерные признаки трещинно-кавернозного коллектора – интенсивное поглощение бурового раствора и резкое увеличение скорости проходки при бурении.

Стратиграфическое расчленение основывается на палеонтологических данных. Границы стратиграфических подразделений следует увязывать с местами наиболее резкого изменения литологического состава, так как фактически в основе стратиграфического расчленения лежит литологический признак.

При межскважинной корреляции разрезов скважин по данным ГИС предполагается, что один и тот же пласт в разрезах разных скважин одинаково отражается на диаграммах ГИС

ихарактеризуется очень похожими по конфигурации каротажных кривых участками разреза. Сходство конфигурации сопоставляемых участков диаграмм ГИС является наиболее важным

иубедительным признаком тождества пласта, прослеживаемого в разрезах ряда скважин. Особенно сильное сходство наблюдается в мощных опорных пластах, резко отличающихся от соседних пород по физическим параметрам и распространенных по всей изучаемой площади [30, 48].

Такими реперами могут быть, например, карбонатная толща плотных доломитов и доломитизированных известняков сакмарского яруса, глинистые пачки верея, непроницаемые известняки саргаевского и кыновского горизонтов.

Корреляцию разрезов соседних скважин лучше всего начинать с отождествления во всех обследуемых разрезах одного или нескольких опорных горизонтов, отчетливо прослеживающихся по диаграммам ГИС.

После того как разрезы скважин в первом приближении сопоставлены, приступают к детальной их корреляции. Задачей сравнения является выделение тех же слоев, пачек и горизонтов, которые были установлены ранее в первой скважине. Пласты, слои и пачки прослеживаются по сходству конфигураций диаграмм ГИС. Для выявления основных закономерностей разреза

иликвидации локальных неоднородностей, зафиксированных на

61

каротажных кривых, целесообразно составлять интегральные диаграммы ГИС. Для этого разрез исследуемой скважины разбивают на неравные интервалы, каждый из которых представляет участок кривой ГИС, с близкими друг к другу показаниями того или иного геофизического параметра. Такой подход позволяет решить задачу стратификации разрезов скважин с помощью выделенных на интегральных диаграммах маркирующих (реперных) пластов различного класса, по которым также можно определить глубины сейсмических отражающих горизонтов, интервалы водоносных и водоупорных толщ и т.д. Детальное расчленение разрезов скважин дает возможность единообразно стратифицировать вскрытые отложения, проследить выделенные подразделения разреза во всех скважинах, наблюдая при этом за изменениями их мощности и литофациальной изменчивостью. Следует отметить, что иногда корреляцию некоторых частей скважин удается осуществить даже по диаграммам одного геофизического параметра.

Сведения о корреляции можно представить на чертеже, который называют корреляционной схемой (рис. 2.4). Для более удобного сопоставления разрезов один из пластов в верхней части сравниваемого комплекса отложений принимается за горизонтальную плоскость, которая на чертеже изображается горизонтальной линией (линией сопоставления).

Разрезы всех скважин выравниваются по этому пласту, и все изменения мощности нижележащей толщи пород становятся легко заметными. Границы одновозрастных слоев, прослеженные в разных скважинах, соединяются прямыми линиями. Для более удобного чтения корреляционной схемы на одной из колонок какой-либо скважины обычно изображают литологический состав разреза. Весьма важным моментом при составлении корреляционной схемы является выбор опорного пласта (горизонта), по которому проводится сопоставление всех разрезов скважин, участвующих в корреляции.

62

Если в корреляционной схеме отражены данные не только о литологическом составе пород и их возрасте, но и приведены диаграммы ГИС, то такой чертеж называется нормальным гео- лого-геофизическим разрезом (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Сопоставление геолого-геофизических разрезов терригенной толщи: 1 – песчаники; 2 – песчаники глинистые;

3– алевролиты; 4 – аргиллиты; 5 – аргиллиты с прослоями угля; 6 – известняки глинистые; 7 – известняки; 8 – нефтеносность

Сопоставление между собой разрезов одновозрастных отложений по материалам ГИС нескольких разведочных площадей называется межрайонной корреляцией и позволяет оценить их перспективы по содержанию и объему углеводородного сырья и другие параметры.

64

ГЛАВА 3. ФАЦИЯ И ЦИКЛИЧНОСТЬ: ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В настоящее время геологические модели являются не только основой для разработки месторождений, но и приобретают самостоятельное значение. На их основе подсчитываются геологические запасы. Поэтому очень важное значение имеет достоверность создаваемых моделей, доказательством которой являются научно-обоснованный подход и знание законов палеоседиментации, смены фациальных условий, цикличности осадконакопления, закономерностей распространения разных фаций. Состав, строение и условия образования горных пород находятся во взаимодействии и единстве и выражаются рядом качественных и количественных признаков. Физические свойства горных пород количественно выражают эти признаки и могут быть измерены дистанционно при проведении геофизических исследований скважин (ГИС). Следовательно, параметры физических полей содержат в себе большой объем геологической информации,

втом числе по условиям осадконакопления горных пород. Соответствующие пористость и проницаемость пород-коллекторов, требуемые для аккумуляции рентабельности извлекаемых углеводородов в песчаных телах, рифовых постройках и других, тесно связаны с определенными генетическими типами фаций и историей развития эпигенетических процессов. Очевидно, что комплексное изучение взаимосвязей между генетическими типами фаций, развития постседиментационных процессов, распространения коллекторов методами ГИС тесно связано с выделением

вразрезе продуктивных пластов. В связи с этим разработка науч- но-методических основ фациальной и циклической интерпрета-

65

ции данных ГИС является актуальной в связи с необходимостью повышения качественного уровня геологических моделей месторождения, что важно и для геологической науки в целом. Речь идет о разработке методов изучения фациальной цикличности осадочных толщ по результатам геолого-геофизических исследований скважин. Совокупность их позволит решить важную на- учно-техническую проблему – создание геологических моделей залежей и прогноз развития коллекторов. К основным задачам исследований относятся: анализ существующих моделей каротажных фаций и их использование при моделировании залежей углеводородов; анализ результатов внедрения новых методов ГИС для оценки литологического состава, коллекторских свойств отложений как одной из основных частей фациально-цикличес- кого анализа; выявление закономерностей строения осадочного палеозойского комплекса на территории Пермского края по гео- лого-геофизическим данным на основе фациально-циклического анализа; изучение цикличности карбонатных фаций башкирского возраста для выделения проницаемых зон и анализа закономерностей их развития. Для решения этих задач необходимы знания в области геологии и геофизики, аппаратурные и методикопрограммные средства, опытно-методические работы и экспериментальные исследования как на моделях, так и в скважинах, обобщение и анализ полученных результатов.

3.1.ИСТОРИЯ ТЕРМИНА «ФАЦИЯ»

ИСИСТЕМА ТЕРМИНОВ, СВЯЗАННЫХ С НИМ

Слово «фация» в переводе с латинского означает – лицо, облик. В геологии этот термин впервые (около 300 лет назад) употребил датский ученый Н. Стено [6]. Он называл так пачки слоёв, т.е. фацию он фактически отождествлял со стратиграфическим горизонтом.

66

Основоположником современного понимания термина справедливо считают швейцарского геолога А. Грессли. В первой половине XIX в. он занимался изучением юрских гор в Швейцарии и заметил, что в отложениях каждого стратиграфического горизонта, если его прослеживать по латерали, можно увидеть изменения литологического состава пород и находящихся в них органических остатков. Такие наблюдения шли вразрез с господствующими в то время представлениями о том, что одновозрастные отложения везде должны иметь одинаковый литологический состав и содержать одинаковые органические остатки.

Однако для юрских гор подмеченные изменения становились настолько обычными, что А. Грессли применил новый для того времени метод полевых исследований: кроме изучения и описания вертикальных разрезов, он прослеживал каждый стратиграфический горизонт как можно дальше в горизонтальном направлении. Это позволило ему выделить на площади распространения каждого стратиграфического горизонта участки, отличающиеся друг от друга составом горных пород и заключенными в них органическими остатками. Такие участки он назвал фацией или обликом отложений.

А. Грессли удалось подметить несколько характерных особенностей выделенных им фаций.

1.Определённой фации соответствует специфический комплекс органических остатков.

2.В комплексе окаменелостей одной фации обычно не встречается роды и виды, характерные для других фаций.

3.Горная порода одинакового литологического состава даже на разных уровнях содержит весьма сходные органические остатки.

Таким образом, А. Грессли не только ввел в науку понятие о фации, установил ряд их важнейших особенностей, но и впервые применил сравнительный метод полевых геологических исследований. Он является основоположником палеогеографии.

67

Если вникнуть в смысл термина в понимании А. Грессли, то можно четко проследить три основных признака фаций.

1.Вещественный. Он отражает литологический состав горных пород с характерным комплексом органических остатков.

2.Стратиграфический. Фации всегда связаны с определённым стратиграфическим горизонтом.

3.Генетический. Фации отражают определённую физикогеографическую обстановку прошлого, в которой формировались горные породы, а их совокупность – изменение площади развития того или иного стратиграфического горизонта.

В русскую науку понятие «фация» проникло во второй половине XIX в. Так, Н.А. Головкинский впервые в русской геологии использовал понятие фации при изучении отложений пермской системы в бассейне р. Камы [22].

В определении понятия «фация» нет единства мнений. Выделяется три основных направления:

1.Представители первого направления И. Вальтер, Д.В. Наливкин и др. [53, 61] под фацией понимали горную породу, обладающую определёнными особенностями, указывающими на ус-

ловия их образования, но учитывали принадлежность фаций

копределённым стратиграфическим горизонтам.

2.Представители второго направления И. Дотт, Д. Мур и др. [101, 104] наибольшее внимание уделяли физико-географической обстановке образования горных пород. Ими выделяются, например, фации угленосных отложений, дельтовые фации и др. При выделении таких фаций ими не учитывалась принадлежность горной породы к определённым стратиграфическим горизонтам и игнорировалось основное свойство фации – её однородность. Основным же свойством угленосных и дельтовых отложений как раз служит их неоднородность. Для отложений такого сложного и неоднородного состава целесообразней применять термины «дельтовые фации такого-то возраста».

3.Представители третьего направления Ю.А. Жемчужников, Н.М. Страхов, В.Е. Хаин, Н.В. Логвиненко и др. [34, 56, 64, 87]

68

также отдают предпочтение физико-географической обстановке формирования фации и тесно связывают её с литологическим составом горных пород. Так, по Н.В. Лонгвиненко, фация– это обстановка осадконакопления, овеществленная в осадке или породе. У Н.М. Страхова фация – это среда отложения пород со всеми её особенностями (рельефом, химическим режимом, органическим миром). Представители этого направления также считают необязательным отнесение фаций к определённому стратиграфическому горизонту.

Ренэ Декарт говорил: «Определяйте значения слов и вы избавите свет от половины его заблуждений». Это высказывание не утратило своего значения, так как уровень разработанности терминологии и сейчас во многом определяет уровень развития любой научной отрасли или какой-то ее части.

Для обеспечения однозначности используемых понятий, терминов, обобщений и выводов, связанных с описываемым геологическим объектом и его части в конкретном стратифицированном геологическом разрезе, предложена система терминов, которые могут быть использованы для целей фациального описания, фациального анализа, построения фациальных и палеогеографических карт, которые находят широкое применение в геологии: фация, фациальный состав, фациальный анализ, палеогеографическая обстановка и др.

Фация – это одновозрастный слой, слоистая толща или массив осадочных горных пород, отличающиеся составом и (или) строением от соседних одновозрастных латерально-изохронных отложений из-за различия в условиях образования осадков в момент их накопления

Фациальный анализ – восстановление фациальных обстановок образования первичного осадка по фациальному составу. В зависимости от условий формирования различают осадки первичные и вторичные. К первичным осадкам относятся грубодисперсные примеси, которые находятся в твердой фазе и выделены из воды такими методами механической очистки, как процеживание, седиментация, фильтрация, флотация, осаж-

69

дение в центробежном поле. К вторичным осадкам относятся примеси, первоначально находящиеся в воде в виде коллоидов, молекул и ионов, но в процессах биологической или физикохимической очистки воды или обработки первичных осадков образуют твердую фазу.

Фациальный состав – совокупность вещественных компонентов биогенной (фосфаты, нитраты, нитриты, азот, кремний и др.) и абиогенной природы (продукты тектонической деятельности, метеориты и др.), которые используются в качестве признаков для отграничения фаций в их горизонтальных и вертикальных рядах, а также для их классификации по геологическому возрасту и фациальным обстановкам осадконакопления.

Фациальные признаки – любые фиксированные свойства фаций, которые позволяют различить одновозрастные фации или сравнить фациальные обстановки разного геологического возраста и местоположения.

Фациальные изменения – появление новых признаков фаций при реконструкции фациальных обстановок.

Палеогеографическая обстановка – это система физико-

географических условий, при которых происходит аккумуляция вновь образующегося осадка или денудация ранее накопившихся отложений.

Фациальная обстановка – это совокупность физико-гео- графических, абиотических (основные органические и неорганические соединения – кислород, кальций, вода, углекислота и др.) и биотических условий (живая природа, представленная сообществами растительных и животных организмов) образования первичного осадка, которые соответствуют в геологическом разрезе геологическому телу, отграниченным от других фациальных единиц по существенным признакам.

Отсюда следует, что объем понятия палеогеографическая обстановка больше объема понятия фациальная обстановка.

Фациальные ряды могут быть изучены по латерали одновозрастных отложений и в вертикальном геологическом разрезе разновозрастных фациальных разностей.

70