Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы статистически-корреляционной интерпретации материалов геофизических исследований скважин. Учебное пособие
.pdf
4.4. Статистические параметры интенсивностей преобразования
породы как показатели присутствия проницаемых разломов
и качества флюидоупоров
Рассматриваемые нами наложено-эпигенетические процессы обусловлены флюидомиграцией. Но их интенсивности связаны не только
со временем течения жидкости, но и преобразования, т. е. скоростью
химических реакций. Если доминирующей реакцией какого-либо процесса во всех песчаных породах остается одна и та же реакция, то изменение интенсивности этого процесса в разрезе
скважин будет связана
только с фильтрацией флюидов. В этом случае интенсивность вторичного преобразования среды в значительной степени зависит от проницаемости пород.
Из совокупности всех рассматриваемых нами процессов наиболее
подходящим для индикации проницаемых зон является процесс вторичной каолинитизации [17, 25, 28]. Это обусловлено следующими причинами: по данной технологии изучаются только
песчаные породы (а они,
как правило, полимиктовые), в которых всегда присутствуют полевые
шпаты; глубинные гидротермы поступают в смеси с углекислым газом
и поэтому каолинитизация полевых шпатов всегда связана с углекислотным метасоматозом по одной и той же (доминирующей) химической
реакции. Вообще-то для процесса вторичной каолинитизации в песчаниках могут быть
две (максимум три) доминирующие реакции. Соответственно, интенсивность рассматриваемого процесса будет представлять собой семейство двух (трех) регрессий, обратно пропорциональных расстоянию до разлома.
Приведем пример эмпирической зависимости. Проведены исследования нижнесреднеюрских песчаных пластов 31 скважины, расположенной на различных структурах (13 площадях: Александровская, Болтная,
Толпаровская, Селимхановская, Вездеходная, Ураловская и др.) Томской
области. Выбирались пары (либо три скважины) близко расположенных
скважин на локальных структурах с обязательным присутствием разломов по фундаменту на расстояниях до 15 км. Например, скважины 131 и
134 Снежной площади были расположены на соответствующих расстояниях 1,5 и 4 км от разломов. Соответственно, усредненная статистическая интенсивность вторичной каолинитизации в песчаных пластах юрского
горизонта уменьшалась – i
= 0,13 усл. ед. (скв. 131) и i
131
134
= 0,1
усл. ед. (скв. 134).
Сопоставление усредненной интенсивности вторичной каолинитизации юрских песчаных интервалов различных скважин с расстоянием
51
до разлома по фундаменту выявило две обратные зависимости (рис. 13).
–
–
A
Данные регрессии подчиняются уравнению [17]:
iA Br (31)
z
exp – ,
zz
2
где r – расстояние от скважины до разлома (м); константа для нижнесред-
3
неюрских отложений Томской области: B = 0,15 м
; унифицированная по-
стоянная, приводящая к соответствию правой части уравнения к статистической интенсивности, одинаковая для всех горизонтов и территорий:
3
610
= 28,6 (м2 · д. ед.).
2
(1/м2); универсальные константы:
= 41,2 (м2 · д. ед.);
1
Универсальные константы определяются согласно полученному выражению [8]:
2
mm
()
С C
0
,
m
– раскрытость трещин; m = 1 – γ (γ – показатель гетерогенной ре-
где
акции (γ ≠ 1)); C и
– концентрации флюида до и после вступления в
C
0
реакцию. Универсальные константы, определенные эмпирически, зависят от квадрата раскрытости трещин и химической реакции. А объемная
константа B в большей степени (обратно пропорционально) зависит от
градиента давления глубинного флюида и пропорциональна коэффициенту трещиноватости. Соответственно, для меловых отложений постоянная B будет на
порядок выше.
По рис. 13 видно, что в юрских пластах латеральная фильтрация
флюидов проходит до расстояния 10…12 км. Значительная дистанция
латеральной миграции объясняется высоким давлением флюидов во время раскрытия миграционного канала на выходе глубинного (астеносферного) разлома (P
~ 109 [Па]) и относительно пониженной скорости филь-
1
трации в связи с малой пористостью нижнеюрских песчаников (~12 %).
Экспоненциальная линия тренда соответствует следующим регрессиям:
0,25exp –0,00009 ;
ir
1
0,17exp –0,00015 .
ir
2
В меловых отложениях, между данной интенсивностью и расстоянием до разлома по фундаменту, корреляции не проявилось. Очевидно,
это связано с отсутствием близко расположенных разломов секущих
флюидоупоры баженовской свиты во многих исследуемых скважинах.
Средняя величина каолинитизации по меловым отложениям подчиняется уравнению (31) в случае её сопоставления с расстоянием до разломов
баженовской
свиты [17]. Причем латеральной фильтрация флюидов в
меловых пластах не превышает одного километра.
52
Рис. 13. Сопоставление средней (по юрским интервалам) статистической
интенсивности вторичной каолинитизации с расстоянием
до глубинного разлома растяжения по фундаменту:
1, 2 – зависимости с различной η-универсальной константой
Приведем следующий пример. На базе технологии СКИ было интерпретировано 1800 песчаных интервалов нижнемеловых отложений
50 скважин Томской области. По каждой скважине усреднялись данные
вычисленной статистической интенсивности каолинитизации и проводились сопоставления с расстоянием до ближайшего разлома баженовской (либо марьяновской) свиты. Расстояния от скважины до разлома
верхнеюрской покрышки регионального значения брались
на основании
тектонических карт исследуемых площадей. Были получены три регрессии, соответствующие зависимости (31):
ir
0,17exp –0,0014 ;
1
ir
0,12exp –0,0027 ;
2
ir
0,086exp –0,0054 ,
3
со следующими универсальными коэффициентами:
= 21,7 [м2 · д. ед.];
3
= 16,1 [м2 · д. ед.]. Два верхних тренда «вышли»
4
= 28,6 [м2 · д. ед.];
2
на прямую в пределах 900…1000 м. Это связано с тем, что значительная
3
величина коэффициента B = 1,3 м
отражает небольшой градиент давления
флюидов, обусловленный их источником, расположенным в юрском горизонте, в отличие от глубинных (палеозойских, астеносферных) гидротерм.
Итак, используя формулу (31), определим расстояние до разлома в
зависимости от величины интенсивности вторичной каолинитизации:
2
i
r
BA
ln
53
каол
. (32)
Понятно, что для точного вычисления расстояния (радиуса) до раз-
лома вначале необходимо определить универсальную константу для исследуемого горизонта. Многолетние исследования показали, что интенсивность пиритизации сильно связана с трещиноватостью, с часто
встречающейся корреляционной связью с каолинитизацией, соответственно – с флюидомиграционными процессами. Поэтому универсальную константу можно определять на основании палетки
регрессий интенсивности пиритизации в зависимости от коэффициента трещиноватости [8]. Известно, что микротрещины (трещины отрыва) образуются в
местах повышенной пликативности, кривизны пласта. Усредненный коэффициент трещиноватости в зоне расположения скважины можно
определить по формуле [3]:
тр
/2,khL
где L – лапласиан, производная второго порядка поверхности отражающего горизонта (для мелового комплекса Западной Сибири – это поверхность
баженовской свиты);
h – усредненная мощность исследуемых песчаных
пластов. Проведенный анализ полученной зависимости интенсивности
преобразования позволяет выработать следующее равенство [29]:
где a, b, c – const;
Y
1/ik
тр
ai k b
– статистическая интенсивность процесса в
тр
c
,
ln[ (1 / )]
зависимости от трещиноватости. Здесь мы видим, что интервальный параметр интенсивности пиритизации (через логарифм) обратно пропорционально связан с трещиноватостью.
Таким образом, на основании уравнения (32) на сетке скважин исследуемого горизонта, в случае определения лапласиана отражающего
горизонта по сейсмическим данным, можно вычислять радиусы от
скважины до
зоны глубинной фильтрации и на основании латерального
распределения данных зон устанавливать вероятное распространение
разлома растяжения.
Покажем на примере изменения величины средней интенсивности
каолинитизации по скважине в зависимости от расстояния до разлома растяжения. На рис. 14 показаны расположения скважин № 1, 2, 3 Толпаровской площади на территории южного борта Неготского мезопрогиба УстьТымской мегавпадины
. Расстояния от скважин до разлома по фундаменту
следующие: 0,6; 6,2; 11,7 км. Усредненные статистические интенсивности
вторичной каолинитизации по юрским песчаным интервалам соответственно равны:
= 0,15 усл. ед.,
i
1
= 0,07 усл. ед.,
i
2
= 0,08 усл. ед. Следо-
i
3
54
вательно, средняя интенсивность вторичной каолинитизации по песчаным
отложениям может служить индикатором флюидомиграции, присутствием-отсутствием разломов и трещин в покрышке и фундаменте.
Рис. 14. Структурная карта расположения разведочных скважин
Толпаровской площади Томской области относительно разлома
по фундаменту
На основании флюидодинамической концепции, метода диагностики покрышек и причин образований вторичных минералов, введем следующие основные утверждения [25]. Во-первых, в результате тектонических процессов земной коры образуются рифты, разломы и трещины,
по которым снизу (из фундамента) вверх устремляются термические
флюиды, разгрузка которых происходит в коллекторах с глинистым
флюидоупором (исследуются баженовская
и марьяновская свиты).
Во-вторых, все покрышки по качеству проникновения флюидов можно
разделить на две основные группы: слабо трещиноватая и «разломная»
(дизъюнктивная). К первому типу покрышек относятся такие флюидоупоры, в которых отсутствуют непрерывные разломы, связанные с разломом по фундаменту. Образование трещиноватых (трещины отрыва,
растяжения) и проницаемых зон
в этих сплошных экранах обусловлено
пликативными неотектоническими движениями земной коры. Причем
55
зоны проницаемости образуются, как правило, после длительного време-
j
jj
jj
ни существования коллектора в квазизамкнутом состоянии. В отличие от
этой группы, «разломные» покрышки связаны с разломом по фундаменту
единым и одновременным формированием дизъюнкций. В-третьих, воды
из фундамента поступают с растворенной углекислотой. Следовательно,
для первой группы покрышек интенсивность образования вторичных углекислотных метасоматитов
(например, каолинитов) в песчаниках юры и
мела сильно зависит от времени существования коллектора в квазизамкнутом состоянии. Для второй группы разность интенсивности метасоматоза юры и мела в большей степени будет зависеть от отличия емкостных и фильтрационных свойств породы (при прочих равных условиях).
В-четвертых, в группе скважин, где
фигурируют трещиновато-сплошные
покрышки, средняя интенсивность вторичной каолинитизации меловых
отложений будет меньше интенсивности юры, и наоборот, в группе
скважин с разломным характером флюидоупоров, интенсивность вторичной каолинитизации в меловых отложениях будет превышать среднюю интенсивность каолинитизации юрских песчаников.
Определим медианы выборок (по участкам) отношений
ВН
каол каол
/jI I
усредненных интенсивностей каолинитизации в
верхних горизонтах к каолинитизации в нижних отложениях относительно покрышек. Данный параметр является медианным (по участкам)
показателем проницаемости покрышек. Дифференциальное распределение выборочных значений j как правило имеет логнормальную форму,
либо форму распределения Фишера. Поэтому для более точного и строгого анализа при сопоставлении усредненных данных
необходимо ори-
ентироваться на медианы, а не на средние величины.
Отношение усредненных интенсивностей каолинитизации в верхних горизонтах к каолинитизации в нижних отложениях относительно
покрышки является показателем состояния качества покрышки с точки
зрения присутствия либо отсутствия близко расположенного к скважине
флюидопроницаемого разлома, затрагивающего флюидоупор.
При сравнении относительных величин
ВН
каол каол
/jI I
вторич-
ной каолинитизации с граничным значением
= [0,66…0,69] отн. ед.
гр
можно определять качество покрышки околоскважинной зоны.
При
покрышка слабо трещиноватая, при
гр
– «разломная».
гр
В «разломной» зоне скорость фильтрации флюидов выше, чем в «трещиноватой», т. е. с понижением параметра j скорость фильтрации флюидов понижается.
56
Приведем подтверждающий пример. Методом статистической интерпретации материалов ГИС были исследованы 447 меловых и 154 юрских песчаных интервала 20 скважин, расположенных на различных
структурах восточной части Томской области. Причем проведенные исследования по принадлежности скважин к одной из групп показали, что
по счастливой случайности в каждой группе оказалось по 10 скважин.
По данным каротажных
диаграмм для каждой скважины выделены баженовская и марьяновская свиты, определены их мощности и коэффициенты глинистости. Были изучены литолого-петрографические описания керна флюидоупоров и песчаных пластов мезозоя по «Делам скважин» на предмет трещиноватости, минерального состава и вторичных
преобразований, а также производилось трассирование разрывных
нарушений по сейсмическим данным.
Рис. 15. Сопоставление относительной интенсивности вторичной
карбонатизации в меловых пластах к вторичной карбонатизации
в юрских отложениях с такой же относительной интенсивностью
вторичной каолинитизации:
и «разломной» покрышками
1, 2 – группы скважин со слабо трещиноватой
Так, для первой группы скважин, связанной с наличием трещиновато-сплошной покрышки, основным флюидоупором являются отложения
марьяновской свиты, представленные прежде всего осадочными породами – аргиллитами, сложенными в основном глинистыми минералами
с примесью чешуек слюды. Зачастую породы хрупкие, тонкоплитчатые,
57
сильно трещиноватые. Трещины заполнены кальцитом, наблюдаются
j
j
гнезда пирита, большое содержание в разрезах скважин скоплений в виде
чешуек остатков фауны пелеципод, цефалопод, отпечатков крючков иглокожих и раковин аммонитов. Реже породы представлены песчаником
крепко сцементированным карбонатным цементом и алевролитом очень
крепким, карбонатизированным, глинистым, местами известковистым.
Вторая группа скважин обусловлена присутствием одновременных
и
генетически связанных друг с другом разломов фундамента и флюидоупора, а следовательно, «разломным» типом покрышек. Флюидоупоры представлены аргиллитами карбонатизированными и окремненными, с редкими включениями ростров белемнитов и раковин моллюсков,
карбонатных пород (кальцита, сидерита), а также гнезд, зерен пирита.
При обобщении результатов анализа керна отложений баженовской
(марьяновской) свиты 20 скважин
Томской области было установлено,
что несмотря на общий схожий состав данных пород, первая группа
скважин отличается повышенной трещиноватостью, а также большим
содержанием аутигенных минералов (кальцит, сидерит).
Определение, по данным ГИС, статистических интенсивностей (i)
вторичной каолинизации и вторичной карбонатизации в песчаных интервалах со средним количеством выборочных значений интенсивностей
по мелу ~300 ед. и юре ~100 ед. для каждой скважины позволяет
набрать статистически значимую выборку.
Сопоставления вычисленных относительных интенсивностей вторичной карбонатизации по мелу к карбонатизации по юре с такими же относительными интенсивностями вторичной каолинитизации для исследуемых скважин позволили получить две противоположные зависимости,
которые полностью соответствуют описанию для первой и
второй групп
скважин (рис. 15). Их линии тренда описываются полиноминальной квадратичной функцией. На рис. 15 видно, что граница раздела двух групп лежит в интервале непрерывно повышающейся относительной каолинитизации:
= [0,66…0,69]. Причем для второй группы скважин заметен
каол
сильный «всплеск» относительной вторичной карбонатизации в начале
оси относительной каолинизации (
= 0,7). По всей видимости, это свя-
каол
зано с переходным процессом, когда разрыв покрышки по времени совпадает с окончанием заполнения гидротермами юрских отложений. В этом
случае интенсивность вторичной карбонатизации меловых отложений будет значительно выше интенсивности карбонатизации юрских пластов.
По результатам проведенных исследований вторичных геохимиче-
ских процессов можно сделать следующий вывод:
величина отношений
58
усредненных интенсивностей каолинитизации в меловых песчаниках к
каолинитизации в юрских отложениях контролируется состоянием качества региональной покрышки (баженовской и марьяновской свит)
с точки зрения присутствия либо отсутствия близко расположенного
к скважине флюидопроницаемого разлома.
Выводы
1. Проведенные исследования на основе петрографического изу-
чения каменного материала и сопоставления их усреднённых результатов с вычисленной интенсивностью различных доминирующих вторичных процессов в песчаных пластах мезозоя доказали достоверность и
валидность используемого метода СКИ материалов ГИС.
2.
Интенсивность процессов может быть показателем нефтегазо-
насыщенности самого пласта, в котором прошёл геохимический процесс, обусловленный присутствием УВ.
3.
Средняя интенсивность процессов в верхних горизонтах явля-
ется индикатором нижележащих залежей УВ вследствие того, что субвертикальная (снизу вверх) миграция смеси гидротерм, нефти и газа
обязательно будет причиной геохимических преобразований верхнележащих пород.
4.
На основании физико-химической модели низкоомного коллек-
тора, используя метод СКИ и определяя поверхностную электрическую
проводимость высокопроводящих минералов, при сопоставлении вычисленного УЭС (с учетом поверхностной проводимости) с граничным
значением УЭС, можно выявлять пропущенные низкоомные залежи
нефти и газа.
5.
Средняя интенсивность вторичной каолинитизации по песча-
ным отложениям может служить индикатором флюидомиграции, присутствием-отсутствием разломов и трещин в покрышке и фундаменте.
6.
Величина отношений усредненных интенсивностей каолинити-
зации в перекрывающих песчаниках над покрышками к каолинитизации
в песчаных отложениях под покрышками контролируется состоянием
качества флюидоупора.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое валидность?
2.
Валидность интенсивностей каких процессов была подтвер-
ждена эмпирически?
3.
Какие вторичные процессы являются причиной индикации при-
сутствия нефти и газа в песчаных коллекторах?
4.
Что является индикатором присутствия углеводородов?
59
5. Что такое низкоомный коллектор?
6.
Перечислите причинно-следственные связи образования низко-
омного коллектора.
7.
Каковы основные физико-геохимические причины появления
низкоомных интервалов?
8.
Что такое относительное и приращенное УЭС?
9.
Опишите окончательные формулы вычисления УЭС с учетом
поверхностной электропроводимости для обоих методов.
10.
Почему интенсивность вторичной каолинитизации является ин-
дикатором присутствия глубинной флюидопроницаемой зоны?
11.
Опишите формулу зависимости интенсивности каолинитизации
от расстояния до глубинного разлома.
12.
Каким образом можно охарактеризовать качество флюидоупоров?
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]