Фации карбонатного разреза. Примеры их выделения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Кубанский государственный университет"

(ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Кафедра геофизических методов поисков и разведки

Реферат

Фации карбонатного разреза. Примеры их выделения

Выполнил: Лапунов К.А.

Краснодар 2015

1. Фациальный анализ

В осадочных и вулканических породах, образующих земную поверхность зашифрованы природные условия конкретных физико-географических обстановок, в которых они образовались. Выяснению этих палеогеографических обстановок помогает учение о фациях или фациальный анализ.

Фация - большинство современных исследователей понимают под этим определенные типы осадочных пород, возникших в определенных физико-географических условиях (русловые пески, озерные известняки, прибрежные галечники и т.п.).

Следовательно, под фациями можно понимать одновозрастные образования, особенности состава и строения которых объясняются различными условиями осадконакопления в пределах площади их распространения (в разных местах водоема или морского бассейна или на суше).

Последнее определение дано основателем этого термина швейцарским геологом А. Грессли.

Фациальный анализ - это комплексные исследования с целью определения фаций прошлого; он слагается из биофациального и литофациального анализов, а также из тщательного изучения общегеологических данных (площади распространения отложений, их мощности, переходов по простиранию и т.д.).

Биофациальный анализ

Биофациальный анализ заключается в определении фаций на основе изучения органических остатков и следов жизнедеятельности организмов.

Из анализа остатков водных организмов возможно восстановление солености, глубины бассейна, световых условий, температуры, газового режима, характера движения воды и грунта.

Итофациальный анализ

Этот анализ дополняет определение фаций текстурно-структурными характеристиками и особенностями контактовых поверхностей напластований.

Как известно из литологии все отложения подразделяются на слоистые и массивные (неслоистые). Отсутствие слоистости говорит об осадкообразовании в постоянных условиях.

Слоистость указывает на отложение в среде с менявшимся режимом осадконакопления. В спокойной водной среде (озера, моря) формируется параллельная слоистость. В движущейся воде или при ветре (русла рек и временных водотоков, в зоне подводных течений, в прибрежной части, в пустынях) образуется косая слоистость.

Анализ фаций стратиграфического разреза

Этот анализ предусматривает реконструкцию палеогеографической обстановки осадконакопления для каждого члена стратиграфического разреза в отдельности с последующим анализом смены фаций в разрезе. Прослеживая последовательный ход фациальных изменений в разрезе, можно получить представление о ходе колебательных движений.

Описание фаций

Изучение современных фаций, закономерностей и процессов их возникновения позволяет с помощью принципа актуализма воссоздать условия образования древних осадков.

По способу образования фации подразделяются на:

. Терригенные.

. Органогенные.

. Химические или хемогенные

Карбонатные фации

Морская вода сильно насыщена углекислым кальцием, особенно в теплых морях, и достаточно резкого изменения температуры или количества углекислоты растворенной в воде, чтобы началось осаждение извести.

Созданные таким путем известняки могут иметь значительные мощности. Среди хемогенных известняков нередки оолитовые.

На суше карбонатные отложения образуются из вод карбонатных источников в виде туфа - травертина.

. Методы изучения карбонатных сред

Карбонатные коллектора несомненно являются сложнопостроенной геологической средой. За последние годы накоплен положительный опыт использования результатов сейсмических исследований для подсчета запасов и обоснования параметров разработки в условиях подобных карбонатных разрезов. Применение специальных методик обработки, различных типов инверсий сейсмических данных, сейсмофациального анализа, расчет и анализ определенных сейсмических атрибутов позволяют более точно картировать поверхности, ассоциированные с кровлей или подошвой коллектора, выделять локальные объекты и прогнозировать фильтрационно-емкостные параметры карбонатных коллекторов трещинно-кавернозного типа.

Основные геологические задачи, поставленные перед сейсморазведкой специфическими условиями изучения карбонатных коллекторов можно объединить в три направления: картирование кровли (подошвы) карбонатного коллектора, сейсмолитофациальное районирование и прогноз свойств в межскважинном пространстве.

На этапе интерпретации кровли (подошвы) карбонатного коллектора специалист сталкивается с проблемой неоднозначной корреляции. Целевые отражения практически всегда характеризуются низкими амплитудами, интерференционными затуханиями, прерывистостью осей синфазности, что сильно затрудняет их прослеживание. Основные причины связаны с особенностью строения и формирования карбонатных коллекторов. Применение для более надежной корреляции в качестве основы для интерпретации куба акустического импеданса позволило на одной из площадей более уверенно оконтурить органогенные постройки.

Еще одна существенная проблема, с которой сталкивается специалист на этапе картирования - это наличие скоростных аномалий. Основным подходом к ее разрешению может быть только комплексный подход к использованию всей геолого-геофизической информации при формировании скоростной модели. На одном из реальных примеров была протестирована точность структурных построений на основе скоростной модели по данным скважин и на основе скоростной модели с учетом сейсмических данных. Результаты бурения показали, что структурные построения на основе первой скоростной модели содержали ошибку в 50 метров, а на основе модели с учетом сейсмических скоростей - 5 метров.

Второй важной геологической задачей является сейсмолитофациальное районирование. Сейсмофациальный анализ может проводиться как на начальной стадии интерпретации, так и при детальном изучении отдельного объекта. В первом случае, несмотря на то, что сильная фациальная изменчивость карбонатных отложений является осложняющим фактором при корреляции сейсмических горизонтов, она же может стать ключом к интерпретации. В качестве примера, рассматривается выделение в пределах съемки 3D на этапе экспресс-анализа исходных данных предрифовой зоны, зоны барьерного рифа и зарифовой зоны. Результаты сейсмофациального анализа в этом случае можно использовать в качестве последующего контроля качества при более детальной корреляции отражающих горизонтов.

В случае изучения локального объекта, сейсмофациальный анализ позволяет выявить зональность в пределах органогенной постройки, связанную с различными фильтрационно-емкостными свойствами.

Третья геологическая задача - это прогноз свойств. Ключевыми свойствами в случае изучения карбонатных коллекторов с пористостью трещинно-кавернового типа являются пористость, трещиноватость и проницаемость. Большинство существующих подходов можно классифицировать в две группы: это пересчеты на основе линейных зависимостей, как одномерных, так и многомерных и прогноз свойств с помощью технологии нейронных сетей - иногда называемый прямым прогнозом. Подобные решения могут быть реализованы как на этапе динамической интерпретации, так и на этапе построения геологической модели.

Для прогноза пористости эффективные результаты приносит применение технологии инверсии сейсмических данных. В качестве примера в презентации рассматривается прогноз пористости и зон доломитизации карбонатного коллектора по результатам синхронной инверсии.

Выбор подхода к изучению трещиноватости зависит от размеров трещин. Можно выделить два направления: интерпретация систем разломов, мегатрещин, макротрещин, сопоставимых и больших длины сейсмической волны и интерпретация микро и мезотрещин, на несколько порядков меньших длины сейсмической волны. Для первой задачи предлагается решение с помощью геометрических атрибутов. Для второй задачи необходимо использовать для обработки данных методы анализа азимутальной анизотропии кинематических и динамических характеристик волнового поля.

К погоризонтным геометрическим атрибутам традиционно относятся угол наклона, азимуты, азимуты углов наклона, выделение краев, кривизна и их модификации. Подобные геометрические атрибуты уже стали стандартными и обеспечивают устойчивое картирование разломов. В благоприятных условиях удается выделять малоамплитудные нарушения - линеаменты и зоны, возможно связанные с повышенной трещиноватостью. Наиболее эффективно совместное использование различных атрибутов и в этом случае, также, можно применять средства классификации для комплексирования полученной информации.

Объемные атрибуты, в отличие от погоризонтных, применяются к еще неинтерпретированным данным. Одним из наиболее эффективных объемных атрибутов является когерентность. Рассчитав куб когерентности, и используя средства прозрачности, можно до начала интерпретации представить тектоническую модель площади исследований. Результативность когерентности может существенно меняться при оптимальном подборе параметров, поэтому рекомендуется рассчитывать несколько вариантов кубов. В широком временном окне подчеркиваются более крупные и протяженные разломы, в узком - локализуются отдельные зоны.

Большой интерес представляет интеграция данных о трещиноватости на этапе геологического моделирования. Опорной точечной информацией для моделирования трещиноватости, являются как всегда скважинные данные. Интерпретация результатов технологии FMI позволяет выделить ключевые направления микро и мезо трещиноватости. Пространственную информацию об основных направлениях макротрещиноватости можно подчерпнуть из сейсмических данных, используя возможности технологии автоматического извлечения разломов по кубу когерентности. В качестве примера создания модели трещиноватости приводится тестовая сеточная модель, в которой заданы две системы трещин, в соответствии с априорной информацией об их длине, степени раскрытости, направлении и т.д. На основе заданной трещиноватости была рассчитана трещинная пористость, которая в дальнейшем может быть использована при моделировании двойной пористости и двойной проницаемости.

Проницаемость является важнейшим параметром для оценки коэффициента извлечения нефти и проектирования режима разработки. Прогноз проницаемости по данным сейсморазведки в настоящее время практически не применяется.

Основным выводом является заключение о том, что сейсмические атрибуты, которые могут быть основой для прямого прогноза проницаемости, являются частотно-зависимыми атрибутами.

Анализ современных подходов и технологий изучения сложнопостроенных карбонатных сред позволяет сделать вывод о достаточно богатом арсенале средств, с помощью которых можно решать самые сложные геологические задачи, а практические примеры убеждают в целесообразности их использования. Все это в совокупности направлено на углубленное изучение геологической среды, способствующее созданию более детальной геологической модели месторождения, которая позволит оптимизировать последующую разработку, минимизировать операционные затраты, увеличить добычу и продлить период эксплуатации объекта.

фация карбонатный скважина коллектор

3. Возможности оценки фаций карбонатных пород по данным геофизических исследований скважин

Карбонатные отложения весьма разнообразны по минералогическому составу, литологии, вмещающим отложениям и трещиноватости, типу порового пространства и другим параметрам, что связано с их генезисом. Залежи в карбонатных толщах характеризуются высокой неоднородностью коллектора, сложными горно-геологическими условиями залегания флюидов, присутствием в породе твердых битумов, разнообразием форм органического вещества и процессов фазовых преобразований органоминерального комплекса пород.

Основной особенностью карбонатных коллекторов является сложный характер их емкости, обусловленной как условиями осадконакопления, так и вторичными преобразованиями. Часто карбонатные породы являются смесями обломочного и химически осажденного материала. Все это затрудняет оценку фаций не только по данным геофизических исследований скважин (ГИС), но и по керну.

Для целей фациальной интерпретации, когда привлекают комплекс различных геолого-геофизических данных, на наш взгляд, перспективны так называемые "энергетические" классификации карбонатных пород, позволяющие судить о гидродинамике среды карбонатного осадконакопления и которые могут быть базисом при определении карбонатных фаций.арбонатные фации подразделяются на три группы: карбонатных отложений береговой зоны, шельфа и континентального склона. Эти группы, в свою очередь, состоят из классов, подклассов, типов и подтипов, элементарных фаций.

Если для оценки фаций по керну используют такие характеристики пород как текстура, структура, коллекторские свойства, минералогический состав, то, учитывая возможности современного комплекса ГИС для генетических оценок, наиболее информативными характеристиками, определяемым и по каротажу, являются вещественный состав, пористость, глинистость и водонасыщенность карбонатных пород, а также их тип слоистости.

Как известно, одним из главных требований при обосновании того или иного метода интерпретации данных ГИС является разработка его модели.

При использовании каротажа для фациального анализа важно определить генетические каротажные модели фаций, которые служат для выделения в разрезе различного рода фаций с целью последующей реконструкции условий осадконакопления в изучаемом районе. Все генетические каротажные модели фаций основываются на том, что многие измеряемые каротажные характеристики пластов отражают физические свойства пород, которые, в свою очередь, зависят от условий их образования.

Каротажные модели фаций могут быть качественными и количественными. Качественные генетические каротажные модели фаций представляют собой каротажные кривые определенной формы.

Установление вида фаций производится путем сравнения характера поведения фактической каротажной кривой напротив пласта с типовыми формами каротажных кривых для различного рода фаций, т.е. с типовыми генетическими моделями фаций.

Для карбонатных пород качественные каротажные модели фаций из-за сложности их литолого-фациального состава к настоящему времени пока не обоснованы.

Количественные генетические каротажные модели фаций отражают характерные изменения (количественные) определенных геологических параметров (например, глинистости, пористости и др.), оцениваемых по данным ГИС для различных типов фаций.

При этом необходимо оценивать также влияние на форму каротажных кривых так называемых "мешающих" факторов, к которым относятся влияние минерализации пластовых вод, химического состава бурового раствора, характера проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт, соотношение диаметра скважины и мощности пласта, присутствия в прискважинной зоне пласта остаточной нефти, аппаратурные погрешности и др. Если влияние мешающих факторов велико, то использование каротажной кривой для фациального анализа нецелесообразно.

Следует отметить, что предлагаемая методика фациальной интерпретации данных ГИС основана на использовании количественных каротажных моделей фаций карбонатных пород.

Таким образом, для выделения в карбонатном разрезе различных фаций строят зависимости изменения глинистости, эффективной пористости и водонасыщенности пластов с глубиной, а также подробную литологическую колонку, то есть получают фактические каротажные модели фаций.

Затем фактические модели сравнивают с типовыми генетическими количественными каротажными моделями для генетических групп (типов) карбонатных пород, приведенных, с целью установления их сходства и идентификации карбонатных фаций.

Здесь же привлекаются сведения по геологическим и технологическим исследованиям, включая информацию о коллекторских свойствах по шламу и керну, данные опробования, результаты палеотектонического, палеогеоморфологического и сейсмостратиграфического анализов, а также замеры пластовой наклонометрии и различных видов скважинных сканеров.

По совокупности результатов определения фаций по всем методам производится оценка фациальной принадлежности интервалов исследуемого разреза к тем или иным генетическим группам (типам) карбонатных пород.

Следует обратить внимание на то, что определение по ГИС генетических групп карбонатных пород, а не отдельных типов фаций, как для терригенного разреза, связано со значительной полифациальностью их литологического состава по вертикали и латерали и с недостаточной разработанностью всего спектра количественных генетических моделей каротажных карбонатных фаций.

. Примеры выделения

Применение данных ГИС для оценки фаций карбонатных пород Рыбкинского месторождения (Оренбургская область) показало, что на рассматриваемом месторождении залежи углеводородов связаны с рифогенными (береговой риф) ловушками, приуроченными к приразломной зоне (структурно-дизъюнктивным ловушкам) толщи девона.

Если залежь, к которой относятся скв. 300, 166, 301 и скв. 302, образовалась в ядре рифовой постройки, что сказалось на сравнительно высоких коллекторских свойствах карбонатных пород и низких значениях нерастворимого остатка, то залежь, связанная со скважиной 168, образовалась, по всей вероятности, в районе подводной части склона карбонатной платформы, где протекали процессы размыва карбонатных пород.

Кроме того, большое значение в сокращении коллекторского интервала первого резервуара оказало наличие тектонического нарушения между скважинами 168 и 302.

В скважине 167 залежь, приуроченная к первому резервуару, образована биогермными породами ядра рифа, тогда как второй резервуар сформировался в условиях склона карбонатной платформы, где в нижней части происходило накопление глинистых пород.

Вместе с тем, несмотря на различие в фациальной принадлежности карбонатных пород, слагающих резервуары залежей, их геофизическая характеристика и коллекторские свойства указывают на массивно-пластовый характер нефтяных залежей продуктивного пласта Рыбкинского месторождения.