Моделирование разведки и разработки виртуального нефтегазового месторождения

\ (_& .. ,JI~,~

"'"'•..... ".,....,

((Развитие инновационных професt·иональных

" j среде профессиональной деятельностtт компете11циii в иовой среде обучеиия

виртуалыtой

~,...

~

А. В. Лобусев М. А. Лобусев Л. Н. Назарова

моделирование разведки

и разработки ви

туального

не

тегазового

месторождения Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по магистерской программе «Моделирование разработки нефтяных .wесторождений» направления подготовки магистров 130500 «Нефтегазовое де.ю»

с-&! МОСКВА c:JiiHEДPA

2008

у дк ББК

550.3:004.9(075.8) 26.2 Л68

Р е ц е н з е н т ы:

главный геолог ~Петроальянс Сервис Компании лимитед•, кандидат технических наук В.П. Стенин,

профессор кафедры динамической геологии геологического факультета МГУ, доктор геолого-минералогических наук А.Г. Рябухин

Л68

Лобусев А.В., Лобусев М.А., Назарова Л.Н. Моделирование разведки и разработки виртуального нефтегазового месторождения: Учеб. пособие для вузов. М.: 000 «Недра-Бизнесцентр~, 2008. - 125 с.: ил.

ISBN 978-5-8365-0328-4 С современных позиций рассмотрен процесс проведения геолого­ гидродинамического моделирования для повышения эффективности ос­

воения нефтеrазовых месторождений. При этом большое внимание уделе­ но вопросам комплексирования геофизической, rеолого-промысловой и гидродинамической информации на различных этапах и стадиях этого моделирования. Показавы современные возможности использования сейсмических методов, которые значительно возросли за счет широкого применения ЗD технологий, а также комплексирования данных сейсмо­

разведки, ГИ С, бурения и гидродинамических исследований при построе­ нии и информационной поддержке постоянно действующих геолого­ гидродинамических моделей. Рассмотрены все основные процедуры ком­ пьютерного геологического и гидродинамического моделирования.

Для студентов вузов, обучающихся по магистерской программе •Мо­ делирование разработки нефтяных месторождений• направления подго­ товки магистров •Нефтеrазовое дело•.

Данное издание является собственностью РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина и ero репродуцирование (воспроизведение) любыми способами без согласия университета запрещается.

ISBN 978-5-8365-0328-4

© Лобусев А.В., Лобусев М.А., Назарова Л.Н., 2008 © Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2008 ©ОФормление.

000 •Недра-Бизнесцентр•, 2008 © Голубев В.С., оформление серии, 2008

•

ВВЕДЕНИЕ

Внедрение в образовательный процесс инноваци­ онных технологий предусматривает создание в вузе

виртуального

нефтегазопромыслового

предприятия

для реализации возможностей обучения студентов н магистрантов в максимально приближенной к произ­ водственной среде. Однако в качестве исходной базы данных

положены

реальные

месторождения

раз.1ич­

ной сложности и степени геолого-геофизической изу­ ченности.

Современная геологическая наука в нефтегазовой отрасли помимо традиционных ~tетодов геологическо­

го картирования

широко

испо.1ьзует

геофизические

методы. Современная схема геологической интерпре­

тации

результатов

геофизических

исследований

включает ряд уровней, которые соответствуют рацио­

нальной стадийности изучения:

1)

региональный и.1и бассейновый;

2) 3)

зональный; локальный.

Внутри каждого из уровней последовательно вы­

полняются процедуры сбора, обработки и интерпре­ тации данных и построения геологических моделей.

Каждый уровень интерпретации опирается на свой

набор или комплекс исследований, масштабность и точность оценки нефтегазоносности недр.

На оценка

Региональном перспектин

уровне

f>егиона:

производится

устанавливается

общая присут­

ствие нефтематеринских пород, коллекторов, покры­

шек, благоприятных структурных элементов

1

и

2

по­

рядков, даётся оценка прогнозных ресурсов УВ и оп­

ределяются возможные масштабы открытий. На этом 3

уровне с использованием ПК проводится бассейновое

моделирование. На его основе производится подсчёт прогнозных ресурсов категорий Д. Геологическая интерпретация базируется

на

ре-

зультатах:

• • •

мелкомасштабного геологического картирования, бурения опорных и параметрических скважин,

региональных геофизических исследований: мел­

комасштабных гравиметрических и магнитометриче­

ских съёмок, сейсмических наблюдений по опорным профилям и геотраверсам. Зональный уровень иреследует следующие цели:

выявление и изучение зон нефтегазонакопления;

• •

обнаружение благоприятных структурных и не-

структурных ловушек;

•

оценка величин локализованной части ресурсов.

Геологическая интерпретация базируется на сред­ не-

и

крупномасштабных

съёмках

(геологических,

гравиметрических, рекогносцировочных) и детальных

сейсмических работах

2D,

бурении параметрических,

ряда глубоких и структурно-картировочных скважин по отдельным профилям. Интерпретируются данные космических и

высотных снимков.

По

резу ль татам

комплексной геологической и~терпретации составля­ ется зональный проект и делается оценка локализо­ ванных ресурсов.

Локальный уровень геологической интерпретации

разбивается на три подуровня:

1) 2) 3)

поисковый; разведочный;

эксплуатационный.

Соответственно их итогом должны быть подсчёты перспективных и промышленных запасов УБ различ­

ных категорий. В настоящее время ведётся работа по усовершенствованию этой инструкции и существует Проект

новой

классификации

запасов.

На данном

уровне для объекта исследования - месторождения разрабатывается геологическая математическая мо4

дель (ГММ), которая является основой для подсчёта категорийных запасов. В процессе детализации геоло­

гического изучения объекта

-

месторождения

повы­

шается категорийность запасов по цепочке С 3 -

Ct -

В

-

С2 -

А. Геологическая интерпретация основыва­

ется на результатах глубокого поискового, разведоч­

ного и эксплуатационного бурения, материалах сейс­ моразведки

2D,

ЗD и

4D,

высокоточной граниразвед­

ки и электроразведки.

Различные литологические типы отложений, иден­ тифицируемых специалистов

при

построении

индивидуального

ГММ,

требуют

подхода

к

от

анализу

строения и формирования. Например, формирование

пород-коллекторов в карбонатных комплексах связа­ но, чаще всего, с пластовым или рифагенным типом

резервуаров. Строение рифогенных массивов в значи­

тельной степени обусловлено:

•

палеобатиметрической обстановкой осадканакоп­

ления

-

наличием

зоны

палеомелководья

или

зоны

из~енения глубин от мелководного ше.1ьфа к относи­

тельно глубоководному;

• •

v

v

воздеиствием доминирующих течении и ветров; разрушающим влиянием цунами.

Наилучшие сосредоточены

разрушения,

коллекторы

в

в

холмов

пределах

сносимых

рифогенных

на склон

и

под

массивах

продуктов

их

воздействием

омывающих течений. Низкие коллекторские свойства

имеют известняки лагунных и депрессионных фаций.

Формирование

коллекторов

терригеиных

толщ

(песчаников и алевролитов) также происходит с учё­

том палеорельефа и палеобатиметрии бассейна, а влияние течений имеет свою специфику, описанную во многих работах. К сожалению, не всегда наблюдается увязка (со­ гласование) результатов различных методов, часто не

соблюдается стадийность работ, из-за чего страдает качество геологической интерпретации на более вы­ соком уровне.

5

Так,

например,

незавершенность исследований и,

соответственно, геологической интерпретации на ре­

гиональном уровне (бассейнового моделирования) во многих

регионах

(Западная

и

Восточная

Сибирь,

Тимано-Печорская и Прикаспийская впадины) при­

водит к ошибочным построениям, выводам и, как следствие, - к бурению большого числа ~пустых>> скважин.

1 ЭТАПЫГЕОЛОГО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1.

СХЕМА РАБОТ ПО ПОСТРОЕНИЮ ГММ

ГММ строится на всех этапах •жизни• объекта изучения (ме­ сторождения). Для поискового этапа это геологическая модель в двухмерном плане, а на разведочном этапе

-

в трёхмерном. Гео­

лого-математическую (ГММ) и гидродинамическую (ГДМ) мо­ дели следует рассматривать как две части постоянно действую­

щей геолого-технологической модели (ПДПМ), ориентиро­ ванные: первая - на решение задач развития сырьевой базы УВ

и оптимизации ГРР, а вторая- на оптимизацию разработки. Схема поэтапного построения ГММ позволяет последова­ тельно углублять наши знания о геологическом строении место­ рождения и, с учетом обобщения передового опыта, должна включать в себя следующие этапы: • анализ положения объекта в геоструктуре региона; • исследования обстановок основных эпох осадканакопления и особенностей их смены;

•

выделение

nродуктивных

в

разрезе

или

комплексов,

уточнение

коллекторов,

положения

технологических реше­ ний при разработке залежей углеводородов, надежность прогноза конечной нефтеотдачи и др.

В основу детальной корреляции положены следующие основ­ ные положения.

Выявление и учет последовательности напластования от­ ложений. Разрезы, сложенные осадочными породами, представ­

1.

ляют собой чередование пластов разного литологического соста­ ва, возраст которых последовательно уменьшается снизу вверх по

разрезу, т.е. каждый вышележащий пласт моложе нижележащего.

При согласном залегании пластов их чередование представля­ ет собой закономерную последовательность, которая в разрезах, вскрытых разными скважинами, одинакова, т.е. не нарушена.

При несаглаенам залегании пластов последовательность на­ пластования нарушена в результате перерывов в осадконакопле­

нии, размывов, тектонических нарушений с нарушением сплош­ ности

пластов,

что

проявляется

в

постепенном

изменении

тол­

щины отложений, в выпадении или повторении в разрезах со­ седних скважин пластов или больших интервалов разреза.

2. Выделение реперов и реперных границ. Репером называют пласт, выдержанный по площади и толщине, литологически от­

личающийся от выше и нижележащих отложений. Если пласт 58

имеет

характерную,

ярко

выраженную

на

диаграммах

верхность, ее называют реnерной границей.

ГИ С

nо­

Следует опtетить,

что реnеры в зависимости от их выдержанности и расnростране­ ния

по

площади

подразделяются

на

категории:

региональные,

локальные и местные.

Многим продуктивным горизонтам с согласным залеганием свойственна параллельность или веерообразность границ между слагающими их пластами и прослоями. Зачастую проведение корреляции отложений затрудняет фациальная изменчивость nластов-коллекторов и непроницаемых прослоев между ними.

5.1.

РУЧНАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ РАЗРЕЗОВ СКВАЖИН

поrис

Детальная корреляция включает в себя последовательность действий, которая завершается построением схем детальной кор­ реляции,

отражающих

расположение

и

соотношение

пластов/

nрослоев-коллекторов и непроницаемых разделов между ними.

Детальная вручную

корреляция

начинается

с

разрезов

нахождения

скважин в

по

разрезах

данным

скважин

ГИС регио­

нальных и локальных реnеров и выделения продуктивной рабо­ чей части разреза. На этой стадии выполняют расчленение nро­ дуктивной части в разрезах скважин, т.е. разделяют ее на одно­

родные по ГИС интервалы и nроизводят их качественную .1ито­ интерпретацию. При наличии достаточных данных

логическую производят диционные

количественную nределы,

в

интерnретацию,

разрезах

скважин

т.е.,

исnользуя

выделяют

кон­

nласты­

коллекторы и неnроницаемые разделы между ними.

На

следующей

стадии

выявляют

общие

закономерности

строения продуктивной части разреза и примечательные черты

наnластования. На диаграммах ГИС находят реперные границы и

реперы, в качестве которых наиболее удобно выбирать nласты глинистых или плотных карбонатных пород. Следует выявлять реnерные элементы как в пределах продуктивной части разреза, так и за ее пределами.

После выполнения расчленения разрезов всех скважин выби­ рают эталонную скважину - с наиболее nолным, четко диффе­ ренцированным разрезом, содержащим все продуктивные nласты

и

реперные

элементы,

и,

желательно,

расположенную

в

центре

объекта. На эталонном разрезе отмечают выявленные реnеры и производят индексацию продуктивных пластов.

По

завершению

nодготовительного

этапа

приступают

неnо­

средственно к детальной корреляции разрезов скважин. С разре­ зом эталонной скважины nоочередно сравнивают разрезы сосед-

59

них

скважин,

т.е.

выполняют

парную

корреляцию

разрезов

скважин. Для этого в паре скважин совмещают выявленные ре­

перы и сопоставляют разрезы скважин, обращая внимание на изменение

толщины

между

реперами

и

последовательность

на­

пластования.

Затем снизу вверх коррелируют отложения, залегающие меж­

ду одноименными реперами, в первую очередь, обращая внима­ ние на непроницаемые (глинистые) разделы, а затем - пласты­ коллекторы между ними. При нарушении напластования сопос­ тавление скважин проводят также и сверху вниз.

В случаях, если скважина не вскрывает основной репер, ис­ пользуют реперы перехвата, т.е. дополнительные реперы, которые

не столь выдержаны по площади, но имеют характерную конфи­ гурацию кривых ГИ С и расположены рядом с основным. Сопос­ тавление разреза скважины завершается индексацией одноимен­ ных пластов согласно эталонному разрезу.

Затем последовательно производят парные корреляции сква­

жин, расположенных в непосредственной близости от прокорре­ лированных скважин и т.д. По мере просмотра каротажа разрезы скважин

по

возможности

группируют,

выделяя

определенные

типы разрезов. При наличии нескольких типов разрезов для ка­

ждого типа выбирают опорную скважину. Корреляцию выпол­ няют

отдельно для

каждого типа

разрезов,

впоследствии

связы­

вая.их между собой. Проверка детальной корреляции осуществляется по пересе­ кающимся профилям.

Детальная

корреляция

оформляется

в

виде

нескольких

схем корреляции, выровненных по поверхности одного из основ­

ных реперов, называемой линией сопоставления или выравнива­

ния. Если в результате детальной корреляции установлено, что последовательность

раллельны,

напластования

не

нарушена

и

границы

па­

положение линии сопоставления не имеет особого

значения.

При веераобразности границ линию сопоставления следует

выбирать в середине коррелируемого интервала. При нарушении

последовательности напластования в нижней части продуктивно­ го горизонта линию сопоставления следует взять выше границы

несогласия, в случае нарушения в верхней части

-

ниже поверх­

ности несогласия.

На схемах детальной корреляции в последовательности, соот­ ветствующей профилю на схеме расположения скважин, разме­ щают диаграммы ГИС (масштаб

1:200),

совмещая поверхность

соответствующего репера с линией выравнивания. Сначала по­ следовательно соединяются основные, затем дополнительные ре­ перы, глинистые разделы и пласты коллекторы.

60

При согласном залегании границы проводятся прямыми ли­ ниями, при

-

несогласном

волнистыми; фациальное замещение

показывается ломаной вертикальной линией между скважинами.

Таким образом, схемы детальной корреляции должны отра­ жать

выдержанность

или

прерывистость

пластов-коллекторов

и

соотношение их с непроницаемыми разделами.

Результаты детальной корреляции ских

границ

продуктивного

-

горизонта,

отбивки стратиграфиче­ кровли

и

подошвы

пла­

стов-коллекторов, которые снимаются с диаграмм ГИС вручную.

5.2.

КОРРЕЛЯЦИЯ РАЗРЕЗОВ СКВАЖИН

И ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ ДЕТАЛЬНОЙ КОРРЕЛЯЦИИ Для детальной корреляции разрезов скважин по данным ГИ С проводится

нахождение

в

р(\зрезах

скважин

региональных

и

ло­

кальных реперов и выделение продуктивных частей разреза. На

этой стадии выполняют расчленение продуктивной части в раз­ резах скважин, т.е. разделяют ее на однородные по ГИС интерва­ лы

и

цию.

производят

При

их

качественную

наличии

достаточных

литологическую

данных

интерпрета­

выделяют

пласты­

коллекторы и непроницаемые разделы между ними.

Затем выявляют общие закономерности строения продуктив­ ной части разреза и характерные особенности напластования. На диаграммах ГИС находят реперные границы и реперы, в качестве которых наиболее удобно выбирать пласты глинистых углефици­ рованных или плотных карбонатизированных пород. Следует выявлять реперные элементы как в пределах продуктивной части разреза, так и за ее пределами.

После выполнения расчленения разрезов всех скважин выби­ рают эталонную скважину с наиболее полным, четко дифферен­ цированным разрезом, содержащим большинство продуктивных пластов и

реперов, и,

желательно, расположенную в центре под­

счетного объекта. На эталонном разрезе производят индексацию продуктивных пластов.

По завершении подготовительного этапа переходят к деталь­

ной корреляции разрезов скважин. С разрезом эталонной сква­ жины

поочередно

сравниваются

разрезы

соседних

скважин,

т.е.

выполняется парная корреляция разрезов скважин. Для этого в паре скважин совмещаются выявленные реперы и сопоставляют­

ся разрезы скважин, при этом обращают особое внимание на из­ менение толщины

между реперами и последовательность напла­

стования.

Затем

снизу

вверх

коррелируются

отложения,

залегающие

между одноименными реперами; в первую очередь обращают 61

внимание на непроницаемые (глинистые) разделы, а затем пла­

сты-коллекторы

между

ними.

При

нарушении

напластования

сопоставление скважин проводят также и сверху вниз. В случаях, если скважина не вскрывает основной репер, используют допол­ нительные реперы, которые не столь выдержаны по площади, но

имеют характерную конфигурацию кривых ГИ С и расположены рядом с основным. Сопоставление разреза скважины завершается индексацией одноименных пластов согласно эталонному разрезу. Затем

последовательно

производятся

парные

корреляции

сква­

жин, расположенных в непосредственной близости от прокорре­ лированных

скважин.

группируют,

выделяя

По

мере

возможности

определенные

типы

разрезы

разрезов,

скважин

каждому из

которых выбирают опорную скважину. Проведеиную детальную корреляцию

уточняют

отдельно

для

каждого

типа

разрезов,

а

затем выделенные пласты увязывают между собой. Проверка детальной корреляции продуктивных пластов обя­ зательно осуществляется по пересекающимся профилям, прове­ деиным через скважины.

Детальная корреляция оформляется в виде нескольких схем корреляции,

выровненных

по

поверхности

одного

из

основных

реперов (линии сопоставления или выравнивания). Если в результате детальной корреляции установлено, что по­ следовательность

напластования

не

нарушена

и

границы

парал­

лельны, положение линии сопоставления не имеет особого зна­ чения. При веерообразности границ линию сопоставления выби­ рают в середине коррелируемого интервала. При нарушении по­ следовательности напластования в нижней части продуктивного

горизонта линию сопоставления берут выше границы несогласия, в случае нарушения в верхней части

-

ниже поверхности несо­

гласия.

В результате детальной корреляции производятся отбивки стра­ тиграфических границ продуктивных горизонтов, кровли и по­ дошвы пластов-коллекторов, которые снимаются с диаграмм ГИС.

При выделении продуктивных горизонтов (пластов) учитыва­ ется характер насыщенности по результатам количественной ин­

терпретации материалов ГИ С и данным испытания и разработки.

Встроенный

модуль

корреляционного

анализа

DV-SeisGeo

предлагает новый качественный и технологический уровень по­

иска функциональных и корреляционных связей между разно­ родными геолого-геофизическими данными:

• кубами сейсмических атрибутов и геологическими параметрами;

• скважинными данными; • параметрами, определенными вдоль горизонтов; • кубами параметров и скважинными данными; 62

•

.. •. .... ..."";. ..,·:. ....·.., . ,. . . .. .. . ... .. .. ,.. ·' . •-.. . .·· . ... . . . .·- . .. :.. . .. . : .. . .. ..· .··. .. . .... • ... . .. . . .. . . ,...,. . ' ... " . .. .. ·- . ··~·

'

.... .

'

-

Рис.

•1

8

8

•• •

8

8

•

8

А

8

•

5.1 .

• •

,

•

•

•

1

Корреляция разрезов скважин

картами параметров ;

кривыми ГИС и керном и т . д .

Для

обеспечения

технологически

корректного

ровня

корре­

ляционного анализа в DV -SeisGeo выnолняют следующие дейст ­ вия (рис .

5.1 и 5.2, см . цветн ую вкладку) :

• Построение логических и геометрических фи л ьтров с во з ­ можностью отображения в трехмерном nространств е выдел нных множеств.

• Ручное и автоматическое (методом наименьших квадратов) задание корреляционной ф ункции .

• Использование методов ~онте-Карло и nеребора для нахо ­

ждения коэффициентов многофакторных нелинейных зависимостей.

•

Подбор nолиномов для одного - и многофакторных зависи -

мостей.

•

Исnользование главных комnонент для выделения зна чимы х

сейсмических атрибутов .

• Канонические корреляции дл я nоиска зависимостей межд у

линей ными комплексами nарам ет ров .

•

Ра счет

статистических

nоказателей

(среднее ,

дисnерсия ,

сред н еквад ратичное отклон ение , медиана , коэффициент корреля ­ ции и т .д. ) . • Пр едста влени е данных в виде статистических гистогра 1м и

гра фиков и т . д.

63

6 ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЙ(4D)АНАЛИ3

Палеотектонический влияния

анализ

конседиментационных

проводится и

с

целью

постседиментационных

оценки текто­

нических процессов на формирование коллекторов нефти и газа и нефтегазовых залежей на основе изучения изменения толщин стратиграфических пачек пород. Теоретические

и

методические

основы

палеотектонического

анализа ~а основе изучения толщин заложены В.В. Белоусовым.

Они базируются на утверждении, что толщины стратиграфиче­ ских пачек в осадочных бассейнах зависят от амплитуды текто­ нических движений. Формирование стратиграфических пачек при компенсирован­ ном осадканакоплении заканчивается формированием стратигра­ фических поверхностей выравнивания. Опираясь на данные ут­ верждения, можно решать обратную задачу - восстанавливать историю тектонического развития.

Метод анализа толщин стратиграфических пачек для восста­ новления

истории

тектонического

развития

имеет

ряд

ограниче­

ний, которые следует учитывать при его применении. В частно­ сти, не всегда при завершении формирования циклов осадкана­ копления формируются поверхности выравнивания и реализует­ ся процесс компенсированного осадконакопления.

Погрешности метода анализа толщин связаны и с неравно­ мерным

уплотнением

разреза

в

процессе

литификации

пород.

Очевидно, что метод анализа толщин не применим для восста­ новления

истории

тектонического

развития

по

стратиграфиче­

ским границам бокового наращивания, клинаформенных ком­ плексов, стратиграфических несогласий, размывов, перекомпен­ сированного формирования осадков (рифы, литологические гра­ ницы баров и др.).

В целом, метод анализа толщин для палеотектонического ана­ лиза применим при соблюдении следующих условий, являющих­ ся необходимыми и достаточными:

-

величина конседиментационного прогибания дна осадочного

бассейна должна быть пропорциональна изменению толщины изучаемого стратиграфического интервала;

64

:"1

-

::,; с. с.

с

- 1

:::

о.

Рис.

8.6.

Влияние из­

мельчения сетки на ха­ рактер

расnределения

давления и насыщенно­

сти

no

nласту (по мате­

риалам

Л:тдмарк)

компании

5500

5600

5800L---~----~----------~------------~

2

Q

....,. \) .! 1)

11 •.!

11.2: Н •."!' 11,21

5500

0,1 11

0.1 11,1 :i

5600

\1, 1 ' 11, 1(\ 11,11 4 11,0

-r: -С

....

1""

а:: ...J

-с

/""

-:f'i

....

..г

с

J. (_,

.-.

""

с:

~

а::

.;

-с

=

=

(/

Рис. 8.22 . Pacrrpcдe . rc­ rшe rrефтсrrасыщсшrости rra rrачало (а) 11 кorrcrt

(б) разработки

\~

- коэффиниент пропорциональности между этими величина­ ~и должен быть близок к единице (компенсированное осадкона­ копление).

Выполнение первого требования однозначно контролируется графоаналитическими методами. Контроль выполнения второго условия (наличие недокомпенсации или перекомпенсации) по результатам анализа толщин не представляется возможным.

Тем не менее, неныполнение второго условия при выполнении первого означает, что имеющийся массив толщин нельзя исполь­ зовать

для

определения

скорости

осадконакопления,

но

можно

использовать для решения задачи восстановления тектонической

истории развития района.

В процессе палеотектонического анализа выявляется допол­

нительная информация об условиях, времени и скорости образо­ вания стратиграфических комплексов посредством анализа мощ­ ностей между стратиграфическими границами. Это позволяет реконструировать

в

геологическом

тенциальных ловушек

времени

углеводородов

и

этапы

развития

прогнозировать

по­

характер

их насыщения.

При этом выполняют следующие действия:

•

динамический анализ палеотектонического развития с по­

мощью трехмерных сечений

XZTгeol У

= const,

YZTгeoiX

XYZ1Treo = const,

XYТreoiZ =

const,

= const;

• построение кубов изменения мощности и возраста между стратиграфическими границами;

• •

построение палеотел (роста, погружения);

динамическое совмещение сечений куба палеареконструк­

ции с геохронологической шкалой.

Исходными данными для проведения палеотектонического анализа являются данные сейсморазведки и Г:И С.

Выбор стратиграфических границ, принимаемых за поверхно­ сти выравнивания, является весьма ответственным этапом.

Основным признаком поверхностей выравнивания по данным ГИС являются выдержанные по толщине и составу литологиче­ ские разности пород. В терригеином разрезе, как правило, грани­ цы выравнивания приурочены к завершающей стадии формиро­ вания седиментационных циклов.

Признаками поверхностей выравнивания могут быть тонкие пласты песчаников

или

песчанистых пропластков

в глинах, тон­

кие пропластки глин, как правило, имеющих низкие УЭС. В ря­

де случаев с поверхностями выравнивания могут быть связаны прослеживаемые

на

значительной

части

площади

пропластки

уплотненных или карбонатных пород, пласты углей. На временных сейсмических разрезах в качестве

стра­ тиграфических границ для построения палеотектонических про-

65

филей

используются

наиболее устойчивые

отражающие

гори­

зонты.

При

подготовке

исходных

данных

для

палеотектонического

анализа следует выбирать стратиграфические границы и отра­ жающие горизонты, стратиграфически идентичные друг другу. Методы

палеотектонического

анализа делятся

на две

основ-

ные группы:

-

графические;

-графоаналитические.

Для палеотектонического анализа используются кривые ГИ С в масштабе, приведеином к вертикали, глубинные кубы сейсмо­ разведки ЗD и глубинные разрезы сейсморазведки 2D. Кривые ГИ С приводятся к вертикали на основе данных инк­

линометрии, значений альтитуд и удлинений. Глубинные вре­ менные разрезы и кубы строятся на основе скоростной модели среды.

6.1.

ГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Графические методы палеотектонического анализа (по терминологии ряда авторов - ~качественные~) включают:

-

построение палеотектонические разрезов;

-построение карт толщин стратиграфических горизонтов. Палеотектонические разрезы позволяют оценить характер тек­

тонических движений в заданных направлениях. Оптимальными направлениями

большему

и

таких

разрезов

являются

наименьшему градиентам

направления

по

изменения толщин

наи­

(по

падению и простиранию структур, палеосклонов и др.). Палеотектонические разрезы строятся от кровель стратигра­

фических горизонтов вниз. Кровля стратиграфической поверхно­ сти (поверхности выравнивания) имеет форму горизонтальной линии. Построения начинают с нижнего стратиграфического го­ ризонта,

последовательно

наращивая

разрез

по

мере

перехода

к

вышележащим стратиграфическим горизонтам.

Каждая

последующая

верхняя

стратиграфическая

граница

строится в виде горизонтальной линии и от нее вниз откладыва­

ются толщины нижележащих стратиграфических горизонтов. Та­

ким образом, при наличии димо построить

n-1

n стратиграфических границ необхо­

палеотектонических разрезов.

Технология построения палеотектонических профилей по данным ГИС и сейсморазведки идентична. При построении па­ леотектонических сейсмических профилей выравнивание произ­ водится по отражающим сейсмическим горизонтам.

66

Палеотектоническая карта представляет собой карту толщины стратиграфического горизонта или нескольких стратиграфиче­ ских горизонтов. Такие карты наиболее наглядны и информатив­ ны

для

решения

задач

палеотектонического

анализа,

поскольку

позволяют проанализировать информацию в пределах всей изу­

чаемой площади. Набор таких карт позволяет изучить тектониче­ скую историю рассматриваемого участка геологоразведочных ра­

бот как в геологическом времени, так и в пространстве. Фактически палеотектонические карты представляют собой разность структурных поверхностей по кровлям стратиграфиче­ ских горизонтов.

Учитывая особенности обработки сейсмического материала (необходимость введения ряда поправок, значимых при построе­ нии структурных карт), следует отметить, что при условии не­ значительных латеральных изменений пластовых скоростей воз­ можно

использование

в

качестве

палеотектонических

карт

карт

интервальных времен в пределах рассматриваемых стратиграфи­ ческих горизонтов.

Поскольку структурные карты по данным сейсморазведки строятся с опорой на данные ГИС, то построение палеотектони­ ческих карт по данным сейсморазведки следует рассматривать как результат комплексной интерпретации данных сейсморазвед­ ки и ГИС. Карты толщин и выровненные профили могут использоваться для геологической интерпретации и в случае изучения обетано­ вак разреза, формировавшегося при перекомпенсации. Выравни­ вание производят по подошве стратиграфического горизонта или интервала разреза, выбранного для анализа. В этом случае ана­ лизируется

строение

седиментационных

тел

при

условии

отсут­

ствия конседиментационных тектонических процессов. Таким образом, такой тип палеареконструкций выходит за пределы ре­ шения задач палеотектонического анализа.

6.2.

ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Графоаналитические методы

( •количественные•)

основаны на

применении методов математической статистики для обработки массивов значений толщин. Таким образом, в данном случае строятся

математические

модели

палеотектонических

процессов.

Безусловным преимуществом графоаналитических методов явля­ ется возможность вычленить наиболее значимые компоненты палеотектонического режима.

Недостатками метода, как и любого метода статистики, явля-

67

ется

меньшая

геологическая

наглядность

получаемых

результа­

тов, в значительной мере характерная для графических методов

палеотектонического анализа. Следовательно, методически более правильно совместное применение обоих методов. Ниже рассмотрены два графоаналитические метода анализа

толщин. Один из этих методов назван «корреляционный метод изучения истории формирования структур~, другой метод не по­ лучил какого-либо определенного названия, поэтому условно на­ зовем его «статистическим методом анализа толщин~.

Статистический анализ толщин

проводится с помощью гра­

фиков зависимости абсолютных глубин базисной поверхности (ось Х, нижняя стратиграфическая поверхность) изучаемого стратиграфического интервала (ось У).

от

толщины

В соответствии с изложенным палеотектоническая математи­

ческая модель исследуемого стратиграфического интервала опи­ сывается уравнением

где h - толщина стратиграфического интервала разреза, н6 r абсолютная отметка глубины залегания базисного горизонта. Коэффициенты а, Ь в уравнении, коэффициент корреляции r - среднеквадратическая величина разброса точек графика рассчитываются методом наименьших квадратов.

Наличие линейной зависимости при тельствует

о том,

r,

близком к

что толщина осадочных пород в

1,

свиде­

пределах изу­

чаемого стратиграфического интервала прямо пропорциональна

амплитуде погружения дна осадочного бассейна и, следовательно, применим статистический метод анализа толщин для палеотек­ тонического анализа.

Сильные искажения линейности могут быть связаны со сле­ дующими причинами:

1) отсутствие компенсации в осадконакоплении; 2) смена центров приложения тектонических сил при форми­ ровании рассматриваемой толщи;

3) ошибки в корреляции, инклинометрии, альтитудах сква­ жин.

Во втором случае следует проанализировать возможное груп­ пирование точек на графике и соответствующей карте толщин изучаемой пачки пород.

В третьем случае точки на графике, как правило выходят за пределы тренда общей зависимости и соответствующие исходные данные следует проверить и откорректировать.

Среднеквадратическая величина разброса точек, рассчитанная после

68

корректировки

«ураганных отскоков точек~,

может быть

принята в качестве одной из составляющих при вычислении по­ грешности построения структурных карт.

Геологический смысл коэффициента Ь. Коэффициент Ь уравнения характеризует различия наклонов базисного горизонта и горизонта, лежащего в кровле изучаемой толщи. Значение ко­

эффициента Ь = О означает, что разрез накапливался при равно­ мерном тектоническом погружении дна осадочного бассейна и границы (базовая и кровли изучаемой толщи) были параллельны после завершения осадканакопления изучаемой стратиграфиче­ ской пачки пород. Очевидно, что наложение постседиментационных тектониче­

ских процессов не изменит форму графика и значения коэффи­

циента Ь = О для данного интервала разреза. На графике зависи­ мости толщины стратиграфического интервала от абсолютных отметок базового горизонта точки будут апроксимироваться пря­ мой линией, параллельной оси Х.

Значения коэффициента О логического ходили ем

времени

между

< Ь < 1 означают, что в период гео­ изучаемыми

поверхностями

проис­

тектонические конседиментационные процессы, следстви­

которых

является

несоответствие

структурных

планов

изу­

чаемых поверхностей. Тектонический конседиментационный процесс имел затухающий характер. Значения коэффициента Ь < О означают, что в период геоло­ гического дили

времени

между

тектонические

изучаемыми

поверхностями

конседиментационные

процессы,

происхо­ носившие

инверсионный характер.

При Ь

= 1 структура в современном структурном плане по

кровле пласта является выпаложенной (кровля пласта горизон­ тальна).

Средние времени.

интенсивности

Если

для

роста

структур

анализируемой

структуры

в

геологическом по

оси

отложить значения коэффициента Ь, а по оси абсцисс

-

ординат

толщины

соответствующих стратиграфических толщ (толщины исследуе­ мых толщ наращиваются от базового горизонта вверх по разре­

зу), то, соединив точки, получим график, характеризующий сред­ нюю интенсивность развития структуры.

Оценка глубины залегания не вскрьпых бурением страти­ графических границ. Для оценки глубины залегания не вскры­ тых бурением стратиграфических границ необходимо определить коэффициенты

а

и

о в

уравнении

по скважинам,

вскрывшим

нижний горизонт. Фактически задача сводится к решению урав­

нения

относительно

неизвестной

глубины залегания

базового

горизонта Н6 r при известной глубине залегания верхней границы изучаемого стратиграфического интервала Нхр· Решение производится по уравнению

69

Нб r = (а + Нкр)/(1 - Ь), где Нкр

-

абсолютная отметка кровли стратиграфического интер­

вала.

6.3. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ИСТОРИИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУР Суть м.етода. Статистический анализ толщин проводится с

помощью графиков зависимости абсолютных глубин подошвы (ось Х - нижняя стратиграфическая поверхность) от абсолютных глубин кровли стратиграфического интервала (ось У). В соответ­ ствии с изложенным палеотектоническая математическая модель

исследуемого

стратиграфического

интервала описывается

урав­

нением

нкр = а

+ k НПОДI - абсолютная

где Нкр

отметка кровли стратиграфического интер­

вала разреза; Нпод - абсолютная отметка глубины залегания по­ дошвы стратиграфического интервала; а - свободный член; k тангенс угла наклона прямой линии регрессии к оси Х. Физический смысл углового коэффициеmа k - отношение амплитуд структуры по изучаемым поверхностям. Если величина амплитуды структуры по кровле пласта равна А 1 , а по подошве

А 2 , то k = А 1 /А 2 • Очевидно, что значение коэффициента k не за­ висит от глубины залегания пласта или стратиграфического ин­ тервала.

fеологический смысл коэффициеmа k. Поскольку коэффи­ циент k отражает изменение амплитуды структуры по разным стратиграфическим поверхностям, то физически он характеризу­ ет рост структуры и назван коэффициеmом роста структуры (Кр).

КР < 1 означает, что вышележащая структурная поверхность имеет

меньшую

амплитуду

по

сравнению

с

нижележащей,

т.е.

происходил рост структуры во времени.

КР

= 1 означает,

что обе структурные поверхности имеют рав­

ную амплитуду, следовательно, тектоническая активность отсут­ ствовала

и

разрез

накалливалея

при

равномерном

погружении

дна осадочного бассейна.

Кр < 1 означает, что амплитуда верхней структурной поверх­ ности больше, чем нижней, т.е. имела место тектоническая ин­ версия.

Свойство коэффициеmа Кр. Произведение коэффициентов роста между последовательно залегающими поверхностями равно

70

отношению

амплитуд структурных поверхностей

между

самой

нижней и самой верхней поверхностями.

Действительно, если обозначить Кр 1 = Kp(t- 2) = А 1 /А 2 , Кр 2 = = Кр