что такое карта изопахит
Изопахита
Нанесенные через определенные интервалы изопахиты, образуют карту изменения мощностей какого-либо стратиграфического комплекса. Такие карты, называемые изопахическими картами или картами схождения, характеризуют не только распределение мощностей, но и, при постоянстве батиметрического уровня, представленного поверхностью, ниже которой идёт накопление осадков, палеоструктурный рельеф подошвы осадочного комплекса на какой либо момент геологического времени. Используются для палеотектонического анализа, применяются при составлении литолого-фациальных карт, для подсчета запасов углеводородов. Составляются главным образом по данным разведочного бурения. Карты изопахит применяются в стратиграфии, седиментологии, структурной геологии, нефтяной геологии и вулканологии.
Связанные понятия
Iterator — поведенческий шаблон проектирования. Представляет собой объект, позволяющий получить последовательный доступ к элементам объекта-агрегата без использования описаний каждого из агрегированных объектов.
Дефростация (от де… и англ. frost — мороз) — процесс размораживания (оттаивания) пищевых изделий перед употреблением или выработкой из них новых изделий. Обычно замороженная пища хранится при температурах: замороженные изделия — −18 °С, изделия глубокой заморозки — −26…-36 °С.
Промышленный дисплей — жидкокристаллическая панель с активной матрицей, которая отличается от бытовых панелей повышенным требованиям к качеству, большей технической надежностью (в том числе приспособленностью к длительной непрерывной эксплуатации), и специальными условиями поставок. Так же иногда употребляют выражение «промышленная ЖК-матрица». Если для управления пикселями дисплея или матрицы используются тонкоплёночные транзисторы, то используются выражения «промышленный TFT-дисплей» или «промышленная.
Оценка потенциала тюменской свиты в пределах Ноябрьского региона Западной Сибири
18 Октября 2016 А.В. Буторин, Р.Р. Зиннурова, М.Ю. Митяев, А.В. Онегов, И.Ф. Шарифуллин, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»), М.А. Виноходов (Филиал «Газпромнефть-Муравленко» ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз»)
На сегодняшний день все более актуальной становится проблема поиска новых объектов разработки. Особо остро подобный вопрос стоит перед относительно выработанными месторождениями, в этом случае количество возможных участков под бурение новых скважин сокращается с каждым годом, что на фоне падающей добычи делает разработку актива менее привлекательной с экономической точки зрения.
Возможностью дать второе дыхание месторождению является поиск новых объектов разработки в ранее не рассматриваемой части разреза. Именно это решение может в перспективе решить проблемы «выработанного» актива, однако подобный путь зачастую требует комплексной проработки всего накопленного геолого-геофизического материала, а также дополнительных затрат на стадию геологоразведки. Тематика поиска новых «горизонтов» будет рассмотрена в данной статье на примере Ноябрьского региона Западносибирского осадочного бассейна.
В большинстве случаев месторождения Ноябрьского региона ориентированы на разработку нижнемеловых отложений осадочного чехла, в некоторых случаях интересы геологов простираются и ниже — до васюганских и тюменских пластов юрского комплекса. Именно тюменские отложения могут рассматриваться как потенциальный источник пополнения запасов месторождений. К этой стратиграфической единице относят средне-верхнеюрские отложения, подстилающие васюганскую свиту, и сформированные в условиях переходной зоны «суша-море».
Основным недостатком тюменских отложений является относительно низкая изученность пород данными бурения — комплекс залегает ниже наиболее глубокого целевого васюганского комплекса, поэтому данные о строении и насыщении пород средней юры, зачастую представлены только в разрезах глубоких разведочных и поисково-оценочных скважин. В этом случае фактическая информация о геологическом строении является крайне дискретной в пространстве, и основная роль в изучении тюменских отложений отводится методам площадной сейсморазведки. Именно сейсмические методы в данном случае призваны помочь геологам оценить внутреннее строение перспективного юрского комплекса и ответить на вопрос о его фациальном строении.
Целью данного исследования является изучение тюменских отложений при помощи комплексирования скважинной и сейсмической информации. Основное внимание уделено именно выбору оптимального алгоритма изучения волнового поля для решения детальных геологических задач.
Статья в первую очередь, призвана показать накопленный опыт ООО «Газпромнеть НТЦ» в вопросах изучения тюменских отложений Ноябрьского региона Западносибирского бассейна. В рамках статьи приводится анализ наиболее успешных алгоритмов, применяемых для анализа волнового поля в целевом интервале, позволяющих с высокой степенью уверенности прогнозировать фациальное строение комплекса, что в свою очередь является важной ступенью в изучении продуктивного интервала.
Целью данного исследования является составление региональной фациальной карты тюменских отложений с целью выявления наиболее перспективных районов под дальнейшее изучение, в том числе и путем заложения разведочного бурения.
Для достижения поставленной цели выполнен анализ имеющегося геолого-геофизического материала, включая данные сейсморазведки 2D/3D и скважинную информацию (ГИС, керн). Всего на рассматриваемой территории имеется 17 площадных сейсмических съемок, общей площадью около 20 тыс. кв. км. Общий фонд бурения насчитывает около 23 тысяч скважин, однако только 180 вскрывают изучаемые отложения. Таким образом, можно сделать вывод об относительно слабой изученности тюменского комплекса скважинной информацией.
Актуальность данного исследования в первую очередь связана со значительным потенциалом тюменских отложений с точки зрения их нефтенасыщенности. Определение основных закономерностей строения данного комплекса, позволит в перспективе решить важную для Ноябрьского региона проблему восполнения ресурсной базы.
Геологическое строение Тюменской свиты.
Формирование продуктивных пластов верхней части тюменской свиты, к которым на данной территории относится комплекс Ю2-3, происходило в условиях переходной зоны между континентальными и морскими обстановками седиментации. Данный период геологической истории в пределах Западной Сибири характеризуется обширной областью распространения континентальных условий седиментации. Области, с которых море отступало, характеризовались развитием многочисленных опресненных зарастающих водоемов, где происходило накопление илов и торфа. Впоследствии эти водоемы приведут к развитию угольных пачек в разрезе комплекса Ю2-3. Южная часть Западносибирского бассейна представляла собой обширную аллювиальную равнину с большим разнообразием низменных ландшафтов, которые изредка заливались морем.
Изучаемый Ноябрьский регион занимает промежуточное положение и приурочен к системе развития переходного комплекса между континентальными и морскими отложениями. В разрезе скважин фиксируются прослои углей, которые отражают временное наличие застойных условий, во времена регрессионных этапов. Таким образом, геологическое развитие территории позволяет предположить наличие дельтового комплекса, характеризующегося развитием сложной системы каналов, по которым происходил вынос осадочного материала с континентальной части бассейна.
Однако на практике выделение в разрезе скважин дельтовых обстановок, характеризующих геологическое развитие территории, не всегда может быть реализовано. Кроме этого дополнительную неопределенность вносит дискретный характер скважинной информации в пространстве — всего на изучаемой территории тюменские отложения вскрываются в 180 скважинах, при этом далеко не во всех скважинах был получен керновый материал достаточного количества и качества.
Таким образом, тюменские отложения могут быть охарактеризованы как слабо изученные с геологической точки зрения — скважинная информация не способна на сегодняшний день обеспечить уменьшение геологических неопределенностей. Тюменские отложения на момент бурения разведочных и поисково-оценочных скважин не являлись целевыми, поэтому информация носит скорее случайный характер, что с учетом особенностей геологического строения может привести к некорректной оценки строения и перспективности комплекса.
Слабая представительность скважинной информации приводит к тому, что ведущая роль в вопросах изучения тюменского комплекса на сегодняшний день отдается методам площадной сейсморазведки, способной обеспечить первичную дифференциацию территории, тем самым наметить основные закономерности в распределении коллекторских свойств тюменского комплекса.
Изучение тюменских отложений по сейсмическим данным
Изменчивый характер тюменских отложений приводит к сложному строению волнового поля в рамках данного комплекса, что в первую очередь обусловлено относительно резкой сменой коэффициентов отражения и изменениями мощности пластов, что отражает обстановки седиментации переходной зоны.
Изучение характеристик волнового поля, позволяет сделать предположения об условиях седиментации, то есть выполнить ранжирование территории и вложить в нее геологический смысл. Для получения наиболее полного представления о строении изучаемого комплекса использовано несколько подходов к анализу волнового поля:
1) Структурный анализ — основан на предположении большей перспективности отложений в апикальных частях структур. Структурный фактор в случае тюменских отложений носит подчиненный характер, так как основной вклад вносит литология пласта в силу особенностей условий седиментации указанных отложений.
2) Палеогеографический подход — заключается в изучении карт временных толщин, которые позволяют регионально оценить условия седиментации. Анализ карт изопахит позволяет выполнить палеогеоморфологический прогноз.
3) Динамический анализ — данный тип анализа включает в себя множество подходов к анализу динамических характеристик волнового поля (амплитуды, частоты, формы отражения и т.д.). В рамках подобного подхода к интерпретации данных сейсморазведки возможно выделение основных алгоритмов:
Необходимо отметить, что возможности динамического анализа ограничены площадями проведения трехмерных сейсморазведочных работ, что ограничивает прогноз распространения геологических тел границами лицензионных участков.
Комплексирование различных подходов к анализу имеющейся сейсмической информации позволяет более подробно изучить целевой пласт, сочетая как кинематические, так и динамические особенности волнового поля. Однако, необходимо отметить, что кинематические параметры (структурные планы и карты изопахит) не способны обеспечить детального исследования, предоставляя лишь косвенные инструменты для оценки перспективности того или иного района. Наиболее полная информация может быть получена из результатов динамической интерпретации площадных данных, так как характеристики сейсмического отклика связаны с петрофизическими свойствами пласта, что дает возможность перейти к более детальному прогнозу геологических свойств.
Необходимо учитывать, что все методы динамического анализа, несмотря на взаимосвязь изучаемых характеристик, могут рассматриваться как отдельные методы, которые позволяют взглянуть на сейсмический отклик под разными углами. Именно поэтому в рамках данного исследования не производится сравнение информативности того или иного метода интерпретации, вся полученная информация представляется ценным объектом, позволяющим судить о строении изучаемого интервала.
Комплексирование полученной информации о распределении динамических характеристик волнового поля в пространстве позволяет выделить и закартировать в региональном масштабе развитую сеть каналов, выделяющихся в волновом поле в виде линейных аномалий. Наиболее детальное представление канальной системы позволяет получить спектральное изучение сейсмических данных, что отражает их малую мощность (преобладание интерференционного характера поля).
В результате проведенного исследования были составлены карты кинематических и динамических характеристик поля регионального масштаба, позволяющие выполнить оценку потенциала тюменских отложений (рис. 1).
Рис. 1. Пример региональной карты, полученной по результатам оценки спектральных аномалий площадных данных сейсморазведки
Интерпретация результатов анализа волнового поля.
Интеграция карт динамических характеристик волнового поля позволяет выделить в региональном масштабе развитую сеть каналов, предположительно относящихся к приливно-отливной дельтовой системе.
Однако, выделение канальных обстановок седиментации возможно только в рамках площадных сейсмических съемок, так как характерный размер объектов не позволяет картировать их по профильным данным.
С целью оценки вероятных направлений развития канальных систем выполнена оценка палеогеографического фактора (рис. 2). Распределение мощностей юрского комплекса отражает общую закономерность его развития — зоны сокращенных мощностей отвечают областям палеоподнятий, а зоны повышенной мощности соответствуют депрессиям. С этой точки зрения, можно установить меньшую вероятность развития канальной системы в области уменьшения мощности комплекса. Данный тезис позволяет ориентировочно оценить возможное направление развития дельтовой системы.
Рис. 2. Карта изопахит (теплые тона отражают палеоподнятия) с нанесенными палеоканалами (синие линии), полученными по результатам интерпретации сейсмических данных
Выполненный комплексный анализ волнового поля позволяет оценить предполагаемые обстановки седиментации тюменских отложений. Однако необходимо отметить, что понимание распространения канальных систем не дает ответ на вопрос о вероятности наличия коллектора. С целью определения коллекторского потенциала тюменской свиты, выполнена оценка зависимости эффективной мощности комплекса от удаленности от канала, выделяемого по сейсмическим данным (рис. 3).
Рис. 3. Слева точечный график, отражающий зависимость эффективной мощности тюменских отложений от расстояния доя канала. Справа — интегральная гистограмма
Полученный кросс-плот характеризуется треугольным распределением точек. С целью анализа выполнен статистический анализ полученной зависимости. На иллюстрации слева показан результат осреднения эффективных толщин по зонам шириной 500 м. Подобная оценка показывает математическое ожидание толщины коллектора внутри зоны. Полученные значения укладываются в линейную зависимость, отражающую убывание средней мощности коллектора по мере удаления от системы каналов. Дополнительно были рассчитаны интегральные гистограммы, отражающие распределение эффективных толщин по зонам с шагом 1 км. Анализ полученных гистограмм позволяет сделать аналогичный вывод о уменьшении вероятности наличия коллектора с удалением от канала. Очевидно, что полученная зависимость не предполагает какого-либо количественного прогноза, однако она позволяет говорить о наличии тренда в распределении коллекторских свойств.
Развитие канала транспортировки в условиях дельтовой равнины, сопровождается отложением целого комплекса пород, которые не обладают необходимым акустическим контрастом, либо мощностью для отображения на волновом поле. Поэтому для получения более полного представления о строении целевого интервала необходим более детальный анализ геологической информации. По результатам анализа кернового материала скважин выделены основные литотипы, характеризующие условия накопления тюменской свиты: песчаники дельтовых каналов, углистые аргиллиты внутридельтовых областей (лагун, болот и пр.), алевритистые песчаники намывных валов. В породах отмечены обильные макроостатки флоры, растительный детрит, следы биотрубации, включения пирита и сидерита. Стоит отметить, что в образцах керна пласта Ю2 встречены морские двустворки и фораминиферы, что свидетельствует об усилении влияния моря в период накопления данных отложений.
Изучение динамических характеристик поля в сочетании с картами изопахит позволяет оценить литологический фактор, то есть вероятность наличия коллектора. В случае тюменских отложений данный фактор играет наибольшую роль, однако, в рамках выделенных перспективных областей сохраняется влияние и структурного фактора. Исходя из этого дополнительным критерием оценки перспективных зон, является региональная структурная карта по кровле тюменского комплекса. Купольные области характеризуются максимальным потенциалом, при условии наличия канальной системы. Кроме этого, купольные области являются перспективными с точки зрения разработки площадных коллекторов, что позволяет предусмотреть наличие дополнительных перспектив в других комплексах отложений.
Рис. 4. Региональная структурная карта по кровле тюменских отложений (теплые тона отражают поднятия)
Выводы и дальнейшие рекомендации.
Результат исследования заключается в получении региональной карты потенциала тюменских отложений, которая представляет собой интегральную оценку литологического и структурного фактора, полученных на основании анализа сейсмической информации с привлечением данных о распространении коллектора по скважинам (рис. 5). Использование различных подходов к динамической интерпретации волнового поля позволило выделить на изучаемой площади развитую сеть каналов, отвечающих развитию приливно-отливной дельтовой системы. Полученный результат, безусловно, характеризуется естественными неопределенностями, свойственными сейсмическому методу.
Рис. 5. Комплексная карта — подложка представлена картой изопахит, синими линиями вынесено положение палеоканалов, сплошными черными линиями структурный план по кровле тюменских отложений
Как показывает статистический анализ, скважины расположенные ближе к каналам, характеризуются большей вероятностью наличия коллектора. Тогда как по мере удаления от канала, вероятность получить значительный объем коллектора падает. Полученная закономерность позволяет сформировать региональную концептуальную модель геологического строения, которая ложится в основу дальнейшего изучения тюменского комплекса. Более перспективными считаются области развития дельтового комплекса.
Актуальность исследования в первую очередь связана с необходимостью поиска и вовлечения новых объектов разработки с целью поддержания уровня добычи нефти на месторождениях, находящихся на заключительной стадии разработки. Подобная проблема является актуальной для многих месторождений Ноябрьского региона, и Западной Сибири в целом, так как выработанность запасов в данном регионе составляет около 70%.
При этом тюменские отложения характеризуются крайне слабой изученностью, ввиду значительной глубины их залегания, а также сложного строения комплекса с геологической точки зрения. Постепенное накопление знаний и применение новых технологий анализа сейсмической информации позволит уменьшить риски, связанные с разработкой данного стратиграфического комплекса.
Данное исследование является начальным шагом в детальном изучении тюменских отложений Ноябрьского региона, отражая этап концептуального моделирования комплекса, то есть выявление основных закономерностей строения тюменской свиты. Дальнейшее развитие связано с детальной проработкой скважинной информации — анализе и интерпретации кернового материала, проведении переиспытаний скважин, которые анализировались без ГРП, испытание имеющегося фонда скважин. Все эти мероприятия позволят постепенно уменьшить риски и неопределенности, и тем самым приблизить полномасштабную разработку данного комплекса в пределах Ноябрьского региона.
Внутреннее строение продуктивного клиноформного пласта по данным сейсморазведки
18 Октября 2016 А.В. Буторин, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)
Представления геологов и разработчиков о внутреннем строении продуктивного пласта на ранних стадиях разработки месторождения в значительной степени зависит от сейсмических данных. Этот этап характеризуется относительно малым количеством скважинной информации, что приводит к высокой неопределенности в геологической модели. Уменьшение неопределенности возможно при использовании детального анализа сейсмической информации, которая позволяет оценить свойства геологической среды и сделать предположения о фациальных обстановках седиментации.
Полнота геологической информации, получаемой из волнового поля, зависит от алгоритмов анализа динамических характеристик сейсмических данных. Развитие технологий анализа волнового поля позволяет получить больше информации, тем самым уменьшить неопределенности, обусловленные геологической моделью и снять геологические риски при бурении эксплуатационных скважин.
Технологии анализа сейсмических данных активно развиваются последние 50 лет — с начала цифровой регистрации волнового поля. В настоящий момент многообразие алгоритмов анализа позволяет детально изучить волновое поле и связать вариации его динамических характеристик с изменением свойств геологической среды.
Несмотря на развитие алгоритмов динамической интерпретации, существуют естественные ограничения метода, которые уменьшают возможную детальность исследования. К наиболее значимым относится предельная разрешающая способность волнового поля, ввиду ограниченности частотного спектра записи. Сейсмический импульс имеет конечную длительность по времени и значительно отличается от единичного, следовательно, и наблюдаемое волновое поле будет ограничено по частоте. К этому ограничению также относится и частичная потеря высоких частот с увеличением глубины, за счет больших коэффициентов затухания. Таким образом, наблюденное волновое поле всегда характеризуется некоторыми пределами разрешающей способности, как по вертикали, так и по горизонтали, которое пропорционально доминантной длине волны.
Проблема ограниченности разрешающей способности становится наиболее актуальной при изучении сложно построенных коллекторов, накопление которых происходило в условиях активной гидродинамики. К такому типу пластов, можно отнести залежи фондаформенных частей клиноформ, где развиваются отложения мутьевых потоков. В этом случае наблюдается отложение относительно маломощных коллекторов связанных с конусами выноса и питающими каналами. Зачастую их мощность незначительна с точки зрения сейсморазведки, поэтому индивидуальных отражений от кровли и подошвы не образуется. В этом случае перспективное тело будет приурочено к зоне интерференции отраженных волн от кровли и подошвы, что накладывает ограничения на информативность результатов анализа волнового поля.
В рамках данной статьи будет показано изменение геологических представлений о строении сложно построенной клиноформы в зависимости от выбранной технологии анализа сейсмической информации. В качестве примера рассмотрено одно из месторождений Ноябрьского региона Западно-Сибирского осадочного бассейна, которое в настоящий момент не введено в промышленную эксплуатацию. В рамках исследуемой территории пробурена 21 скважина, 12 из которых характеризуются безводным притоком нефти из интервала целевого пласта. Одной из причин не позволяющих начать промышленную добычу нефти является неопределенность геологического строения, обуславливающая высокие экономические риски эксплуатации.
Геологическое строение.
Изучаемая продуктивная толща представлена отдельной клиноформой — характерным геологическим телом неокомского разреза Западно-Сибирского осадочного бассейна. Клиноформная теория строения неокомского чехла Западной Сибири была предложена Наумовым А.Л. в конце 70х гг и явилась настоящей революцией в понимании стратиграфии и строения чехла. [2]
В настоящее время при описании клиноформ устоялась терминология, предложенная Д. Ричем, согласно которой в каждой клиноформе выделяется: ундаформа (шельфовая часть), ортоформа (склоновая часть) и фондоформа (дерессионная, наиболее глубоководная часть). Формирование каждой из частей происходило в различных пелеогеографических условиях: от континентальной до абиссальной. [1]
Рис. 1. Принципиальная схема формирования неокомских отложений Западной Сибири (А.А, Нежданов) (1 — река; 2 — дельта реки; 3 — суша; 4 — приморские озера; 5 — береговая линия; 6 — шельф; 7 — бары открытого моря; 8 — бровка шельфа; 9 — плоскостной смыв; 10 — оползни; 11 — каналы мутьевых потоков; 12 — песчано-алевритовые конусы выносов мутьевых потоков (турбидиты); 13 — дистальные гемипелагические илы; 14 — песчаные волны (рифели); 15 — ачимовская толща; 16 — глубоководные глинисто-битуминозные отложения (баженовская свита))
Исходя из различий в условиях седиментации, каждая зона характеризуется определенными геологическими объектами, которые могут выступать в качестве коллекторов. Ундаформенные пласты характеризуются наличием песчаных баров и валов, а для фондоформенных характерно наличие конусов выноса и питающей сети палеоканалов, по которым происходила транспортировка осадочного материала. При этом канальные фации характеризуются улучшенными фильтрационно-емкостными параметрами, по сравнению с конусами выноса, что делает их приоритетными для поисков залежей УВ.
В рамках изучаемого месторождения наблюдается развитие целевого пласта от ундаформенной к фондаформенной части, что дает основание ожидать наличие, как шельфовых песчаных тел, так и относительно глубоководных конусов выноса. Породы пласта представлены переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов, что является характерным для терригенного чехла Западно-Сибирского осадочного бассейна.
Анализ скважинной информации.
Изучаемое месторождение находится на начальной стадии разработки, поэтому характеризуется недостаточным количеством скважинной информации. В рамках исследуемой площади пробурена 21 вертикальная скважина, в каждой из которых выполнен стандартный комплекс геофизических исследований — ГК, БК, АК, ГЗ и НК. Также по некоторым скважинам имеются фотографии кернового материала.
На начальном этапе выполнена классификация всего набора имеющихся каротажных кривых с использованием сеток Кохонена. Наиболее устойчивое разделение выборки наблюдается при использовании пяти классов, которые были ассоциированы с определенным литологическим составом: плотные карбонатизированные песчаники, песчаники, алевролиты, глины и глины тонкодисперсные кавернозные. Полученная классификация использовалась для определения средней гидродинамической активности за время формирования пласта с помощью треугольных диаграмм Шепарда. Содержание каждой фракции определялось как отношение суммарной толщины класса к общей мощности пласта.
Комплексное использование полученной классификации, треугольных диаграмм и фотографий керна позволило выделить на площади несколько характерных фациальных обстановок:
1. Промоины разрывных течений и каналы;
2. Вдольбереговые валы;
3. Межваловые лагуны;
4. Оползневые склоны;
5. Глубоководные обстановки.
Рис. 2. Результат классификации геолого-геофизической информации по скважинам: 1) Промоины и каналы; 2) Вдольбереговые валы; 3) Межваловые лагуны; 4) Оползневые склоны; 5) Глубоководные обстановки. Для каждого класса показана кривая гамма-каротажа, колонка литологии и фото керна (10 см)
Исходя из результатов интерпретации скважинной информации, целевыми для дальнейшего картирования являются фации каналов и вдольбереговых валов, ввиду того, что они характеризуются наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами. Важно отметить, что канальные фации характеризуются на порядок более высокими значениями проницаемости, что делает их наиболее приоритетными для дальнейшего эксплуатационного бурения.
Площадной анализ распределения фаций по скважинам позволяет предположить наличие нескольких песчаных валов в восточной части месторождения ориентированных в северо-восточном направлении, которые промываются серией каналов, выносящих материал в западную более глубокую часть бассейна.
Полученная информация позволяет сделать предположение о возможных целевых объектах для их дальнейшего изучения, однако плотность бурения не позволяет локализовать вскрываемые геологические тела на площади. Поэтому для картирования песчаных фаций каналов и валов необходимо использование площадной сейсморазведки.
Анализ волнового поля.
Для изучения общих закономерностей седиментации целевого пласта на начальном этапе выполнен палеогеографический анализ по карте изопахит. Полученная карта отражает временную мощность рассматриваемой клиноформы. Как видно из временного разреза, приведенного на рис. 3, развитие комплекса происходило с востока на запад. Западная часть характеризуется минимальными мощностями, что характерно для шельфовых фаций — на волновом поле наблюдаются субгоризонтальные отражения, связанные с накоплением ундаформенных пластов. Восточная область минимальных толщин фиксирует положение бровки палеошельфа на момент начала накопления изучаемой клиноформы. Западная зона минимальных толщин отражает выклинивание целевого пласта и ассоциирована с наиболее глубоководными условиями седиментации в рамках рассматриваемого комплекса. Данная область локализует положение бровки палеошельфа на момент окончания формирования изучаемой клиноформы. Центральная часть характеризуется максимальными толщинами пласта и связана с основным телом клиноцикла — на волновом поле в этой области наблюдаются наклонные отражения, связанные с проградацией палеошельфа и интенсивным выносом осадочного материала с шельфовой части. Данная область максимальных толщин является целевой для изучения, т.к. в подобных фациальных обстановках существует высокая вероятность накопления изолированных песчаных тел, связанных с системой транспортировки и аккумуляции осадочного материала.
Основываясь на анализе неокомского комплекса осадочного чехла можно установить проградацию кромки палеошельфовых террас в западном направлении, что является характерным для изучаемого района Западно-Сибирского бассейна.
Рис. 3. а) Карта изопахит целевой клиноформы (фиолетовый цвет — уменьшение толщин, красный — увеличение); б) Временной разрез по линии спрямленный на кровлю Баженовской свиты
Проведение палеогеографического анализа позволяет сформировать общие представления об условиях формирования пласта, что, безусловно, является недостаточным с точки зрения планирования дальнейшего бурения. Для получения детальной информации о внутреннем строении геологической среды используют алгоритмы динамической интерпретации волнового поля, которая заключается в анализе таких параметров поля как амплитуда, форма отражения и частотные характеристики. Далее будет рассмотрена информативность указанных динамических параметров поля в случае изучения внутреннего строения клиноформного тела.
Анализ распределения амплитуд.
Амплитуда рефлектора связана в первую очередь с изменением импеданса на границе раздела двух акустически различных сред. Акустическая жесткость в свою очередь является многокомпонентным параметром, который определяется широким спектром петрофизических и геологических факторов. Данная зависимость значительно усложняется в присутствии тонкослоистой геологической среды, так как в этом случае наблюдаемое отражение является сложным интерференционным сигналом, который обуславливается суперпозицией отражений от нескольких границ с различными акустическими перепадами.
Таким образом, амплитуда отражения в сложнопостроенной тонкослоистой геологической среде несет информацию не об акустической границе, а о некотором объеме отложений. Изменения в каждой компоненте интерференционного суммирования влечет изменение амплитуды суммарного сигнала. Таким образом, это позволяет геофизику оценить внутреннее строение изучаемого комплекса и сделать предположения о его фациальной принадлежности.
На первом этапе целевой интервал был разделен на несколько пропорциональных интервалов для изучения пласта на различных стратиграфических уровнях. Оценка распределения амплитуд внутри пласта позволила установить наличие сложной гидродинамической обстановки, в которой происходила транспортировка и аккумуляция осадочного материала.
Характерной особенностью распределения амплитуд внутри целевого комплекса является ярко выраженная граница палеошельфа на начало (справа) и конец (слева) формирования клиноцикла. В центральной части пласта наблюдается область активной гидродинамики, что выражается в наличии следов палеоканалов, а также в хаотичном распределении коэффициентов отражения (рис. 4).
Рис. 4. Стратиграфические срезы амплитуд кровельной (слева) и центральной (справа) части пласта
Полученные амплитудные срезы позволяют определить сложное строение изучаемого комплекса, однако не дают возможности детального восстановления положения геологических тел в фондоформенной части пласта, которая занимает большую часть площади месторождения.
Для ундаформенной части и зоны проградации, где наблюдаются более выдержанные условия седиментации, можно выделить области аномальных отражений, вытянутые вдоль палеошельфа. Для восстановления их геометрических параметров целесообразно использовать интервальные атрибуты. В связи с тем, что аномалия выражена в отрицательных амплитудах, то наиболее полным выделением будет характеризоваться атрибут минимальное значение амплитуды внутри изучаемого комплекса (рис. 5).
Рис. 5. Карта минимального значения амплитуды с наложенным результатом интерпретации скважин
Изучение карты минимального значения амплитуды позволяет выделить несколько тел, ориентированных вдоль кромки палеошельфовой террасы и характеризующимися минимальными значениями амплитуды (фиолетовый цветокод). Наиболее интенсивная аномалия приурочена к самому «древнему» баровому телу, находящемуся на востоке, что может быть связано с его накоплением в более спокойных шельфовых обстановках. Западные баровые тела накапливались в зоне действия интенсивного сноса, что выражается в наличии следов «прорывов» в структуре аномалий, которые отвечают областям частичного размыва баров.
Недостатком «амплитудного» анализа является низкая информативность в областях с интенсивной гидродинамикой или резкими сменами фациальных обстановок. В этом случае не происходит накопления площадных мощных тел, что приводит к интерференционному характеру волнового поля и слабой динамической расчлененности. Так гидродинамически интенсивная область развития канальных фаций не выделяется на картах распределения амплитуд.
Таким образом, стандартный подход к анализу динамических характеристик волнового поля, в данном случае, не позволил получить детальную модель строения целевого пласта. Сравнение карты амплитуд с результатом интерпретации скважинных данных позволяет оценить полученную карту как малоинформативную с точки зрения детального прогноза для заложения эксплуатационных скважин. Возможной областью применения полученной информации является оконтуривание вдольбереговых валов, при этом, чем дальше тело находится от источника сноса, тем менее уверенно оно выделяется в волновом поле. Данный факт, вероятно, связан с меньшей мощностью и более тонким гранулометрическим составом валов в относительно более глубоководных обстановках.
Изучение формы отражения.
Изучение формы отражения является сферой сеймофациального анализа. Сейсмофация объединяет группу отражений, характеризующихся схожим набором параметров, таких как конфигурация, непрерывность, амплитуда, частота и т.п. [3]. Одним из главных предположений сейсмофациального анализа является связь характера отражения с условиями седиментации пласта.
В основе сейсмофациального анализа лежит кластерный анализ волнового поля. При этом данный тип анализа реализуется различными алгоритмами, среди которых наиболее распространены сети Кохонена и метод К-среднего. Несмотря на различия в алгоритмах, общая цель кластерного анализа заключается в классификации поля — выделении нескольких классов, характеризующихся схожими параметрами.
В рамках данного исследования для кластеризации был использован алгоритм, основанный на применении нейронных сетей. При этом кластеризация выполнялась на основании различий в форме волнового пакета — классификация по «форме волны». Необходимое условие выделения тел в ходе сейсмофациального анализа с применением нейронных сетей — различная форма волнового пакета анализируемого интервала. Исходя из этого условия, можно сделать вывод, что границы применения сейсмофациального анализа контролируются разрешающей способностью волнового поля. Форма сигнала отражения от тонкого пласта соответствует первой производной от зондирующего импульса и при мощности пласта менее четверти длины волны характер отражения остается примерно постоянным, изменяется лишь его амплитуда, поэтому разделение зон интерференции является трудновыполнимой задачей для данного алгоритма. [4]
Результаты применения сейсмофациальной классификации целевой клиноформы позволяют выполнить общее районирование изучаемого пласта и выделить основные фациальные зоны. На востоке уверенно выделяется область ундаформы, граница которой протягивается в северо-восточном направлении через всю площадь. Однако разрешающая способность методики не позволяет выделить отдельные валовые тела в ундаформенной части пласта, в отличие от карты амплитуд. Центральная часть представляет собой область постепенной проградации бровки шельфовой террассы с образованием вдольбереговых валов. Западная часть изучаемой площади относится к фондоформенной обстановке осадконакопления. В этой области наблюдается разгрузка наиболее устойчивых каналов с образованием площадных конусов выноса, которые выделяются в отдельный сейсмокласс (красный цветокод). Отличительной особенностью является выделение протяженного канала в обособленную сейсмофацию.
Сравнение полученной карты сейсмических классов с результатами интерпретации скважинной информации позволяют подтвердить развитие конусов выноса в западной части площади. Данная зона вскрыта тремя скважинами, отнесенными к фациям каналов и промоин. Ундаформенная часть пласта характеризуется менее детальным распределением сейсмоклассов, уверенная интерпретация подобной карты затруднительна.
Недостатком метода является его малая детальность, так как в отдельные сейсмофации выделяются только выраженные структуры поля, на которых происходит изменение формы волнового пакета. Данные сейсмофациального анализа позволяют провести районирование целевого пласта, однако, результат не может расцениваться как высокодетальный.
Рис. 6. Карта сейсмических классов в окне 20мс с наложенным результатом интерпретации скважин
Спектральный анализ
Спектральный анализ направлен на изучение отдельных спектральных характеристик волнового поля. Согласно теории Фурье временная функция может быть представлена как совокупность гармонических колебаний, характеризующихся собственной амплитудой и фазой. Изучение локального спектра сейсмической трассы позволяет судить об акустических особенностях геологической среды. Требование локального окна возникает из сверточной модели сейсмической трассы — при рассмотрении трассы в длительном временном диапазоне трасса коэффициентов отражения является случайной функцией и ее спектр можно принять постоянным. Исходя из этого, спектр трассы в широком окне в обобщенном случае отражает частотную характеристику зондирующего сигнала. При переходе к узкому окну, спектр трассы коэффициентов отражения не может расцениваться как случайная величина, поэтому он значительно влияет на спектр локальной трассы. Изучение локального спектра позволяет судить о внутренней структуре геологической среды, что позволяет получить дополнительную информацию в ходе динамической интерпретации. [5]
Изучение отдельных частотных характеристик стало возможным благодаря появлению метода спектральной декомпозиции. Данный метод позволяет получить кубы амплитудных характеристик для заданного количества частот, тем самым делая возможным анализ волнового поля на разных масштабах, за счет изменения анализируемой гармоники.
Согласно теории спектральной декомпозиции частотные аномалии возникают в областях интерференции волнового поля и зависят от временной мощности интерферирующего объекта. [5]
Одной из особенностей метода является применение специального алгоритма визуализации — RGB-смешивание. На вход алгоритма подается три спектральные карты (куба), каждой из которых присваивается свой цвет — красный, зеленый или синий. Изменение амплитуды гармоники выражается насыщенностью соответствующего цвета. Результатом действия алгоритма выступает единая карта, каждая точка которой описывается тремя значениями амплитуды, а цвет пикселя определяется в рамках трехмерной палетки RGB. Подобная схема визуализации позволяет одновременно учитывать несколько спектральных характеристик, изучая пласт на разных масштабных уровнях.
Применение спектральной декомпозиции с последующей специализированной визуализацией позволило во много раз повысить информативность получаемых данных. По спектральным картам-RGB изучаемая площадь уверенно разделяется на ундаформенную и фондоформенную части. Для шельфовой области характерно образование выдержанных вдольбереговых баров, характеризующихся преобладанием высокой частоты (синий оттенок спектральной аномалии). В центральной части месторождения наблюдается зона проградации кромки шельфовой террасы. При этом происходит образование маломощных вдольбереговых валов, которые частично размываются временными потоками, что не удавалось проследить по результатам стандартного подхода к динамической интерпретации. Благодаря спектральному анализу волнового поля появляется возможность определить морфологию этих каналов. В западной части наблюдается развитие площадных конусов выноса, в которых аккумулируются осадки с шельфовой части. Спектральная декомпозиция позволяет оценить сложную внутреннюю структуру конусов выноса и выделить несколько доминантных направлений транспортировки осадка.
Сопоставление спектральных карт с результатами интерпретации скважинных данных показывает высокую степень достоверности интерпретации спектральных аномалий. Все скважины, вскрывающие в своем разрезе фации каналов и промоин, на спектральных картах попадают в линейные вытянутые аномалии.
Рис. 7. Стратиграфический RGB-срез для гармоник 15, 25 и 35 Гц с наложенным результатом интерпретации скважин
Результаты
В рамках рассматриваемого месторождения наиболее информативный результат интерпретации сейсмических данных удалось получить с использованием спектрального подхода, что связано с фациальными особенностями рассматриваемого комплекса. Внутри клиноформного тела характерно образование относительно тонких песчаных тел, соответствующих валам, каналам и конусам выноса. При этом геометрические параметры таких продуктивных объектов недостаточно велики для их отображения в волновом поле, поэтому отражения от границ таких тел интерферируют, тем самым затрудняя их выделение в ходе стандартного анализа волнового поля. В рамках спектральной декомпозиции эффект интерференции, в отличие от стандартных подходов, является благоприятным фактором, обуславливающим возникновение спектральных аномалий. Направленность метода на разрешение областей интерференции позволяет получить дополнительную информацию из волнового поля, что является важным фактом при дальнейшем планировании разработки.
Рис. 8. Сравнение разрешающей способности изучаемых методов динамического анализа для центральной части месторождения. Вверху — карта распределения амплитуд волнового поля; в центре — карта сейсмофаций; снизу — карта RGB-смешивания гармоник 15, 25 и 35 Гц
Рис. 9. Сравнение разрешающей способности изучаемых методов динамического анализа для северной части месторождения. Вверху — карта распределения амплитуд волнового поля; в центре — карта сейсмофаций; снизу — карта RGB-смешивания гармоник 15, 25 и 35 Гц
В результате сравнения полученных данных можно установить, что стандартный метод анализа волнового поля, основанный на изучении распределения амплитуд суммарного куба вдоль рефлектора, не позволяет детально изучить сложно построенный клиноформный комплекс, особенно в областях развития тонких геологических объектов (маломощных валов, каналов).
Сейсмофациальный подход на основе анализа формы сейсмического сигнала также характеризуется малой детальностью восстановления внутренней структуры пласта, ввиду того, что относительно мелкие объекты не оказывают значительного влияния на форму волнового пакета, тем самым не разделяются в поле сейсмоклассов.
Метод спектральной декомпозиции с применением технологии RGB-смешивания позволил максимально информативно разрешить тонкие геологические объекты внутри изучаемого комплекса. Полученный результат позволяет в деталях восстановить условия седиментации пласта на различных этапах его формирования, проследив положения отдельных каналов, а также песчаных вдольбереговых валов. При этом результат интерпретации спектральных аномалий полностью соответствует скважинным данным, что позволяет оценить его как достоверный.
Наличие детальной информации о внутреннем строении пласта позволяет решать ряд стратегических вопросов связанных с дальнейшей разработкой месторождения. Все представления о перспективности месторождения зависят от степени понимания его внутреннего строения. Таким образом, использование более совершенных, в рамках конкретной задачи, алгоритмов анализа волнового поля, позволило лучше понять внутреннее строение пласта и построить фациальную карту, отражающую распространение по площади выделенных по скважинам обстановок седиментации. Подобная информация в условиях малой разбуренности пласта позволяет оценить вероятные перспективы разработки и спланировать дальнейшую стратегию изучения и освоения- месторождения. Кроме того, наличие разнофациальных геологических тел позволяет сделать предположение о наличии анизотропии свойств разреза, что необходимо учитывать при планировании разработки.
Построенная оценка распространения фаций внутри целевого пласта может использоваться в дальнейшем в качестве тренда распределения фаций в геологической и гидродинамической модели, что значительно повышает достоверность моделей.
Рис. 10. Итоговая модель фациальной зональности целевого пласта, полученная по результатам интерпретации спектральных аномалий