Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №4 (декабрь) 2013
Разделы: Геология
Размещена 15.10.2013.

Анализ и обобщение скоростной характеристики разрезов осадочной толщи глубоких скважин Тулунского Присаянья по данным лабораторных исследований керна

Жук Екатерина Сергеевна

ОАО "Иркутскгеофизика"

геофизик 2-й категории

Мамакова Т.С., Мамаков Д.О.


Аннотация:
В данной статье обобщены результаты лабораторных определений скоростей распространения упругих волн на керновом материале с целью получения скоростной характеристики осадочной толщи Тулунского Присаянья.


Abstract:
This article summarizes the results of laboratory determinations of the velocities of propagation of elastic waves in the core material in order to obtain high-speed characteristics of the sedimentary deposits of Tulun Sayan.


Ключевые слова:
скважина, керн, скорость распространения упругих волн, карбонатные и терригенные отложения

Keywords:
well, core, speed of propagation of elastic waves, carbonate and clastic sediments


 

В настоящее время появляется интерес, с точки зрения перспектив нефтегазоносности, к мало изученным площадям Иркутской области, где редкие глубокие скважины бурились в период 1950 – 1970 годы. К таким относится и Тулунская площадь, где в шестидесятые годы было пробурено 8 глубоких скважин. При исследованиях скважин отсутствовал полный комплекс каротажа, при исследовании кернового материала получали небольшую ограниченную информацию. Эту информацию мы сохранили и хотели бы на примере обобщения результатов измерений скоростей упругих продольных волн показать одну из методик обработки измеренных в лаборатории скоростей для получения скоростной характеристики осадочной толщи Тулунской площади.

В данной статье обобщены результаты измерений скоростей распространения упругих продольных волн с помощью ультразвукового сейсмоскопа ИПА-59. Целью настоящего обобщения является получение скоростной характеристики осадочной толщи указанного района по данным лабораторного определения скоростей распространения упругих волн на керновом материале.

Изучение скоростных свойств проводилось в основном в трех аспектах:

  1. Определение скоростных характеристик основных литологических разновидностей, выделение однородных групп пород обладающих устойчивыми средними значениями Vp, в пределах интересующих толщ.
  2. Определение пластовых и средних скоростей в исследуемых скважинах и установление закономерностей их распределения по простиранию и с глубиной.
  3. Сопоставление изученных по лабораторным данным пластовых и средних скоростей с данными сейсмокаротажа, анализ результатов сопоставления. В партии петрофизических исследований была разработана методика вычисления пластовых и средних скоростей с помощью промыслово-геофизических данных (электрокаротажа, механического каротажа).

За многие годы накоплен обширный фактический материал по значениям скоростей распространения упругих волн для отдельных литологических разновидностей. Подавляющее число измерений проведено для нижнекембрийских пород, хуже изучены свойства пород верхних горизонтов. В статье использованы материалы верхних интервалов разреза по колонковым скважинам Тулунской и Марковской площадям.

Таблица 1 дает представление о значениях скоростей продольных волн в основных породах отложений юры, карбона, ордовика, верхнего и среднего кембрия.

Таблица иллюстрирует общее и довольно плавное нарастание скоростей от молодых к более древним отложениям, т.е. в общем случае с глубиной. У песчаников, аргиллитов и алевролитов скорости довольно явно возрастают в верхоленских отложениях и достигают наибольшей величины в литвинцевской свите Сm2, для которой характерно преобладание более плотных, по сравнению с терригенными, карбонатных пород. Следует отметить, что приводимые средние характеристики дают представление лишь о порядке величин Vp для данной породы, так как одноименные и одновозрастные породы указанных горизонтов на разных глубинах могут иметь довольно разнящиеся скоростные характеристики. Кроме уплотнений пород с глубиной, проявляется влияние на породы трапповых интрузий, в зоне развития которой на величину скорости продольных волн в породах отчетливо сказывается влияние контактового метаморфизма, выражающегося в повышении Vp для пород приконтактовой зоны. Представляется  вероятным, что изменение скорости происходит за счет повышения акустической жесткости пород и цементации их под действием интрузии.

Довольно значительный фактический материал по скоростным характеристикам пород нижнекембрийских отложений Присаянского и Приленского районов позволяет проанализировать их, сопоставляя скорости продольных волн для литологических разновидностей соответствующих отложений.

Таблица 2 дает средние значения скоростей распространения упругих продольных волн для основных пород двух крупных названных выше районов.

Рассмотрим основные черты скоростных свойств пород этих районов по стратиграфическим горизонтам.

По ангарской свите образцов керна нет.

Булайская свита. По всем представленным типам пород отмечается повышенные скорости для пород Присаянского района (Тулунской площади).

Бельская свита. Для наиболее многочисленной группы пород – доломитов наблюдается явное занижение скоростей продольных волн для пород Тулунской площади, обусловленных присутствием в разрезе большого числа пористых, засолоненных доломитов из Ермаковских и Северо-Тулунских скважин. Остальные породы Присаянского района в основном не отличаются по скоростным характеристикам от пород Марковской площади.

Таблица 1

Значения скоростей продольных волн

Значения скоростей распространения продольных упругих волн в основных литологических разновидностях пород

Порода

J

O2kr

O1uk

Cm3vl

Cm2lit

Vср./кол-во обр.

Vср./кол-во обр.

Vср./кол-во обр.

Vср./кол-во обр.

Vср./кол-во обр.

Тулун

Марково

Тулун

Марково

Тулун

Марково

Тулун

Марково

Тулун

Марково

Песчаник

2740/64

 

 

2840/42

3390/83

3050/45

3940/42

4330/67

 

4350/2

Алевролит

2790/9

 

 

2960/18

3660/72

3430/26

4480/323

3950/292

 

4790/5

Аргиллит

3030/4

 

 

3040/7

4500/13

3590/23

4010/30

3690/131

 

 

Известняк

 

 

 

4980/1

4470/19

 

4560/7

3800/4

 

5600/53

Доломит

3800/1

 

 

 

4410/16

4100/30

 

4420/12

 

4990/72

Уголь

2720/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Брекчия

 

 

 

 

 

3630/4

 

 

 

 

Диабаз

 

 

 

 

 

 

5470/2

 

 

 

Гипс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4450/41

Ангидрит

 

 

 

 

 

 

5450/1

 

 

 

Глина

 

 

 

 

 

 

 

4050/4

 

 

Кварцит

 

 

 

 

 

 

 

6810/1

 

 

 


Таблица 2

Средние значения скоростей распространения упругих продольных волн

Название породы

Стратиграфические горизонты

С m1 bul

C m1 bel

C m1 us

C m1 mt3+2

Vср./кол-во обр.

Vср./кол-во обр.

Vср./кол-во обр.

Vср./кол-во обр.

Тулун

Марково

Тулун

Марково

Тулун

Марково

Тулун

Марково

Доломит плотный

6220/

29

6000/

32

5880/

98

6290/

120

5830/

94

6310/

104

5880/

63

5900/

213

Доломит глинист.

5100/

7

--

5400/

5

5650/

51

5020/

4

5150/

12

5180/

22

5100/

105

Доломит засолон.

4800/

8

4860/

4

5300/

16

5350/

13

4800/

64

5460/

50

 

 

Доломит трещин.

 

 

4500/

40

4600/

6

 

 

 

4340/

45

Известняк

 

5660/

8

 

5910/

2

5750/

98

5950/

17

6100/

585

 

5600/

3

Ангидрит

 

5480/

4

5220/

4

5600/

9

5690/

10

5560/

10

5460/

4

5660/

19

5560/

15

Алевролит

 

4800/

6

 

4110/

8

5150/

1

4580/

14

4400/

12

5060/

26

4910/

17

Аргиллит

 

 

 

4680/

1

4600/

6

4580/

14

 

5060/

28

4900/

31

Песчаник

 

3930/

16

3740/

6

 

4410/

2

 

 

4450/

46

4860/

61

Каменная соль

 

 

4600/

15

4340/

48

4320/

63

4340/

45

 

 

 

Отмечается некоторое повышение величин скорости для соли по опорной скважине Тулунская 1, связанное с загрязнениями ее доломитами.

Усольская свита. В свите довольно явно проявляется своеобразие скоростных характеристик пород сравниваемых районов. Повышенными скоростями обладают доломиты Приленского района (Марковская площадь), плотные, глинистые и засолоненные. На Марковской площади в усольской свите известняки более плотные по сравнению с известняками Тулунской площади. Скоростные свойства пород каменной соли в усольской свите для обеих сравниваемых площадей несколько занижены, возможно это связано с повышенной трещиноватостью образцов соли.

Верхне-среднемотская подсвита. По обоим сравниваемым районам приводимые величины скоростей продольных волн для доломитов находятся в хорошем соответствии. Но для доломитов Марковской площади отмечается наличие большего количества глинистых, засолоненных и пористых типов, что довольно значительно снижает их общую скоростную характеристику. Терригенные породы – алевролиты, аргиллиты и песчаники Тулунского района явно ниже по скоростным характеристикам, чем на Марковской площади.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАСТОВЫХ СКОРОСТЕЙ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ИЗУЧАЕМЫХ РАЙОНАХ

 

Невозможность по различным техническим и организационным причинам проведения сейсмокаротажа во всех глубоких скважинах, а, следовательно, и недостаточное знание скоростных характеристик разрезов создают некоторые трудности в интерпретации материалов сейсморазведочных работ.

В этих условиях существенным дополнением сейсмокаротажных данных могут явиться результаты вычислений пластовых и средних скоростей по материалам лабораторного исследования, проведенных по методике, разработанной в партии петрофизических исследований еще в 1963 году. Вкратце, суть методики сводится к подсчету средневзвешенных значений скоростей продольных волн по мощностям основных литологических пропластков, снятых с геолого-геофизических разрезов.

Скорости основных типов пород определялись по лабораторным измерениям скоростей продольных волн на ультразвуковом сейсмоскопе.

Ввиду крайне незначительного числа образцов, отбираемых в скважинах, часто средние значения Vp по основным литологическим типам пород выводятся путем объединения материалов по ряду скважин данной площади. Опыт показывает, что при значительном разбросе значений скоростей в отдельных образцах, средние значения Vp, вычисленные по большему числу измерений, довольно стабильны и часто сопоставимы даже на разных площадях.

Допустимость такого усреднения показала и статистическая проверка и сопоставление полученных на основе такого подсчета пластовых и средних скоростей с данными сейсмокаротажа.

Ниже приведены таблицы 3 и 4 сопоставления данных, полученных по методике, выработанной в партии, с данными сейсмокаротажа по Тулунской опорной скважине 1-0 и по Марковской скважине № 4-Р.

Таблица 3

Сопоставление данных по Тулунской опорной скважине 1-0

 

Свиты

 

an, bul, bel

u s

mot 3+2

mot 1

Сейсмоскоп

5410

4800

5240

 

Сейсмокаротаж

4350 - 6050

4850

5950

 

 

Таблица 4

Сопоставление данных по Марковской скважине № 4-Р

 

Интервалы глубин (м)

 

150-475

475-1250

1250- 1600

1600-2000

2000-2300

Сейсмоскоп

4030

5430

6070

5090

6050

Сейсмокаротаж

4200

5450

6500

4880

6500

 

Вообще говоря, целесообразно сравнивать данные по большим интервалам, так как шаг замера при сейсмокаротаже не позволяет отобрать на годографе пропластки соли и других пород в 40 – 50 метров, влияющих на значение Vp в данном интервале. Так при сопоставлении Vp пл. по усольской свите на Марковской площади хорошо сопоставляются пластовые скорости до осинского пласта и гораздо хуже после осинского пласта, так как в наших расчетах учитываются пропластки соли после осинского пласта 20 – 50 метров, а при сейсмокаротаже, по-видимому, нет.

Результаты сопоставления Vср. по скважинам Тулунская 1-0 и Марковская 9-Р показаны в таблице 5.

Таблица 5

Результаты сопоставления V ср.

 

V ср. от кровли an до кровли осинского горизонта

 

сейсмоскоп

сейсмокаротаж

Тулунская 1-0

5180 м/сек.

5290 м/сек.

 

V ср. от кровли lit до кровли осинского горизонта

Марковская 9-Р

5300 м/сек.

5315 м/сек

 

В лаборатории петрофизических исследований накоплен большой материал по вычислению средних скоростей и произведено сопоставление со средними скоростями, определенными по данным каротажа. Вычисленная средняя квадратическая ошибка расхождения Vp ср. по двум методам равна +/- 8О м/сек.

Анализ расхождений результатов сопоставления показывает, что одним из основных источников погрешностей является ошибочность составления литологической колонки, а именно:

  1. Неправильное соотношение засолоненных и глинистых пород с одной стороны, и плотных с другой;
  2. Смешивание загипсованности и ангидритизации пород. (Загипсованность ведет к значительному понижению скоростных свойств, ангидритизация не столько сильно влияет на скоростные свойства);
  3. Не выделение или неправильное выделение трещиноватых, кавернозных и пористых пород.

В совокупности все это может приводить к довольно значительным ошибкам в вычисленных пластовых и средних скоростях. В основном, по-видимому, за счет этих погрешностей и происходит расхождение лабораторных данных с сейсмокаротажом.

Для устранения этих ошибок мы используем кривые непрерывных геолого-геофизических исследований в скважине, таких как механический каротаж (наблюдается довольно тесная связь продолжительности проходки скважин со скоростями распространения упругих продольных волн), электрокаротаж и т.п.

В таблице 6 приведены вычисленные пластовые и средние скорости продольных упругих волн по сважинам Тулунского Присаянья.

Таблица 6

Величины пластовых скоростей для скважин Тулунского Присаянья

№скв

an2

an1

bul

bel3

bel2+1

us

mot3+2

mot1

Vср от кровли an1 до кровли os

интервал

Vпл.

интервал

Vпл.

интервал

Vпл.

интервал

Vпл.

интервал

Vпл.

интервал

Vпл.

интервал

Vпл.

интервал

Vпл.

ЕРМ3

1069-1273

 

1273-1459

5440

1459-1593

6290

1593-1729

5020

1729-1953

5780

1953-2658

4840

2658-2913

5670

 

 

5260

ЕРМ2

962-1175

4980

1175-1360

5560

1360-1496

6050

1496-1626

5050

1626-1853

5710

1853-2547

4850

2547-2818

5580

2818-2950

4150

5230

ЕРМ1

1013-1225

5010

1225-1410

5870

1410-1545

6180

1548-1678

5040

1678-1905

5810

1905-2598

4800

2598-2640

 

 

 

5310

СТУЛ3

986-1185

4950

1185-1370

5740

1370-1507

5980

1507-1637

5070

1637-1861

5710

1861-2549

4800

 

 

 

 

5250

СТУЛ2

1021-1228

5060

1228-1410

5760

1410-1548

5560

1548-1673

5260

1673-1932

5850

1932-2584

4800

2584-2749

5600

 

 

5290

СТУЛ1

999-1199

4960

1199-1380

5660

1380-1518

5840

1518-1647

5180

1647-1906

5880

1906-2559

4730

2559-2811

5500

2811-2956

4070

5270

ТУЛ1

977-1175

4500

1175-1354

5340

1354-1489

5500

1489-1618

5070

1618-1874

5600

1874-2522

4800

2522-2776

5270

2776-2828

 

5180

АЗЕ1

740-930

5940

930-1118

5920

1118-1250

5450

1250-1381

4900

1381-1620

5770

1620-2345

4770

2345-2601

5700

2601-2669

4130

5310

По верхнеангарской подсвите пластовые скорости в основном стабильны в рассматриваемом районе и лежат в диапазоне 4950 – 5060 м/сек. Лишь для Тулунской 1-0 отмечается низкое значение пластовой скорости, равное 4500 м/сек, обусловленное тем, что разрез сильно засолонен, а имеющиеся доломиты характеризуются весьма низкими скоростями.

Нижнеангарские отложения имеют повышенные пластовые скорости по сравнению с верхнеангарскими осадками. Величины пластовых скоростей не выдерживаются по сравниваемым скважинам постоянными, что вызвано неравномерным соотношением плотных, глинистых, засолоненных и загипсованных пород. Пластовые скорости по свите изменяются от 5300 до 5900 м/сек.

Пластовая скорость в отложениях булайской свиты по району довольно высока и изменяется от 5980 м/сек до 6290 м/сек, за исключением пластовых скоростей для булайских отложений по скважинам Тулунской 1-0 и Северо-Тулунской 2-Р, для которых она меняется в пределах 5450 – 5550 м/сек. Такое понижение скорости обусловлено значительной терригенностью и засолонением отложений.

Пластовые скорости в отложениях верхнебельской подсвиты изменяются в пределах 4900 – 5260 м/сек., по средне-нижнебельской – 5700 – 5880 м/сек.

По средне-нижнебельской подсвите пониженными скоростями характеризуются отложения Тулунской 1-0 скважины, что можно объяснить значительно большим содержанием в отложениях глинистых и засолоненных доломитов по сравнению с содержанием их в других скважинах Тулунской площади.

Пластовая скорость в отложениях усольской свиты довольно стабильна и изменяется в пределах 4730 – 4890 м/сек. Эти значения сопоставимы с пластовыми скоростями по усольской свите для площадей юго-восточной части Иркутского амфитеатра и близки им по величине.

По верхне-среднемотской подсвите пластовые скорости изменяются от 5500 до 5700 м/сек в рассматриваемом районе и, в общем ниже, чем для Марковской площади. Для Тулунской 1-0 скорость в этих отложениях аномально низка даже на фоне общего понижения пластовых скоростей и равна 5270 м/сек. Такое низкое значение объясняется присутствием в свите большого количества терригенного материала в доломитах, среднее значение Vp для которых равно 5370 м/сек., по 43 измерениям. Все плотные доломиты этой свиты имеют скорость не меньшую 5850 м/сек.

В нижнемотской подсвите скорость стабильна и изменяется от 4070 до 4150 м/сек. Понижение Vпл. по сравнению с другими районами платформы не случайно, а происходит вследствие более низких значений скоростей для песчаников, аргиллитов и алевролитов, на что обращалось внимание при анализе средних значений Vp по литологическим разновидностям.

Значения средних скоростей, вычисленных от кровли ангарской свиты до кровли осинского пласта, довольно стабильны и в среднем ниже, чем аналогичные средние скорости для большинства скважин юго-восточной части амфитеатра.

ВЫВОДЫ

В результате обобщения фактического материала определений скорости продольных волн лабораторным методом на керновом материале из скважин пробуренных в 1960 – 1965 годах:

- определены средние значения Vp для основных литологических разновидностей Приленского района и района Тулунского Присаянья. Отмечены черты сходства и различия в значениях Vp для основных типов пород сравниваемых районов.

- определены пластовые и средние для ряда скважин Тулунской и Марковской площадей. Описаны пределы изменения пластовых скоростей в этих районах.

- проведено сопоставление пластовых и средних скоростей, определенных двумя независимыми методами: сейсмокаротажом и лабораторным. Показана удовлетворительная сходимость результатов.

- возможны построения различных схем распределения Vp, вычисленных по лабораторным данным, например по средним скоростям от кровли ангарской свиты до кровли осинского горизонта и др.

- возможны построения зависимостей пластовой скорости от соленасыщенности разреза.

Библиографический список:

1. Непско-Ботуобинская антеклиза - новая перспективная область добычи нефти и газа на Востоке СССР. Под редакцией А.Э. Канторовича и др. Новосибирск, «Наука», 1986
2. Перспективы нефтегазоносности Восточно-Сибирской платформы. Под редакцией В.Г. Васильева. М. Недра 1968 г.
3. Проблемы нефтегазоносности Сибири в свете учения академика И.М. Губкина. Наука, Новосибирск, 1984
4. Геология и нефтегазоносность юга Восточной Сибири. Тр.ВСНИИГГИМс, Иркутск, 1969
5. Строение и нефтегазоносность карбонатных резервуаров Сибирской платформы.Сборник научных трудов СНИИГГИМС Новосибирск. 1991
6. Теоретические и региональные проблемы геологии нефти и газа. «Наука», Новосибирск, 1991.
7. Рекомендации по методике геофизических исследований скважин и геологической интерпретации материалов для нефтегазоносных районов Восточной Сибири. Калинин , 1984.
8. Геология нефти и газа Сибирской платформы. Под ред. А.Э. Канторовича и др. Недра. М. 1981
9. Геофизические исследования при решении геологических задач в Восточной Сибири. Под редакцией В.Г. Васильева. М, Недра ,1970
10. Турицын К.С. Петрофизика и флюидогеодинамические процессы в осадочной толще (на примере Верхнечонского нефтегазового месторождения). Сборник. Геофизические исследования в Восточной Сибири на рубеже 20 века. Новосибирск. Наука, 1996, стр. 69-71.




Рецензии:

9.01.2014, 22:37 Колесников Александр Сергеевич
Рецензия: Статья выполнена на актуальную тему изучения скважин Иркутской области с помощью лабораторных определений скоростей распространения упругих волн на керновом материале, что способствует решению проблем добычи нефти в нефтегазоносной Сибири. В результате получены скоростные характеристики осадочной толщи Тулунского Присаянья, в частности, определены средние значения Vp для основных литологических разновидностей Приленского района и района Тулунского Присаянья. Считаю что настоящую стать можно опубликовать в журнале.

10.02.2014, 10:11 Швабенланд Ирина Сергеевна
Рецензия: Предложенные материалы, безусловно, актуальны. Методика обработки измеренных в лаборатории скоростей для получения скоростной характеристики осадочной толщи Тулунской площади заинтересовала. Правильно определен подход к получению результатов исследования. Работа носит высокий исследовательский характер. Рекомендую статью к опубликованию.



Комментарии пользователей:

25.02.2015, 11:49 Рукович Александр Владимирович
Отзыв: Странный библиографический список у данной статьи. За чем он вообще нужен? В тексте нет ни одной ссылки на литературный источник. В целом, это чисто прикладное исследование, практическая значимость если есть, то она не очевидна, или заретуширована авторами


Оставить комментарий


 
 

Вверх