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

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

Таблица 2

Средние значения скоростей распространения упругих продольных волн

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

Таблица 4

Сопоставление данных по Марковской скважине № 4-Р

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.

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

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.