Геолого-генетические аспекты неоднородности коллекторов тюменской свиты
Высочин А.О.
ООО «ИПНЭ»
ООО «ИПНЭ»
В условиях вовлечения в освоение сложнопостроенных запасов углеводородов, к которым относятся среднеюрские отложения тюменской свиты Западной Сибири, критически важным становится совершенствование подходов к изучению геологической неоднородности. В статье на основе анализа кернового материала и данных геофизических исследований месторождений Красноленинского свода систематизированы ключевые факторы, формирующие неоднородность коллекторов. Автором обоснована иерархическая модель, в которой в качестве системообразующих выделены два генетических признака: (1) фациальная изменчивость, связанная с условиями седиментации (континентальные, прибрежно-морские обстановки), и (2) диагенетическая изменчивость, обусловленная комплексом постседиментационных преобразований (кальцитизация, регенерация кварца, каолинитизация и др.). Для каждого из выделенных типов неоднородности предложен адекватный комплекс методов исследования: от макроскопического описания керна и фациального анализа до петрографических исследований и сейсмостратиграфического моделирования. Показано, что предлагаемый генетически обоснованный подход к классификации неоднородности позволяет оптимизировать процесс построения геологических моделей. Учет фациальной принадлежности при оценке структуры запасов является необходимым условием для достоверного подсчета запасов, обоснования коэффициента извлечения нефти и проектирования эффективных систем разработки трудноизвлекаемых объектов.
Введение
Переход к освоению трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ) углеводородов, характеризующихся низкой проницаемостью, сложным строением и высокой пространственной изменчивостью, предъявляет новые требования к детальности геологического изучения. Особую актуальность эта проблема приобретает для продуктивных среднеюрских отложений тюменской свиты Западной Сибири, где значительные ресурсы связаны с коллекторами сложного генезиса. Высокая расчлененность разреза, дискретное распространение песчаных тел, изменчивость флюидных контактов и интенсивные постседиментационные преобразования обуславливают экстремальную неоднородность этих объектов. Неадекватный учет данного фактора на стадиях подсчета запасов и проектирования разработки ведет к значительным погрешностям в прогнозе дебитов, обосновании КИН и, как следствие, к ошибкам в экономической оценке проектов. В связи с этим целью настоящей работы являются систематизация геолого-генетических типов неоднородности коллекторов тюменской свиты и разработка на этой основе методических рекомендаций по их комплексному изучению для задач проектирования и подсчета запасов УВ.
Геолого-генетическая концепция неоднородности: систематизация факторов
В рамках исследования за основу принято определение геологической неоднородности залежи, предложенное В.И. Азматовым и Н.М. Свихнушиным, — как изменчивости литолого-петрографических, коллекторских свойств пластов, нефтеводонасыщенности и свойств флюидов по разрезу и площади залежи. Предлагается выделять и рассматривать неоднородность по признакам, в той или иной степени отражающим генетические особенности осадков и залежи [1]. В основу данной классификации положена геологическая суть формирования осадков и залежи нефти.
На основе анализа данных выделены и обоснованы два иерархически главных генетических признака, контролирующих архитектуру и свойства коллекторов тюменской свиты.
В качестве одного из главных генетических признаков выделения типов неоднородности коллекторов необходимо рассматривать неоднородность, связанную с местом формирования осадков. По этому признаку можно выделить континентальные или морские осадки, с последующей дифференциацией по более локальным признакам: осадки озер, лагун, прибрежного, мелкого, глубокого моря и т.п.
Вторым признаком, определяющим облик осадков, является степень постседиментационного изменения осадков на разных стадиях катагенеза.
На основе анализа данных выделены и обоснованы два иерархически главных генетических признака, контролирующих архитектуру и свойства коллекторов тюменской свиты.
В качестве одного из главных генетических признаков выделения типов неоднородности коллекторов необходимо рассматривать неоднородность, связанную с местом формирования осадков. По этому признаку можно выделить континентальные или морские осадки, с последующей дифференциацией по более локальным признакам: осадки озер, лагун, прибрежного, мелкого, глубокого моря и т.п.
Вторым признаком, определяющим облик осадков, является степень постседиментационного изменения осадков на разных стадиях катагенеза.
Фациальная неоднородность как отражение условий седиментации
Первичный облик и распределение коллекторов предопределены палеогеографической обстановкой. В применении к отложениям тюменской свиты — это коллекторы, сформировавшиеся в обстановках различных фаций: русловые отмели фуркирующих рек и временных потоков, русловые отмели равнинных меандрирующих рек, приливно-отливные каналы
(батский век, пласт Ю3-4); подводные дельтовые каналы и проксимальные конусы выноса морских дельт (батский век, пласт Ю2), русловых отмелей спрямленных рек (байосский век, батский век, пласт Ю2) и русловых отмелей меандрирующих рек (батский век, пласт Ю2), пески разливов внешней речной поймы (байосский век, батский век — пласт Ю3-4), временно заливаемые участки пойм (батский век), надводные дельтовые каналы (батский век, пласт Ю3-4), приливно-отливные отмели и др. На рисунках 1 и 2 представлены примеры фаций русловой отмели: фация русловой отмели меандрирующих рек / надводный дельтовый канал. Фация меандрирующей реки характеризуется широким спектром русловых отложений: от гравия до глины.
Первичный облик и распределение коллекторов предопределены палеогеографической обстановкой. В применении к отложениям тюменской свиты — это коллекторы, сформировавшиеся в обстановках различных фаций: русловые отмели фуркирующих рек и временных потоков, русловые отмели равнинных меандрирующих рек, приливно-отливные каналы
(батский век, пласт Ю3-4); подводные дельтовые каналы и проксимальные конусы выноса морских дельт (батский век, пласт Ю2), русловых отмелей спрямленных рек (байосский век, батский век, пласт Ю2) и русловых отмелей меандрирующих рек (батский век, пласт Ю2), пески разливов внешней речной поймы (байосский век, батский век — пласт Ю3-4), временно заливаемые участки пойм (батский век), надводные дельтовые каналы (батский век, пласт Ю3-4), приливно-отливные отмели и др. На рисунках 1 и 2 представлены примеры фаций русловой отмели: фация русловой отмели меандрирующих рек / надводный дельтовый канал. Фация меандрирующей реки характеризуется широким спектром русловых отложений: от гравия до глины.
Рис. 1. Скважины: а — Васихинская 102, глубина 2 731,32 м. Тюменская свита, пласт Ю2. Песчаник средне-мелкозернистый с интракластами аргилитов с сохранившимися в них первичными текстурами; б — Восточно-Сабунская 7, глубина 2 441,89 м. Тюменская свита, пласт Ю2. Песчаник мелкозернистый с многочисленными обломками углефицированной древесины и сидеритизированным интракластом аргиллита
Рис. 2. Скважины: а — Котыгъеганская 28, глубина 2 601,1 м. Тюменская свита, пласт Ю2. Песчаник тонко-мелкозернистый массивный с карбонатно-глинистым цементом; б — Верхне-Сабунская 9, глубина 2 420,05 м. Тюменская свита, пласт Ю2. Песчаник тонко-мелкозернистый с текстурой тонкой косой слойчатости ряби течения, подчеркнутой намывами сидерита и углефицированной древесины
В подошве толщи обычно слой гравия и (или) гальки. В нижней части пласта — песчаники крупно- и среднезернистые, с крупной пологой косой слоистостью и косыми слойками вогнутыми или параллельными. Вверх по разрезу наблюдаются уменьшение зернистости обломочного материала (до мелкозернистого) и сокращение мощностей косослоистых серий. Падение косых слойков всегда направлено вниз по течению реки. Фации береговых валов представлены на рисунке 3 [3].
Рис. 3. Скважины: а — Восточно-Сабунская 7, глубина 2 486,6 м. Тюменская свита, пласт Ю2. Песчаник мелко-тонкозернистый с текстурой деформации и крупными обломками углефицированной древесины; б — Восточно-Ольховская 311, глубина 3 020,16 м. Тюменская свита, пласт Ю8-9. Песчаник мелкозернистый с прослоями алевролита глинистого и песчанистого, с текстурами деформации (оползания)
Для тюменской свиты Красноленинского свода характерен переход от континентальных (русла меандрирующих и спрямленных рек, поймы, озера) к прибрежно-морским условиям (подводные дельтовые каналы, приливно-отливные отмели, лагуны). Каждой фации присущ специфический литотип, текстурные особенности и качество коллектора.
Установлено, что русловые отмели формируют наиболее качественные песчаные тела, в то время как пойменные отложения, представленные тонким переслаиванием алевролитов и глин, формируют коллектор более низкого качества. Пример пойменных отложений представлен на рисунке 4 [3].
Установлено, что русловые отмели формируют наиболее качественные песчаные тела, в то время как пойменные отложения, представленные тонким переслаиванием алевролитов и глин, формируют коллектор более низкого качества. Пример пойменных отложений представлен на рисунке 4 [3].
Рис. 4. Скважина Нялинская 32, глубина 2 775,4 м. Тюменская свита. Переслаивание алевролита глинистого и песчаника тонкозернистого с четкими текстурами, волновой рябью и биотурбацией (Thalassinoides)
Таким образом, фациальный анализ является первым и обязательным этапом в понимании макромасштабной (пластовой) неоднородности сложных геологических объектов отложений тюменской свиты.
Диагенетическая неоднородность как результат постседиментационных преобразований
Условия формирования осадков в среднеюрское время (тюменская свита) от континентальных до прибрежно-морских с невысокой гидродинамической активностью среды определили формирование фаций русел небольших рек, озер, болот с постепенным появлением переходных и затем прибрежно-морских групп фаций. Во время отложения осадков ЮК2-4 практически вся территория представляла собой прибрежную равнину с фациями лагун, заливов, озер, дельт и пр., для которых характерна низкая активность водной среды. Это определило образование преимущественно алевролито-песчаных пород с гетерогенным минеральным составом обломочной и цементирующей частей, что затем было осложнено значительными постседиментационными изменениями.
Исходный фациальный облик был существенно преобразован процессами катагенеза. Постседиментационные изменения проявились в виде коррозии зерен полевых шпатов, регенерационных каемок кварца, вторичного каолинита и пр.
Петрографические исследования керна (в т.ч. скв. Заозерная 1, скважины Ловинского месторождения) [2, 5] позволили выявить и ранжировать по влиянию ключевые диагенетические процессы:
Условия формирования осадков в среднеюрское время (тюменская свита) от континентальных до прибрежно-морских с невысокой гидродинамической активностью среды определили формирование фаций русел небольших рек, озер, болот с постепенным появлением переходных и затем прибрежно-морских групп фаций. Во время отложения осадков ЮК2-4 практически вся территория представляла собой прибрежную равнину с фациями лагун, заливов, озер, дельт и пр., для которых характерна низкая активность водной среды. Это определило образование преимущественно алевролито-песчаных пород с гетерогенным минеральным составом обломочной и цементирующей частей, что затем было осложнено значительными постседиментационными изменениями.
Исходный фациальный облик был существенно преобразован процессами катагенеза. Постседиментационные изменения проявились в виде коррозии зерен полевых шпатов, регенерационных каемок кварца, вторичного каолинита и пр.
Петрографические исследования керна (в т.ч. скв. Заозерная 1, скважины Ловинского месторождения) [2, 5] позволили выявить и ранжировать по влиянию ключевые диагенетические процессы:
- карбонатизация: заполнение пор микрозернистым кальцитом — главный фактор ухудшения ФЕС, приводящий к высокой остаточной водонасыщенности;
- регенерация кварца и альбита: уменьшает поровое пространство, вплоть до формирования конформно-регенерационных контактов;
- выщелачивание неустойчивых минералов: создает вторичную микрокавернозность, локально улучшая проницаемость;
- каолинитизация: образование порового каолинита снижает удельную поверхность, но в больших объемах сокращает эффективную пористость;
- пиритизация и аргиллитизация: снижают емкостные и прочностные свойства каркаса.
Рис. 5. Характеристика порового пространства аллевролитов-коллекторов по РЭМ-снимкама пласта Ю2. Скважина 10650. Ловинское месторождение
Рис. 6. Характеристика порового пространства аллевролитов-коллекторов 5-го класса по РЭМ-снимкам пласта Ю7. Скважина 10628. Ловинское месторождение
Фильтрационные свойства породы зависят от пористости и структурных особенностей порового пространства. При одном и том же поровом объеме фильтрационные параметры будут ниже в породах с более сложной структурой. Наименее сложной структурой порового пространства характеризуются породы пойменного и руслового аллювия, а наиболее сложной — породы, приуроченные к бассейновому мелководью. Породы открытых озерных водоемов и мелких прибрежных водотоков относятся к промежуточным разностям.
Влияние структуры порового пространства на фильтрационные характеристики породы подтверждается керновыми исследованиями. Наименее сложной структурой порового пространства характеризуются породы пойменного и руслового аллювия, а наиболее сложной — породы, приуроченные к бассейновому мелководью. Породы открытых озерных водоемов и мелких прибрежных водотоков относятся к промежуточным разностям.
Исследования фильтрационно-емкостных свойств массивных, слоистых и перпендикулярных образцов керна тюменской свиты пласта Ю2-7 проводились авторами отчета по исследованию керна Ловинского месторождения на 1 205 образцах (табл. 1).
Влияние структуры порового пространства на фильтрационные характеристики породы подтверждается керновыми исследованиями. Наименее сложной структурой порового пространства характеризуются породы пойменного и руслового аллювия, а наиболее сложной — породы, приуроченные к бассейновому мелководью. Породы открытых озерных водоемов и мелких прибрежных водотоков относятся к промежуточным разностям.
Исследования фильтрационно-емкостных свойств массивных, слоистых и перпендикулярных образцов керна тюменской свиты пласта Ю2-7 проводились авторами отчета по исследованию керна Ловинского месторождения на 1 205 образцах (табл. 1).
Табл. 1. Массовость измерений стандартных параметров на образцах керна пласта Ю2-7 Ловинского месторождения
В связи с неоднородной текстурой было произведено разделение образцов на массивные, слоистые и перпендикулярные [5]. На рисунке 7 представлено сопоставление абсолютной проницаемости с открытой пористостью, определенной методом насыщения на основании исследований — выполненных авторами отчета и исторических (ОИК и ПФ ООО «КогалымНИПИнефть»).
Рис. 7. Сопоставление абсолютной проницаемости с открытой пористостью образцов керна Ловинского месторождения
Различная структура порового пространства образцов, а также различный характер распределения глинистого материала повлияли на наблюдаемый разброс в значениях пористости при равных значениях проницаемости и водоудерживающей способности. При одинаковом значении пористости абсолютная проницаемость может различаться на порядок.
Коэффициент анизотропии тюменской свиты изменяется от 0,27 до 142,94 со средним значением равным 7,45, что свидетельствует о неоднородности данных пород. График сопоставления абсолютной проницаемости перпендикулярно и параллельно выпиленным образцам изображен на рисунке 8. Для массивных пород коэффициент анизотропии равен 1, а для слоистых пород увеличивается по мере усложнения текстурно-структурной неоднородности. Значения, полученные меньше 1, характерны для образцов, отобранных в зонах с резкой изменчивостью текстурно-структурных характеристик пород, где перпендикулярные образцы характеризуются лучшими коллекторскими свойствами по сравнению с параллельными [5].
Коэффициент анизотропии тюменской свиты изменяется от 0,27 до 142,94 со средним значением равным 7,45, что свидетельствует о неоднородности данных пород. График сопоставления абсолютной проницаемости перпендикулярно и параллельно выпиленным образцам изображен на рисунке 8. Для массивных пород коэффициент анизотропии равен 1, а для слоистых пород увеличивается по мере усложнения текстурно-структурной неоднородности. Значения, полученные меньше 1, характерны для образцов, отобранных в зонах с резкой изменчивостью текстурно-структурных характеристик пород, где перпендикулярные образцы характеризуются лучшими коллекторскими свойствами по сравнению с параллельными [5].
Рис. 8. Сопоставление абсолютной проницаемости, определенной на образцах, ориентированных параллельно и перпендикулярно напластованию, Ловинского месторождения (шифр кривых коэффициента анизотропии)
Методический аппарат для изучения иерархической неоднородности
Эти два признака, отражающие основные процессы седиментации осадков и их последующих преобразований, должны определять выбор эффективных методов исследования тех или иных отложений.
Для комплексного охвата выявленных типов неоднородности необходим интегративный подход, сочетающий методы различного масштаба:
Для комплексного охвата выявленных типов неоднородности необходим интегративный подход, сочетающий методы различного масштаба:
- для изучения фациальной неоднородности: детальное макроописание керна, ихнофациальный анализ, построение электрометрических моделей фаций [4], секвенс-стратиграфический и сейсмостратиграфический анализ для прогноза пространственного распределения фаций [3];
- для изучения диагенетической неоднородности: комплекс стандартных и специальных петрографических исследований (оптическая и электронная микроскопия), рентгеноструктурный анализ (РФА), исследование шлифов, пропитанных окрашенной смолой, для оценки структуры пустотного пространства;
- для интеграции и масштабирования: построение литолого-седиментологических колонок, создание палеогеографических реконструкций, 3D-геологическое моделирование с учетом как фациальных зон, так и зон диагенетического преобразования.
Обоснована иерархическая модель, в которой в качестве системообразующих выделены два генетических признака:
(1) фациальная изменчивость, связанная с условиями седиментации, и (2) диагенетическая изменчивость, обусловленная комплексом постседиментационных преобразований. Установлено, что преобладание алевролито-песчаных пород с гетерогенным составом, заложенное в условиях низкоэнергетической среды, было кардинально преобразовано диагенетическими процессами, что определяет специфику фильтрационно-
емкостных свойств тюменских отложений. Для каждого из выделенных типов неоднородности предложен адекватный комплекс методов исследования: от макроскопического описания керна и фациального анализа до петрографических исследований и сейсмостратиграфического моделирования.
(1) фациальная изменчивость, связанная с условиями седиментации, и (2) диагенетическая изменчивость, обусловленная комплексом постседиментационных преобразований. Установлено, что преобладание алевролито-песчаных пород с гетерогенным составом, заложенное в условиях низкоэнергетической среды, было кардинально преобразовано диагенетическими процессами, что определяет специфику фильтрационно-
емкостных свойств тюменских отложений. Для каждого из выделенных типов неоднородности предложен адекватный комплекс методов исследования: от макроскопического описания керна и фациального анализа до петрографических исследований и сейсмостратиграфического моделирования.
1. Геологическая неоднородность коллекторов тюменской свиты носит системный характер и обусловлена двумя иерархическими генетическими факторами: первичной фациальной изменчивостью и последующими диагенетическими преобразованиями.
2. Преобладание в разрезе низкоэнергетических фаций (поймы, лагуны) предопределило формирование изначально гетерогенного тонкослоистого разреза, который был дополнительно осложнен процессами карбонатизации и каолинитизации, что в совокупности формирует сложный тип фильтрационно-емкостных свойств, характерный для ТРИЗ.
3. Эффективное изучение таких объектов требует последовательного применения комплекса методов: от сейсмостратиграфического прогнозирования фаций и секвенс-стратиграфического анализа до детального петрографического изучения диагенетических изменений.
4. Предложенный генетически обоснованный подход к классификации и изучению неоднородности позволяет строить более адекватные дифференцированные геологические модели.
5. Обоснованное выделение зон коллектора с наилучшими свойствами, таких как русловые отмели, и менее продуктивных зон пойменных отложений позволяет объяснить и оценить структуру запасов тюменских отложений. Это является критически важным для снижения неопределенности при подсчете запасов категорий С1 и С2, обосновании технологий увеличения нефтеотдачи и проектировании экономически рентабельных систем разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами.
2. Преобладание в разрезе низкоэнергетических фаций (поймы, лагуны) предопределило формирование изначально гетерогенного тонкослоистого разреза, который был дополнительно осложнен процессами карбонатизации и каолинитизации, что в совокупности формирует сложный тип фильтрационно-емкостных свойств, характерный для ТРИЗ.
3. Эффективное изучение таких объектов требует последовательного применения комплекса методов: от сейсмостратиграфического прогнозирования фаций и секвенс-стратиграфического анализа до детального петрографического изучения диагенетических изменений.
4. Предложенный генетически обоснованный подход к классификации и изучению неоднородности позволяет строить более адекватные дифференцированные геологические модели.
5. Обоснованное выделение зон коллектора с наилучшими свойствами, таких как русловые отмели, и менее продуктивных зон пойменных отложений позволяет объяснить и оценить структуру запасов тюменских отложений. Это является критически важным для снижения неопределенности при подсчете запасов категорий С1 и С2, обосновании технологий увеличения нефтеотдачи и проектировании экономически рентабельных систем разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами.
1. Азматов В.И., Свихнушин Н.М. Методы изучения неоднородных коллекторов в связи с оценкой запасов. М.: Недра, 1976. 216 с.
2. Ваганова А.А., Дюкова А.Д. Влияние текстурно-структурных особенностей терригенных пород на параметры пустотного пространства (тюменская свита средней юры, скв. Заозерная) // Пути реализации нефтегазового потенциала Западной Сибири. Ханты-Мансийск: 2023, С. 71–79.
3. Шиманский В.В. Отчет. Создание палеогеографических карт по продуктивным комплексам Западной Сибири с целью зонального прогноза залежей углеводорода. М.: 2018.
4. Шиманский В.К., Танинская Н.В., Колпенская Н.Н. и др. Седиментационное моделирование при прогнозе и поиске неструктурных ловушек // Геология нефти и газа. 2016. № 3. С. 55–65.
5. Колпаков В.В. Отчет. Исследование керна Ловинского месторождения. 2005. ТФ ООО «КогалымНИПИнефть»
2. Ваганова А.А., Дюкова А.Д. Влияние текстурно-структурных особенностей терригенных пород на параметры пустотного пространства (тюменская свита средней юры, скв. Заозерная) // Пути реализации нефтегазового потенциала Западной Сибири. Ханты-Мансийск: 2023, С. 71–79.
3. Шиманский В.В. Отчет. Создание палеогеографических карт по продуктивным комплексам Западной Сибири с целью зонального прогноза залежей углеводорода. М.: 2018.
4. Шиманский В.К., Танинская Н.В., Колпенская Н.Н. и др. Седиментационное моделирование при прогнозе и поиске неструктурных ловушек // Геология нефти и газа. 2016. № 3. С. 55–65.
5. Колпаков В.В. Отчет. Исследование керна Ловинского месторождения. 2005. ТФ ООО «КогалымНИПИнефть»
Анализ седиментологических исследований керна юрских отложений, литолого-петрографических исследований по материалам отчетов. Изучение атласов фаций и литотипов, а также материалы научных статей.
неоднородность коллекторов, тюменская свита, среднеюрские отложения, трудноизвлекаемые запасы, седиментогенез, диагенез, фациальный анализ, геологическое моделирование, структура запасов, Западная Сибирь
Высочин А.О. Геолого-генетические аспекты неоднородности коллекторов тюменской свиты и методические подходы к ее изучению для целей оценки запасов и проектирования разработки // Экспозиция Нефть Газ. 2026. № 1. С. 36–41. DOI: 10.24412/2076-6785-2026-1-36-41
19.12.2025
УДК 553.982
DOI: 10.24412/2076-6785-2026-1-36-41
DOI: 10.24412/2076-6785-2026-1-36-41
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (855) 222-12-84