Изучение верхней части разреза (ВЧР) включает в себя широчайший спектр задач, начиная от исследования целостности дорожного полотна, археологических задач, заканчивая поисками водоносных горизонтов на глубине до 300 – 400 м. Для решения этих и многих других задач ВЧР применяется большое количество геофизических методов, ориентированных на изучение упругих или электрических свойств среды: высокочастотная малоглубинная сейсморазведка, георадиолокация, электротомография, радио-магнитотеллурические зондирования, индукционные зондирования и др. Причем исследования проводятся в принципиально различных природно-климатических условиях, в совершенно разных геологических сценариях.
Одним из распространенных методов изучения ВЧР является зондирование становлением поля в ближней зоне (ЗСБ). Данный метод применяется достаточно широко как для изучения верхней части разреза, так и при поисках и разведке месторождений нефти и газа.
Проведенные в последние годы крупномасштабные исследования методом малоглубинных ЗСБ (мЗСБ) по высокоплотным сетям наблюдения (до 33 ф.т./км2) наглядно демонстрируют эффективность метода при решении геологических задач в широком диапазоне глубин от 10 до 500 – 600 м.
нажмите для увеличения
.png)
Арктические регионы России являются основными стратегическими районами добычи углеводородного сырья в России. При освоении и разработке углеводородных запасов в Арктических регионах сталкиваются со сложными геологическими, климатическими и логистическими условиями. Одной из ключевых сложностей является расположение северных территорий в зоне вечной мерзлоты (ММП).
Основные сложности при производстве геологоразведочных работ в областях развития многолетнемерзлых пород сводятся к следующему:
- верхняя часть разреза оказывает сильное влияние на прослеживаемость границ по данным сейсморазведки.
- сложности бурения скважин (смятие колонн при растеплении скважин, образование ледяных пробок, прорывы газа при цементировании);
- реальную опасность для объектов инфраструктуры месторождений представляют криогенные процессы (пучение грунтов, термокарст и др.).
- наличие газа в клатратной (газогидраты) или свободной форме в многолетнемерзлых породах, что приводит к выбросам в процессе бурения.
нажмите для увеличенияОсобенностью Ямало-Ненецкого автономного округа является приуроченность его к криолитозоне. Современное строение мерзлоты на территории региона обусловлено потеплением в среднезырянский межгляциал, которое изменило температурное поле мощной мерзлоты, существовавшей со времени раннезырянского похолодания, до глубины примерно 400 метров
Таким образом, в результате совместного воздействия палеогидрогеологических и современных факторов на территории Западно-Сибирской равнины с севера на юг сформировались три главных зоны многолетней мерзлоты:
- зона слитного залегания мощных современных и древних многолетнемерзлых пород
- зона разобщенного залегания современных и древних многолетнемерзлых пород – располагается в южной части исследуемой территории;
- зона глубокого залегания древних многолетнемерзлых пород
Одним из наиболее успешных методов выделения зон ММП в верхней части разреза Западной Сибири является электроразведочный метод мЗСБ.
За счет наличия в разрезе относительно «молодых» мезо-кайнозойских отложений, осадочный чехол Западной Сибири характеризуется низкими значениями удельного электрического сопротивления (УЭС).
На фоне высокопроводящего разреза повышенным электрическим сопротивлением могут обладать перспективные в нефтегазоносном отношении горизонты, а также многолетнемерзлые горные породы верхней части разреза.
нажмите для увеличенияВ административном отношении площадь расположена на территории Надымского района Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области.
В пределах площади выделяется двухслойное строение толщи многолетнемерзлых пород.
- Первый слой - толща современных ММП (повышенная льдистость, низкая температура).
- Второй слой – толща реликтовой мерзлоты (породы в морозном состоянии, без включений льда).
- Толщи развития современной и реликтовой мерзлоты разделяются межмерзлотным таликом.
нажмите для увеличенияР.Р. Валеев, Д.В. Колесников, И.В. Буддо, А.И. Ильин, А.А. Аксеновская, Н.А. Черкасов, Ю.А. Агафонов, В.А. Гринченко. Подход к решению проблемы дефицита воды для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений Восточной Сибири (на примере Среднеботуобинского НГКМ). Статья в журнале Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, №1 2019.
Для месторождений Восточной Сибири характерна проблема обеспечения водой системы поддержания пластового давления. Поэтому высока актуальность разработки оптимального подхода к поискам подземных вод, удовлетворяющих требованиям системы поддержания пластового давления (ППД). Данный подход должен включать анализ широкого спектра факторов, характеризующих геологические, гидрогеологические и геоэлектрические особенности верхней части разреза.
В настоящей статье приведены результаты прогнозирования водонасыщенных горизонтов-коллекторов верхней части разреза (ВЧР) в пределах Среднеботуобинского нефтегазоконденсатного месторождения. Прогноз выполнялся на основе карты весового суммирования факторов присутствия в разрезе пресных вод, построенной с привлечением данных о геологических особенностях ВЧР, ортафотоплана, рельефа местности и продольного электрического сопротивления по данным электромагнитных зондирований. Достоверность результатов исследований подтверждена бурением 17 поисково-оценочных гидрогеологических скважин (суммарный приток пресной подземной воды составил более 8400 м3/сут) (Рис. 3).
Разработанный в ходе проведенных исследований комплексный подход может быть применен для решения проблем дефицита воды для системы ППД месторождений Восточной Сибири.
По материалам интегрированного анализа геолого-геофизических данных разработана и построена карта весового суммирования факторов присутствия в разрезе пресных вод, которая состоит из следующих элементов:
- Карта продольного сопротивления по мЗСБ (выделение перспективных участков с низким сопротивлением);
- Геологический фактор (мощность терригенных отложений);
- Карта рельефа (выделение относительно более возвышенных участков местности);
- Ортофотоплан (выделение перспективных участков с обильной растительностью).
Наибольший вес присвоен критерию продольного сопротивления по мЗСБ, который позволяет разделять породы на мерзлые и талые. Поскольку основные перспективы обнаружения пресных вод связаны с песчано-глинистыми отложениями юры и верхнего кембрия, литологический фактор также играет немаловажную роль в прогнозе водоносных зон. Альтитуды рельефа способствуют определению наиболее пониженных частей территории работ, которым, в силу пониженного температурного градиента, свойственна максимальная степень промерзания.
Рис. 3. Элементы комплексного анализа геолого-геофизических данных по выявлению закономерностей распространения пресных водоносных горизонтов: А – карта продольного сопротивления отложений юры и верхнего кембрия; Б – геологическая карта; В – карта рельефа; Г – ортафотоплан; Д – карта весового суммирования факторов присутствия в разрезе пресных вод.
Условные обозначения к рисунку : 1 – пункты мЗСБ; 2 – гидросеть; 3 – контур участка работ (1-й этап); 4 – контур участка работ (2-й этап); 5 – скважины с притоками пресных вод; 6 – сухие и низкодебитные скважины; 7 – скважины, пробуренные после проведения работ; 8 – изолинии продольного сопротивления, Ом∙м; 9 – изогипсы рельефа, м; 10 – изолинии распределения весов, д. ед.; 11 – юрские отложения; 12 – кембрийские отложения; 13 – четвертичные отложения; 14 – тектонические контакты достоверные; 15 – 17 – границы лицензионных участков; 18 – контур талика, выделенного по результатам дешифрирования космоснимков.
Дешифрирование космоснимков позволяет, в свою очередь, выделить области отсутствия обильной растительности и на качественном уровне закартировать зоны мерзлоты с поверхности.
В результате интерпретации данных мЗСБ предложены критерии выделения перспективных зон, наличия пресных/слабосоленых вод, выделены первоочередные зоны для бурения эксплуатационных водозаборных скважин на пресную воду, построена карта развития таликовых зон и установлены области развития многолетнемерзлых пород. По данным метода мЗСБ заложены поисково-оценочные гидрогеологические скважины, которые полностью подтвердили прогноз –суммарный приток пресной подземной воды составил более 11800 м3/сут.
По результатам проведенных исследований выявлено, что выбор точек заложения гидрогеологических скважин на СБНГКМ должен осуществляться с использованием ряда критериев, которые в себя включают: геологический фактор, ортофотоплан и высотную отметку проектируемой точки, а также величину продольного электрического сопротивления целевого интервала. Наибольший вес присвоен критерию продольного сопротивления по мЗСБ, который позволяет разделять породы на мерзлые и талые.
Причем возможно прогнозировать как наличие пресных, так и минерализованных вод. Основные перспективы поиска пресных вод связаны с линзами таликовых зон на глубине до 100 м, минерализованных вод – с зонами повышенной трещиноватости карбонатных пород метегеро-ичерского комплекса. Однако экономически эффективно использовать водозаборные скважины именно с пресной водой, т.к. не требуется дополнительной водоподготовки и значительных капитальных затрат.
Необходимо отметить, что эффективность предложенного подхода прогнозирования подтверждена не только результатами математического моделирования, но и фактическим бурением гидрогеологических скважин.
Решение проблематики дефицита водоснабжения Среднеботуобинского НГКМ для системы ППД обеспечит выполнение проектных уровней добычи УВС и может быть применено к другим месторождениям региона Восточной Сибири.
О.В. Токарева, А.А. Оцимик, И.В. Буддо, И.А. Шелохов, А.М. Александрова, И.В. Акулова, М.В. Шарлов, В.В. Елимова, И.В. Сабанчин. Малоглубинные электромагнитные зондирования мЗСБ для картирования водонасыщенных горизонтов-коллекторов под зоной распространения ММП на территории Якутии. Материалы конференции Геомодель-2019.
Для нефтяных месторождений актуально обустройство системы поддержания пластового давления (ППД) в скважинах, которая позволяет увеличить темп отбора нефти из залежи и повысить ее нефтеотдачу. В рассматриваемом районе основным перспективным объектом бурения гидрогеологических скважин, в том числе для целей ППД, является метегеро-ичерский водоносный комплекс. Однако широко распространенная в изучаемом районе мерзлота может оказывать влияние на водообильность коллекторов. С целью картирования распространения многолетнемерзлых пород и положение водонасыщенных коллекторов были выполнены электроразведочные работы методом зондирования становлением поля в ближней зоне (мЗСБ). По результатам выполненных работ произведена инверсия данных и получен куб распределения УЭС по лощади 70 км2 до глубины 500 м. Стратиграфическая привязка горизонтов выполнена на основе данных по скважинам глубокого бурения. В разрезе выделяются 4 основных геоэлектрических комплекса (Рис. 4), представленные породами надсолевой литолого-стратиграфической формации.
Рис. 4. Геоэлектрический разрез по Пр-3
Условные обозначения: 1 – пункты мЗСБ; 2 – границы стратиграфических комплексов; 3 – скважины глубокого бурения; 4 – стратиграфические отбивки в скважинах; 5 – тектонические нарушения
На территории исследований метегеро-ичерский водоносный комплекс (МИВК) залегает на глубинах порядка 200 – 300 м (абс. отм. +40 – 180 м). Общая мощность комплекса изменяется от 130 до 158 м. Перекрывающим водоупором служит толща ММП, а подстилающим – мощные пласты каменной соли в чарской свите. Карбонатные коллекторы метегеро-ичерского комплекса преимущественно трещинно-кавернозно-межзернового типа. Суммарная эффективная мощность коллекторов метегерской свиты составляет 12 – 16.5 м, пористость – 8 – 23 %. Эффективная мощность коллекторов ичерской свиты составляет 40.2 – 56.8 м, пористость – 3.5 – 5 %. Минерализация вод достигает 64.5 – 89 г/л. На основе карты распределения УЭС метегеро-ичерского комплекса и априорной геолого-геофизической информации составлена прогнозная карта распространения водонасыщенных коллекторов метегеро-ичерского комплекса. Для оценки возможности выявления водонасыщенных коллекторов минерализованных вод в талом состоянии дополнительно составлена карта толщины метегеро-ичерского комплекса ниже осредненной абсолютной отметки предполагаемой подошвы ММП +30 м. К наиболее водообильным зонам относятся области с УЭС менее 35 Ом•м и прогнозной толщиной более 60 м, которые расположены вдоль разломов северо-восточной ориентировки. Данные прогнозные области в плане тяготеют к зонам повышенной трещиноватости отложений метегеро-ичерского комплекса, выявленным по данным 3D МОГТ (Рис. 5).
Рис. 5. Прогнозная карта распространения водонасыщенных коллекторов метегеро-ичерского комплекса
Условные обозначения: 1 – пункты мЗСБ; 2 – скважины глубокого бурения; 3 – гидрогеологические скважины; 4 – тектонические нарушения; 5 – воронка репрессии пьезометрической поверхности Є1-2; 6 – область толщин метегеро-ичерского комплекса более 60 м; 7 – области толщин метегеро-ичерского комплекса менее 30 м