Флюидобарическая характеристика коллекторских горизонтов

Одной из актуальных и в то же время наиболее трудно решаемых проблем нефтегазовой геологии является проблема генезиса и прогноза ВГПД (или аномально высоких пластовых давлений — АВПД) при проведении поисково-разведочных работ.

Вопросами распространения и генезиса ВГПД в породах различного типа и возраста занимались Б.А. Тхостов, К.А. Аникиев, А.А. Карцев, В.В. Колодий, У.Х. Фертль и др.

Параметры геофлюидальной системы природных резервуаров раннемелового и ранне-среднеюрского возраста ЯГНО изучены также по результатам испытаний и опробований различных продуктивных и водоносных горизонтов в процессе поисково-разведочного бурения. Несмотря на достаточно большой объем опубликованных работ по проблемам газонефтяной геологии Ямала, Гыдана и НПТР, специальных исследований поля флюидальных давлений проведено крайне мало и они носят фрагментарный характер. Авторами обобщены данные по абсолютным величинам р_пл по отдельным площадям и в целом для ЯГНО, рассчитаны величины К_прев и составлены схемы распространения ВГПД во флюидонасыщенных горизонтах низов мела и средней юры (рис. 6.9—6.10). Сведения о флюидобарическом поле более глубоких горизонтов скудны и малодостоверны, вследствие их крайне низкой проницаемости и кратковременности испытаний в скважинах. В объеме неокома-сеномана вследствие сравнительно «мягких» термоглубинных условий залегания проницаемых горизонтов распространены «нормальные», близкие к условным гидростатическим флюидальные давления. В низах новопортовской и ачимовской толщ к северу от Нурминского мегавала, где они погружаются глубже 3000 м, начинает ощущаться некоторая «аномальность» давлений из-за затрудненного латерального флюидообмена с ростом глинистости разреза. Собственно ВГПД имеют распространение только в самых нижних горизонтах неокома (БЯ_1-9) в Харасавэйской зоне, с К_прев = до 1,80 (см. рис. 6.9).

В кровле юрской проницаемой толщи «нормальные» давления распространены на юге области (Новопортовская, Мало-Ямальская, Усть-Юрибейская и другие площади). В северном направлении, по мере ужесточения термоглубинных условий залегания среднеюрских коллекторов величина Кпрев увеличивается до 1,1—1,6 по структурам Нурминского мегавала и к Средне-Ямальскому своду и далее на север и северо-запад до 1,7—2,0, с максимумом в Харасавэйской зоне (см. рис. 6.10). Точно также, в разрезе юры отдельных площадей уровень превышения р_пл/р_уг растет от горизонтов Ю2-з к нижнеюрским и базальным. Например, в пределах Новопортовской площади, где тюменская свита имеет относительно небольшую толщину (500—650 м) и погружена на глубины от 2000—2400 м (кровля) до 2600—3100 м (подошва), некоторая «аномальность» геофлюидальных давлений начинает ощущаться только в базальных горизонтах юры с глубин 2800-3000 м (К_прев=1,05—1,12) по северо-восточным скважинам, что свидетельствует о существенной флюидоизолированности различных частей в целом гидродинамически единой песчано-глинистой толщи. Так же, как и в других областях провинции, в породах тюменской свиты и ее аналогов по мере увеличения расстояния до окраины мегабассейна, глубин погружения, СТ, глинистости разреза и снижения проницаемости и выдержанности в пространстве — латеральной сообщаемости песчано-алевролитовых горизонтов растет «напряженность» флюидобарического поля.

Помимо региональных, областных и зональных исследований, анализ геотемператур и флюидальных давлений на локальном уровне проведен для всех крупных по запасам УВ месторождений Ямала [46, 48, 55].


В частности, термобарическая характеристика литофлюидальной системы нижнемеловой-сеноманской коллекторской толщи Новопортовского месторождения такова. В кровле сеномана современные температуры не превышают 12—14 °С, поскольку подошва вечной мерзлоты в пределах месторождения залегает на глубинах 150—256 м (в зависимости от орогидрографических условий). В кровле апта температуры увеличиваются до 24—27 °С. Новопортовская продуктивная толща прогрета от 50—56 °С в кровле (НП₀) до 62—67 °С в подошве (НП₁₂). В кровле тюменской свиты СТ варьируют в диапазоне 59—70 °С, в подошве — 82—95 °С. Средний геотермоградиент в толще осадочного чехла изменяется от 3,50 до 3,65 °С/100 м.

В зонах сравнительно неглубокого залегания пород юры (Южно-Ямальская моноклиналь, Новопортовский вал) геофлюидальные давления равны или незначительно превышают гидростатические.

Изменение геофлюидальных давлений в объеме осадочного чехла Харасавэйской площади изучено подробно. Одной из особенностей изменения флюидальных давлений по глубине, как показывают результаты поин-тервальной обработки данных (табл. 6.5), является их вертикальная зональность распределения. Достаточно надежно выделяются две специфические зоны давления. Первая — верхняя зона давлений — охватывает глубину до 1,7—1,8 км и характеризуется плавным нарастанием давления с глубиной. В этой зоне изменение давления в основном подчиняется законам гидростатики. Средний вертикальный градиент давления в этой зоне не превышает 1,1 МПа/100 м, а в основном изменяется от 1,00 до 1,03 МПа/100 м.


Во второй зоне, охватывающей глубины более 1,8 км, характеризующейся широким проявлением ВГПД (АВПД), выделяются две подзоны: верхняя и нижняя. Верхняя подзона ВГПД расположена в интервале 1,8—2,2 км. Здесь наблюдается повышение «аномальности» давления до 1,3—1,6 от величины гидростатического давления; в продукции скважин при испытании получен газ и редко газ с водой, а иногда — вода с газом.


В верхней части разреза давление флюидов в основном не превышает величину условного гидростатического. Однако уже с горизонтов ТП_13-14 наблюдается постепенный, но постоянный рост превышения давления от 1,05 (в пластах ТП_8-10) до 1,20 в гор. ТП_12-15.

В низах танопчинской свиты под глинами мощностью 10—20 м, «аномальность» давлений достигает в локально развитых коллекторах ахской свиты (представленных на Харасавэе горизонтами НП₁ (БЯ₁) и НП₂ (ВЯ2) соответственно 1,8 и 1,9. Обращает на себя внимание факт увеличения «аномальности» давления по мере приближения к региональному разлому, прослеживаемому в этих продуктивных горизонтах (НП₁ и НП₂) и зоне глинизации.

Нижняя подзона охватывает глубины более 2,4 км. Она характеризуется повсеместным распространением ВГПД; здесь величина аномальности достигает 1,9—2,05 от величины гидростатического давления. Эта подзона, в отличие от предыдущей, характеризуется резким увеличением градиента давления на глубине 2,2—2,4 км, а затем постепенным снижением его. Весьма примечательно, что в этой подзоне ВГПД, наряду с падением среднего по глубине градиента давления в валанжинских горизонтах по отношению к юрским отмечается относительное постоянство абсолютной величины давления, составляющей около 41 МПа.

Западно-Сибирский гидрогеологический мегабассейн в плане имеет сложную конфигурацию и состоит из трех частей. Самый большой сегмент — собственно Западно-Сибирский бассейн. В зоне слияния Обской и Тазовской губ с востока примыкает Енисей-Хатангский бассейн, а с северо-запада — Ямало-Карский.

Ямало-Карский бассейн простирается с юго-запада на северо-восток от Пай-Хоя до островов Северной Земли, имеет форму прямоугольника размером 600х1500 км. За пределами полуостровов Ямал и Гыдан бассейн продолжается в недрах шельфовой области Карского моря. Северо-западной границей является Новая Земля, юго-восточной — горные сооружения Таймыра.

Основными элементами Ямало-Карского гидрогеологического бассейна являются шесть водоносных комплексов, имеющих в пределах Ямала региональное распространение. Гидрогеологическая стратификация основана на литологических особенностях разреза, наличии глинистых отложений большой мощности, которые разделяют проницаемые водонасыщенные отложения на относительно изолированные интервалы разреза.


Наиболее детально гидрогеологическая характеристика изучена по Новопортовскому и Бованенковскому месторождениям (табл. 6.6—6.7).



Здесь выделяют два гидрогеологических этажа: нижний и верхний, разделенных региональным флюидоупором (800-метровая толща глин турон-олигоценового возраста).

Верхний гидрогеологический этаж представлен песчаными породами олигоцен-четвертичного возраста. Подземные воды этажа на территории Новопортовского месторождения в основном находятся в твердой фазе. На Новопортовском месторождении гидрогеологический этаж не исследован.

Нижний гидрогеологический этаж, характеризуясь в целом условиями затруденного водообмена, состоит из нескольких водоносных комплексов: палеозойского, юрского, неоком-аптского и альб-сеноманского. Он же является регионально нефтегазоносным.

На Новопортовском месторождении в пределах нижнего этажа гидрогеологические исследования проведены, главным образом, в неокомских, юрских и палеозойских отложениях. В общей сложности опробовано 205 гидрогеологических объектов. В ходе исследований производились замеры дебитов, пластовых температур, газосодержания.

Осуществлялся отбор и анализ проб пластовой воды и растворенного газа. В общей сложности проанализировано 140 проб пластовой воды (19-PZ, 55-J, бб-K₁nc) и 48 проб водорастворенного газа.


Данные по гидрохимии приведены в табл. 6.7.

По химическому составу воды палеозойского гидрогеологического комплекса на Новопортовском месторождении относятся к гидрокарбонат-но-натриевому типу. Лишь в скв. 134 получены пластовые воды хлоридно-кальциевого типа. Величина минерализации пластовых вод колеблется от 5,25 до 10,80 г/л.

Основные солеобразующие компоненты пластовых вод — хлор и натрий + калий. Их содержание составляет соответственно 32,0 — 40,0 % и 47,6 — 51,7 %-экв. Лишь в скв. 134 химический состав пластовой воды количественно иной: содержание хлора — 67,0, натрия + калия — 25,6 %-экв.

Концентрация остальных компонентов: Са⁺⁺ — 0,1—0,5 %-экв., Мд⁺⁺ — 0,5—1,9 %-экв., НСО₃ — 5,1—16,6 %-экв.

Из микрокомпонентов присутствуют йод — 2,46—6,36 мг/л, бром — 6,91—26,06 мг/л, бор — 6,52—138,04 мг/л.

Водорастворенные газы преимущественно метанового состава, обогащены диоксидом углерода до 5—7 %. Лишь в скв. 305 его содержание возрастает до 16,9 %.

Юрский гидрогеологический комплекс представлен песчаными пластами болынехетской серии раннесреднеюрского возраста, характеризующимися сильной литофациальной изменчивостью. Это обусловливает резкую дифференциацию коллекторских свойств по площади месторождения и соответственно сложную гидродинамическую обстановку в целом. Так, водообильность изменяется от 0—10 (в большинстве случаев) до 255 м³/сут.

Минерализация вод изменяется от 5,52 до 14,85 г/л. По химическому составу воды гидрокарбонатно-натриевого типа с преобладанием содержания ионов Na⁺+К⁺ (46,2—50,2 %-экв.) над Cl^- (32,3—45,3 %-экв.). Содержание гидрокарбонат-иона до 22 %-экв. Концентрация ионов магния не превышает 4,6 %-экв., кальция — 1,1 %-экв.

Содержание микрокомпонентов низкое. Йода, как правило, не выше 10 мг/л, лишь в скв. 71 — 27,33 мг/л; брома — 5,32—47,34 мг/л; бора — 2,85—54,0 мг/л.

Водорастворенный газ преимущественно метанового состава (до 96,9 %).

Неоком-аптский гидрогеологический комплекс представлен чередованием аргиллитов и песчано-алевритовых пород ахской и танопчинской свит. Наблюдается значительное изменение коллекторских свойств пород по площади и разрезу. В связи с этим величина водообильности пород варьирует в широком диапазоне: от 1 до 165 м³/сут.

Минерализация вод изменяется от 5,2 до 19,9 г/л, в основном в диапазоне 9—14 г/л. Пластовые воды гидрокарбонатно-натриевого типа. Основные солеобразующие компоненты — натрий + калий (46,5—49,9 %-экв.), хлор (38,1—48,1 %-экв.), гидрокарбонат (1,5—9,6 %-экв.).

Содержание йода колеблется от 0,84 до 18,38 мг/л, за исключением скв. 72 (26,36 мг/л). Содержание брома не превышает 44,39 мг/л, бора 46 мг/л.

Водорастворенные газы метанового состава.

Альб-сеноманский гидрогеологический комплекс представлен песчано-алевролитовыми породами с прослоями глин яронгской и марресалинской свит. Основная часть коллекторов комплекса относится к высокопроницаемой, преимущественно песчаной толще сеномана.

Опробование альб-сеноманского водоносного комплекса проведено в скв. 108 и 140, где получены притоки воды дебитом 4,3 и 20,2 м³/сут при динамических уровнях 471 м и 355 м соответственно. Практически не изучены законтурные воды залежей. По комплексу имеется лишь одна проба воды. Вода — хлоркальциевого типа, с минерализацией 15,2 г/л. Содержание сульфатов незначительное — 41,1 мг/л, НСО₃ — 213,5 мг/л, Са-иона — 1672 мг/л. Концентрация йода — 4,1 мг/л, брома — 7,4 мг/л. Коэффициент rNa/rCl равен 0,69, т.е. воды довольно минерализованы.

Подобная смена гидрокарбонатно-натриевых вод в неокоме на хлор-кальциевые в сеномане типична для месторождений Севера Западной Сибири.

По химическому облику воды сеномана на Ямале отличаются от одновозрастных водоносных отложений Уренгойского, Медвежьего, Заполярного, Ямбургского месторождений, но аналогичны нижнемеловым водам этих месторождений (глубины от 1,8 км и более). Картина изменения минерализации по площади залежей одинакова: под залежами минерализация вод минимальна, по мере удаления от контура газоносности минерализация увеличивается в 1,5—3 раза и более. Вероятно, что зоны пониженной минерализации локализованы вблизи залежей. За их пределами поле минерализации вод относительно однородное.