Локальне прогнозування покладів нафти і газу геофізичними методами

Фізичною основою локального прогнозування покладів нафти і газу методами розвідувальної геофізики є зміна фізичних властивостей шару-колектора за рахунок заповнення частини його порового простору вуглеводнями, а також хімічного і мінералогічного складу порід у колекторі і покриваючої товщі. При цьому густина колектора в області існування покладу зменшується (на 2-8 %), електричний опір збільшується (на 30-50 і більш відсотків), змінюються коефіцієнти відбиття сейсмічних хвиль від покрівлі шару-колектора до 20 % і знижується на 5-20 % швидкість їхнього поширення, збільшується в 2-3 рази поглинання хвиль, у розрізі з'являються нові відбиваючі границі, створені водонафтовими, водогазовими і газонафтовими контактами. Поряд з цим вуглеводні створюють відновне середовище як в області самого покладу, так і над нею в зоні ореола розсіювання вуглеводнів. У результаті геохімічних окисно-відновних реакцій між мінералами (головним чином глинистими), що складають гірські породи, і вуглеводнями в породах з'являються нові мінерали з відмінними від первинних мінералів густиною, намагніченістю, електричним опором, пружними параметрами й іншими фізичними властивостями. Деякі із новоутворених мінералів виявляються розчинними і можуть бути винесені потоками підземних пластових вод за межі родовища. Це призводить до зміни не тільки мінералогічного, але і хімічного складу порід як у зоні самого покладу, так і в досить широкій області над покладом. У результаті цього в підошві покладу в області водонафтового контакту часто утворюються зцементовані шари з підвищеними густиною і пружними параметрами. Відзначаються також інші зміни в шарі-колекторі (зокрема, зміни пористості, мінерального складу і міцності цементу тощо).

Аналогічні зміни відбуваються у вищезалягаючих шарах в області ореолу розсіювання вуглеводнів. При цьому фізичні властивості порід шару-колектору і вищезалягаючих шарів змінюються, але не настільки однозначно, як при заміщенні води в порах колектора нафтою чи газом. У більшості випадків змінюються магнітні властивості порід, зростає електричний опір глинистих різновидів і зменшується опір вапняків, зменшуються (збільшуються) швидкості поширення в них сейсмічних (акустичних) коливань та ін.

Область зі зміненими фізичними властивостями порід, що розташована над покладом, називають слідом дифузійного потоку вуглеводнів. Цей термін підкреслює той факт, що масив змінених порід над покладом утворився поступово протягом багатьох мільйонів років існування покладу за рахунок дифузії і просочування вуглеводнів по розломах і мікротріщинами вверх по розрізу. Інтенсивність дифузійного потоку вуглеводнів, контрольованого, наприклад, за допомогою газового каротажу, звичайно невелика, через що їхня присутність у розрізі над покладом безпосередньо на фізичні властивості порід практично не впливає. У той же час розмір сліду дифузійного потоку по вертикалі, що залежить від літології і щільності, ступеня тріщинуватості, мінералогічного і хімічного складу порід, величини пластового тиску, тектонічних рухів, температури і режиму пластових вод і ряду інших факторів, може досягати сотень і навіть тисяч метрів вверх по розрізу, відраховуючи від водонафтового (водогазового) контакту.

У практиці відомі випадки розвитку сліду дифузійного потоку над покладом в умовах аномально високих пластових тисків до двох-трьох тисяч метрів. Найчастіше потужність сліду дифузійного потоку коливається в межах від 200 до 1000 метрів. Слід зазначити, що слід дифузійного потоку не завжди розташовується вертикально над покладом. При наявності тектонічних порушень потік вуглеводнів звичайно концентрується уздовж них. Ступінь зміни фізичних властивостей порід в області сліду дифузійного потоку нерівномірна як у плані, так і по глибині. Звичайно вона зменшується в міру віддалення від покладу.

Область розвитку дифузійного потоку над кожним родовищем може бути виявлена й оконтурена по зразках (керну) і даним різних видів каротажу в свердловинах, пробурених всередині контуру і поза контуром покладу.

Модель покладу вуглеводнів, використана при розв’язку задач локального прогнозування родовищ нафти і газу геофізичними методами включає як сам поклад у шарі-колекторі, так і область сліду дифузійного потоку над ним. Помітний аномальний ефект від самого покладу може спостерігатися на поверхні в магнітному, гравітаційному й електричному полях, а також у швидкостях поширення сейсмічних хвиль тільки у випадку його великого шару потужністю порядку 200 м і більш, при заляганні на відносно невеликій глибині (до 2—2,5 км). Однак при врахуванні сліду дифузійного потоку вуглеводнів картина різко змінюється, тому що його вертикальна потужність перевищує потужність самого покладу найчастіше в 10-100 разів. В результаті цього навіть малий поклад нафти чи газу в сукупності з відповідним йому слідом дифузійного потоку утворює у середовищі неоднорідність великих розмірів, що виявляється в геофізичних полях набагато сильніше, ніж сам поклад. За рахунок цього в деяких районах (наприклад, у Дніпровсько-Донецькій западині) вдалося упевнено виділити аномалії деяких сейсмічних параметрів від газового покладу потужністю 24 м, що залягає на глибині 4,4 км у щільних породах палеозою.