К оглавлению журнала

 

УДК 553.98

© А.Н. Дмитриевский, 1994

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ НЕДР

А.Н. ДМИТРИЕВСКИЙ (ИПНГ РАН)

Одна из основных задач нефтегазовой геологической науки - совершенствование теории и практики прогнозирования нефтегазоносности недр. Новые аспекты в решении этой проблемы открываются при использовании системного подхода, методов и принципов системно-геологических исследований.

Теоретической базой системно-геологического прогнозирования нефтегазоносности недр является установление условий формирования природной системы, седиментационных характеристик и механизма целостности этой системы, особенностей сохранения седиментационных параметров и, следовательно, первичных коллекторских свойств в осадочных бассейнах различного типа и зональности их преобразования с глубиной. Все это позволяет дополнить традиционные методы новыми подходами, учитывающими вещественный состав горных пород, коллекторские параметры, и ввести таким образом методологические критерии прогнозирования нефтегазоносности недр.

Природная система характеризуется относительной устойчивостью, что обусловливает ее целостность и автономность в окружающей среде. Длительная эволюция системы, стремление сохранить равновесие, стабильность, устойчивость отражаются на особенностях связей между элементами и типе взаимоотношений системы с соседними системами и внешней средой. Закономерное развитие ее направлено на сохранение элементов и установившихся между ними связей, которые сложились в результате длительной эволюции. Основные особенности системы "осадочное тело" формируются в седиментогенезе.

Как отмечено Н.Б. Вассоевичем (1977), в ряду всех стадий осадочного породообразования, всех этапов литогенеза решающее значение для развития нефтегазообразования имеет стадия седиментогенеза (sensu stricto), т.е. рождение (генезис) того или иного осадка. Он может быть (стать) нефтематеринской породой, хорошим или плохим коллектором или флюидоупором. Диа-, ката-, мета- и гипергенетические изменения во многом зависят от начального типа осадка.

Ответы на вопросы, в какой мере параметры и особенности, приобретенные осадком на стадии седиментогенеза, оказывают влияние на коллекторские и экранирующие свойства пород, какие из седиментационных параметров проходят через катагенетические преобразования почти без изменения и какие из них изменяются кардинальным образом или вовсе исчезают, в какой мере седиментационные параметры определяют направленность катагенетических преобразований, имеют важное практическое значение для прогнозирования коллекторских и экранирующих свойств на больших глубинах и в древних толщах для выяснения литологических условий нефтегазоносности осадочных бассейнов.

Для характеристики этих процессов вводится понятие о седиментационной трансляции. Под трансляцией седиментационных параметров на глубину, или седиментационной трансляцией, понимается наследование породой исходного материала, признаков и особенностей осадков.

Главные положения седиментационной трансляции представляют собой систематизацию эмпирически установленных и в основном широко известных факторов, отражающих особенности постседиментационных преобразований пород. Особое внимание в связи с целью исследования обращается на параметры, факторы и процессы, которые формируют коллекторские и экранирующие свойства осадочных пород.

Основные положения седиментационной трансляции формулируются следующим образом:

среда осадконакопления, приводящая к формированию разномасштабных осадочных тел - систем, отражается в этих телах в виде седиментационных признаков;

седиментационные признаки во многом определяют коллекторские и экранирующие параметры системы;

образовавшаяся система "стремится" сохранить при постседиментапионных преобразованиях всю автономность и свои элементы;

устойчивость и автономность системы обусловлены ее структурой и составом и зависят от условий недр (температуры, давления и т.п.) осадочного бассейна;

направленность постседиментационных преобразований во многом контролируется седиментационными признаками и параметрами;

в сохранении и преобразовании седиментационных параметров и признаков устанавливается зональность (по разрезу осадочного бассейна);

с глубиной и возрастом отмечается уменьшение влияния седиментационных параметров на коллекторские и экранирующие свойства;

глубина, до которой сохраняются седиментационные признаки, зависит в значительной мере от типа осадочного бассейна.

Положения седиментационной трансляции являются развитием закона о физико-химической наследственности осадочных пород, сформулированного в 1933 г. Л.В. Пустоваловым.

Таким образом, физико-географическая и ландшафтно-климатическая обстановки осадконакопления приводят к формированию совокупности разномасштабных осадочных тел, слагающих осадочный бассейн. Среда осадконакопления отражается в формирующихся телах набором седиментационных признаков, обусловливающих их индивидуальность и принадлежность к данной среде седиментации.

Характер и направленность тектонических движений, рельеф, климат, состав материнских пород, тип бассейна седиментации, физико-географическая и ландшафтно-климатичефсая обстановки осадконакопления определяют литологический состав, соотношение и мощность осадочных тел, однородность их строения, выдержанность литологического состава по разрезу и по площади.

В процессах выветривания, транспортировки и седиментогенеза играют роль и такие параметры, определяющие коллекторские и экранирующие свойства, как размер и форма обломочных зерен, минеральный состав и т.п.

Не все седиментационные признаки устойчивы, и, конечно, степень их влияния на коллекторские в экранирующие параметры не одинакова.

Многочисленными исследованиями установлена зависимость между проницаемостью и распределением зерен по размеру, между пористостью и формой зерен. В работе О.А. Черникова, А.И. Куренкова (1977) приведены данные изучения корреляционных связей между литологическими параметрами (сортировкой, средним диаметром, характером упаковки, содержанием цемента) и коллекторскими свойствами.

При постседиментационных преобразованиях отмечаются уменьшение толщин осадочных тел и изменение их соотношений в результате неравномерности уплотнения осадков и осадочных пород.

В последние годы появилось много публикаций, освещающих влияние условий осадконакопления на коллекторские и экранирующие параметры. В ряде работ показано, что это влияние сохраняется на значительных глубинах и в древних отложениях.

Устойчивость и автономность системы "осадочное тело" определяются структурой и вещественным составом. По-разному будут реагировать, например, на литостатическое давление обломочные породы и соли, известняки хемогенные и рифовые, обломочные породы, сформировавшие прочный каркас в результате регенерации в раннем катагенезе, и обломочные породы, не имеющие такого каркаса. В целом при постседиментационных преобразованиях система "стремится" сохранить свою структуру. Причем это проявляется в сохранении как элементов структуры, так и структурной целостности самой системы. Устойчивость и автономность системы зависят от термобарических геохимических, гидрогеологических и гидродинамических условий недр. Все эти условия предопределяют интенсивность постседиментационных преобразований и их влияние на коллекторские свойства пород.

В наибольшей степени коллекторские и экранирующие параметры влияют на следующие постседиментационные процессы: уплотнение, перекристаллизацию, выщелачивание, доломитизацию, сульфатизацию и окремнение, аутигенное минералообразование, коррозию, замещение и растворение, преобразование исходного материала (вулканогенного, глинистого и т.п.), регенерацию и растворение обломочных зерен под давлением, трещинообразование.

Характер проявления этих процессов и интенсивность их развития так же в значительной степени регламентируются исходным седиментационным материалом.

В сохранении, преобразовании и исчезновении седиментационных признаков выявлена определенная зональность, впервые описанная А.Г. Коссовской (1962) на примере мезозойских отложений Вилюйской впадины и Западного Верхоянья. Установлено также уменьшение влияния седиментационных признаков на коллекторские и экранирующие свойства пород с глубиной и возрастом.

Глубина, на которой отмечается резкое уменьшение седиментационной пористости, различна и зависит от типа осадочного бассейна, его структуры и вещественного состава.

Как было показано ранее, в основу структурно-литологической типизации бассейнов положена степень преобразованности первичных седиментационных параметров, определяющих коллекторские и экранирующие свойства пород. Основными факторами, влияющими на интенсивность преобразования седиментационных признаков, являются: геотектоническое положение бассейна, возраст осадочного выполнения, структура и литологический состав пород, особенности седиментогенеза (скорость осадконакопления, климат), термобарические условия недр.

Выделенные типы осадочных бассейнов различаются:

глубинами, до которых сохраняются первичные седиментационные параметры;

условиями для сохранения первичной седиментационной емкости;

процессами, определяющими степень преобразования коллекторских и экранирующих свойств горных пород;

особенностями нефтегазоносности недр.

Проведенная типизация позволяет выявлять новые критерии оценки нефтегазоносности осадочных бассейнов, устанавливать структурно-литологические условия, обеспечивающие образование скоплений нефти и газа, а также дифференцирование проводить прогнозную оценку нефтегазоносности различных типов осадочных бассейнов.

Основной задачей системно-литологических исследований является прогнозирование коллекторских и экранирующих свойств. Эффективность прогнозирования значительно повышается при использовании системно-функционального анализа. При системно-функциональном анализе осадочные тела рассматриваются как динамические системы. Любая геологическая система проходит определенный эволюционный путь развития. Это исторически развивающийся процесс, протекающий в пространстве и времени. Зная значения переменных компонентов динамической системы в данный момент, мы можем установить или прогнозировать вероятность распределения значений этих переменных в любой последующий или любой предшествующий моменты времени. Чаще всего геология имеет дело с динамическими стохастическими системами. Многообразие свойств геологической системы, ее сложность, требуют для адекватного познания системы построения множества различных моделей, каждая из которых описывает свой аспект системы.

Разработана схема сопряжения элементов системы "обломочный коллектор". Схема сопряжения является моделью взаимосвязей и взаимовлияния элементов. Она представляется в виде стационарных операторов, удобных для программирования.

Выделенные при проведении системно-структурных исследований структурно-формационные этажи и соответствующие им осадочные палеобассейны дают возможность установить для каждого этапа развития сходные по тектоническому положению и строению участки и выявить те из них, которые испытали длительное и стабильное погружение.

Выделение элементов (природные резервуары, нефтегазоносные комплексы) и подсистемы (структурно-формационные этажи или осадочные палеобассейны) позволяет детализировать процесс исследования осадочного бассейна и определять характеристику его нефтегазоносности.

При системном подходе методика региональных геолого-геофизических работ основывается на изучении осадочных бассейнов как целостных природных систем, что позволяет получить информацию о строении бассейнов в целом, выявить основные зоны нефтегазонакопления и разработать оптимальные направления поисково-разведочных работ.

При изучении осадочных бассейнов главной задачей первого этапа является установление зон максимального накопления осадков, общей мощности осадочного выполнения бассейна и его границ.

Дальнейшими более детальными работами второго этапа должно быть установлено тектоническое строение бассейна и выявлены возможные зоны нефтегазонакопления. При развитии бассейна нередко отмечается изменение положения зон максимальной мощности осадков, а также границ бассейна. Как правило, в бортовых частях осадочного бассейна происходит выклинивание коллекторских толщ, фациальное замещение пород в латеральном направлении. Подобное строение осадочных бассейнов дает основание рекомендовать концентрацию региональных и детальных геолого-геофизических исследований по радиальным направлениям от бортов бассейнов к их центральным частям (при небольших размерах бассейнов по диаметральным направлениям).

Региональные работы третьего этапа должны быть ориентированы на изучение палеобассейнов и наиболее перспективных участков, к которым относятся центральные части и склоны крупных геоструктурных элементов, унаследование развивавшихся в течение длительного времени, участки сочленения крупных положительных структур и зон максимального накопления осадков, бортовые зоны бассейнов, положительные поднятия в центральных частях осадочных бассейнов.

ABSTRACT

System approach is on the base of the theory and method” for forecast of oil and gas content of depths. It is based on revealing of formation conditions of a natural system, sedimentational characteristics and mechanism of this system integrity, particularities of conservation of sedimentation parameters and thus primary resevoir features in sedimentary basins” of different types and zonation of their transformation downward. The method of regional geological, geophisical works is based on study of sedimentary basins, as conventional natural systems, which allows to get information about a basin in a whole, to reveal main zones of oil and gas accumulation and to work out optimum directions of prospecting works.

 

Сайт создан в системе uCoz