Седиментолого-фациальное моделирование при поисках, разведке и добыче скоплений углеводородов

Министерство образования и науки Российской Федерации

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  
НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА
Кафедра теоретических основ поисков и разведки нефти и газа

В.Ю. Керимов, Г.Я. Шилов,  
Е.Е. Поляков, А.В. Ахияров,
В.И. Ермолкин, Е.Н. Сысоева

СЕДИМЕНТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНОЕ 
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ПОИСКАХ,  
РАЗВЕДКЕ И ДОБЫЧЕ СКОПЛЕНИЙ 
УГЛЕВОДОРОДОВ

Под редакцией  
профессора Мартынова В.Г.

Москва – 2010

УДК 550.8:553.98
ББК 26.304
         К 36

Рецензент: Джафаров И.С., д. г.-м.н., профессор, академик РАЕН.

Керимов В.Ю., Шилов Г.Я., Поляков Е.Е.,  
Ахияров А.В., Ермолкин В.И., Сысоева Е.Н.
Седиментолого-фациальное моделирование при поисках, разведке и добыче скоплений углеводородов / В.Ю. Керимов [и др.]. – М. : ВНИИгеосистем, 2010. – 288 с. : ил.

ISBN 978-5-8481-0050-1

Повышение эффективности ГРР всегда являлось одной из главнейших задач 
геологической службы отечественных и зарубежных нефтегазо-добывающих 
предприятий, независимо от формы собственности.
В настоящей работе рассмотрена возможность решения этой проблемы путем седиментолого-фациального моделирования. На базе качественных и количественных каротажных моделей фаций предлагается методика фациального 
моделирования терригенных разрезов по результатам интерпретации данных 
ГИС и материалов сейсморазведки с привлечением анализов керна.
Приведены результаты комплексной оценки (количественной и качественной) вертикальной и латеральной неоднородности (и её влияния на потенциальную УВ-продуктивность) и показана её связь с фациальной принадлежностью 
исследуемых месторождений на примере целого ряда месторождений России 
(Западная Сибирь) и Азербайджана.
Для специалистов в области ГРР и нефтегазопромысловой геологии.

УДК 550.8:553.98
ББК 26.304

 
© Авторы, 2010
ISBN 978-5-8481-0050-1 
© Оформление. ВНИИгеосистем, 2010

К 36

Введение

Рыночная экономика выдвигает необходимые условия в производственной сфере – повышение эффективности работ. Особенно актуально это в нефтегазовой отрасли, которая отличается капиталоёмкостью и повышенными 
по объему вложений инвестиционными проектами.
В свете этого предлагаемая читателям книга, являющаяся результатом 
научно-исследовательских работ, проводимых в последние годы на кафедре 
теоретических основ поисков и разведки нефти и газа РГУ нефти и газа имени 
И.М. Губкина, и относится по основному содержанию к результатам разработки и совершенствования критериев и методов оценки перспектив нефтегазоносности различных природных объектов, но главным образом локальных 
структур-ловушек нефти и газа, в том числе неантиклинальных.
Главное содержание предлагаемой работы заключается во всестороннем анализе и практике применения фациальных критериев к изучению формирования и скоплений нефти и газа и прогнозу нефтегазоносности локальных структур применительно для терригенных разрезов. При этом основным 
инструментом фациального анализа здесь выступают генетические каротажные модели фаций терригенных пород (качественные и количественные) и методика их фациальной интерпретации.
Авторы считают, что принятую технологию ГРР необходимо дополнять 
рядом специальных исследований, направленных на выявление таких коммерчески привлекательных песчано-алевритовых тел, как линзы баров, барьерных островов, отложений русел, пляжей, т.е. проводить седиментационнофациальный контроль ГРР.
В случае обнаружения при ГРР песчано-алевритовых тел палеорусел, 
баров, барьерных островов, новые разведочные, добывающие и нагнетательные скважины необходимо бурить только с учетом конфигурации и распределения фильтрационно-емкостных свойств коллекторов вышеуказанных 
песчано-алевритовых тел. Седиментационно-фациальный контроль ГРР позволит также значительно повысить эффективность бурения горизонтальных 
скважин. Для эффективного проведения такого контроля геологоразведочного 
процесса в книге рассмотрено методическое обоснование применения данных 
ГИС при фациальном анализе терригенных нефтегазоносных комплексов. 

Глава 1.
Повышения эффективности геологоразведочных 
работ в терригенных нефтегазоносных комплексах путем седиментационно-фациального контроля геолого-геофизических результатов поисков, 
разведки скоплений нефти и газа

Оптимизация геологоразведочных работ (ГРР), когда целью разведки 
становился единый нефтегазоносный комплекс, а не отдельные месторождения, несомненно, повысило эффективность этих работ во многих регионах РФ 
и странах СНГ. 
Повышение эффективности ГРР произошло и при выявлении сеноманских газовых залежей Западной Сибири. Однако исследования последних 
лет показали, что при таком подходе к технологии ГРР имеются ограничения, 
которые связаны с представлением о типе ловушек сеномана как массивных 
(пластово-массивных) терригенных образований, коллектора которых сформировались преимущественно в континентальных условиях. Вместе с тем результаты оценки фаций по сейсмике, ГИС и керну свидетельствуют о том, что 
продуктивные отложения сеноманских залежей представляют собой сложный 
полифациальный комплекс прибрежно-морских и мелководно-морских отложений в верхней части разреза сеномана и отложений приморской аллювиальнодельтовой равнины в его нижней части. 
Таким образом, формирование ловушек углеводородов в разрезе сеномана, кроме тектонического фактора, с одной стороны контролировалось положением древней береговой линии, а с другой – развитием флювиальных (речных) процессов на прибрежной равнине.
Как известно, наличие отложений баров и палеорусел в разрезе приводит к сильной неоднородности продуктивного коллекторского интервала по 
пористости, нефтенасыщенности, эффективной мощности, проницаемости, 
коммуникабельности коллекторов и др., что сильно влияет на процесс разработки залежей нефти и газа. Для своевременного выявления таких терригенных 
отложений при разведке и в начальный период разработки залежей УВ, в том 
числе и сеноманских газовых залежей на месторождениях Западной Сибири, 
необходимо, на наш взгляд, принятую технологию ГРР дополнять рядом спе

циальных исследований, направленных на выявление таких коммерчески привлекательных песчано-алевритовых тел, как линзы баров, барьерных островов, отложений русел, пляжей, т.е. проводить седиментационно-фациальный 
контроль ГРР.
Так, при проведении сейсморазведки обработку и интерпретацию полученных данных обязательно дополнять сейсмостратиграфическим анализом; 
при изучении разрезов скважин методами ГИС проводить, кроме литологических определений, оценок ФЕС и нефтегазонасыщенности, также фациальную и седиментационную интерпретацию данных каротажа (по Шилову Г.Я., 
Джафарову И.С. [1]); при исследовании керна, кроме стандартных методов 
изучения (ФЕС, петрофизика) дополнять также методами генетической минералогии.
В случае обнаружения при ГРР песчано-алевритовых тел палеорусел, 
баров, барьерных островов, новые разведочные, добывающие и нагнетательные скважины необходимо бурить только с учетом конфигурации и распределения фильтрационно-емкостных свойств коллекторов вышеуказанных песчаноалевритовых тел. В частности, нагнетательные скважины предпочтительнее 
располагать, в основном, за пределами участков с отложениями палеорусел [2] 
или баров (барьерных островов). Седиментационно-фациальный контроль ГРР 
позволит также значительно повысить эффективность бурения горизонтальных скважин. Как известно, для планирования и контроля промысловых работ 
требуется детальное знание геологической модели залежи (месторождения) 
углеводородов, которая, как правило, бывает сложной. Сложность месторождения связана со значительной пространственной неоднородностью распределения петрофизических параметров горных пород, в том числе продуктивных 
отложений (пористости, глинистости, проницаемости, трещиноватости и т.д.). 
Об этих пространственных изменениях параметров в межскважинном пространстве в принципе нельзя получить достоверного представления, исходя 
только из данных (керна, каротажа, опробования) единичных скважин. Приходится прибегать к так называемым «площадным» геофизическим методам, 
главным образом, сейсмическим (но можно использовать и электромагнитые 
методы исследования геологического пространства и др.).
В результате многолетнего петрофизического изучения параметров и 
характеристик терригенных горных пород, связанных со скоростями и затуханием сейсмических волн в пористых средах, были установлены тесные связи 
вышеуказанных параметров с пористостью, глинистостью, напряженностью, 
температурой, флюидонасыщением и их фазовым состоянием, в том числе и 
по месторождениям Западной Сибири.
Современная методика комплексирования наземной сейсморазведки методом многократного перекрытия со скважинной сейсморазведкой ВСП-НВСП 
в поляризационной модификации и данными бурения получила название «про

мысловая сейсмика», которая может выявлять смещение сводов структурных 
объектов относительно точки заложения скважины, определять анизотропию 
разреза (в том числе ориентацию микротрещин) с целью направления работ по 
гидроразрыву пластов, выполнять прогноз флюидонасыщения исследуемого 
разреза на основе изучения AVO/AVA – атрибутов и динамического анализа 
сейсмического сигнала, выполнять оперативную оценку ресурсов и подсчет 
запасов углеводородного сырья, обеспечивать планирование и контроль мероприятий по интенсификации притоков УВ, а также проектирование боковых и 
горизонтальных стволов [3].
Для эффективного проведения такого контроля геолого-разведочного 
процесса ниже будут рассмотрено методическое обоснование применения 
данных ГИС при фациальном анализе терригенных нефтегазоносных комплексов.

ЛИТЕРАТУРА
1. Шилов Г.Я., Джафаров И.С. Генетические модели осадочных и вулканогенных пород и технология их фациальной интерпретации по геологогеофизическим данным. – М.: Информ. центр ВНИИГеосистем, 2001. 394 с.
2. Шевченко А.К. Особенности разработки нефтяных залежей в коллекторах, в которых присутствуют отложения палеорусел. Сб. статей «Геология, 
бурение и разработка нефтяных месторождений Прикаспия и Каспийского 
моря». ООО «ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть». Вып. 61, г. Волгоград, 
2003, с. 249-251.
3. Материалы научно-практической конференции «Инновационные технологии в области поисков, разведки и детального изучения месторождений 
нефти и газа», – М.: 2002.

Глава 2.
Седиментолого-фациальное моделирование при 
поисках, разведке и добыче скоплений нефти и 
газа

Как известно, моделирование является одним из эффективных средств 
для исследования общих закономерностей изучаемых процессов и решения 
прикладных задач научно-технического характера, в том числе и в геологических науках. Научно-технический прогресс любой отрасли науки и техники 
связан с моделированием.
Вот почему понятие модели широко используется в геологии. Известно большое количество определений модели, применяемых в геологических 
науках, что связано, прежде всего, с различием по типам целей.
Под моделью в общем случае понимают изображение в удобной форме 
многочисленной информации об объекте исследования. Для геологических исследований важно чтобы модели были системным отображением оригинала. 
Как указано в [1], «Геологическая модель – это система элементов геологического строения, обобщенно и достаточно полно описывающая состав, структуру, размеры, форму исследуемого геологического объекта и его вмещающей 
среды».
В настоящей работе геологические модели рассматриваются при 
седиментолого-фациальном моделировании обстановок терригенного осадконакопления, для прогнозирования зон нефтегазонакопления в терригенных 
седиментационных комплексах, а также зон и участков распространения в них 
ловушек (природных резервуаров) нефти и газа на различных этапах геологоразведочного процесса. Вообще прогнозирование месторождений углеводородов во многом основывается на фациальном и палеогеографическом анализах 
условий образования горных пород. При этом в основе самого фациального 
анализа лежит понятие «фация», что требует ее более детального рассмотрения, впрочем как и понятие «обстановки осадконакопления».

2.1. Седиментационно-фациальные модели обстановок  
терригенного осадконакопления и их классификация
Проблема формирования различных типов терригенных пород и, следовательно, изучение закономерностей распространения фаций осадочных пород 

привлекала геологов всегда. Достаточно отметить, что сейчас уже установлены шесть основных фациальных законов (Ломоносова-Грессли, СоймоноваГрессли, Головкинского-Вальтера, Вальтера-Усова, Головина-Шмариовича, 
Попова), которые имеют важное теоретическое и практическое значение для 
развития литолого-геохимических и геофизических методов поисков месторождений нефти и газа в осадочных образованиях [2]. 
Рассмотрим понятие «фация», которое является предметом изучения 
при фациальном анализе. Понятие «фация», предложенное еще в 1838 году  
А. Гресли [3], сейчас насчитывает более 100 определений. 
Мы определим фацию как тело горной породы со специфическими особенностями, отражающими условия (обстановки) осадконакопления или образования.
В свою очередь, понятие «обстановка осадконакопления» в общем 
случае включает физико-географическую и топографическую характеристики, 
условия существования флоры и фауны, динамику и физико-химическую обстановку среды осадконакопления или образования пород. 
Соответственно, если изучается та или иная особенность процесса 
осадконакопления, то с учетом критерия однородности вышеуказанных характеристик могут быть независимо выделены топофации (например, фации передовой части шельфа и др.), биофации и седифации (седиментационные фации). 
Седифации во многих случаях можно охарактеризовать как «литофации». Это 
связано с тем, что если исследуемые разрезы не затронуты процессами глубокого катагенеза (под которым понимают химические и физико-химические 
процессы в осадочных горных породах, протекающих в условиях относительно низких температур и давлений, которые предшествует метаморфизму, 
и характеризующиеся интенсивным уплотнением пород, а также частичным 
преобразованием терригенных компонентов), то соотношение между составом 
осадка и горной породой в целом сохраняется (например, для терригенного 
осадконакопления: песок – песчаник, алеврит – алевролит, глинистый ил – глина, аргиллит). Если же изучаемые породы подвергались сильному изменению 
после своего образования, но с помощью имеющихся методов исследования 
возможно восстановить последовательность постседиментационных преобразований этих пород, то также как и в первом случае, мы вправе оперировать 
понятиями «литофация» вместо «седифация».
Следует отметить, что в практике геологоразведочных работ часто неправильно оперируют такими понятиями, как сейсмофация или каротажная 
фация и т.д., тогда как правомерно было бы указывать, что тот или иной тип 
фаций был выделен по сейсмическим данным или с помощью каротажной информации.
Фациальный анализ в общем случае заключается в реконструкции с 
помощью выделенных фаций, условий осадконакопления тех или иных интер

валов разреза. При этом в нефтегазовой геологии фациальный анализ имеет 
целью прогноз местоположения, масштаба, формы литологических тел, их 
коллекторских и изолирующих свойств.
С помощью фациального анализа удается выделить наиболее перспективные геологические тела для залежей углеводородов вместе с их покрышками. Основой фациального анализа являются специальные геологические модели, которые будут рассмотрены ниже для терригенных фаций.
Как известно, терригенное осадконакопление может происходить в континентальной, прибрежной, шельфовой и глубоководной морской обстановках. Существует много классификаций обстановок терригенного осадконакопления, включая образование древних осадочных фаций.
Селли Р.Ч. [4] классифицировал обстановки осадконакопления на континентальные (речные – ветвящихся и меандрирующих русел, озерные, эоловые), переходные, связанные с береговыми линиями (дельтовые – лопастные и 
линейные, терригенные, смешанные карбонатно-терригенные, карбонатные), 
морские (рифы, шельф, подводные каньоны, пелагическая зона).
Ф. Петтиджон, П. Поттер и Р. Сивер [5] выделяли семь главных обстановок образования песчаных тел: аллювиальная, дельтовая, приливноотливная, турбидитная, пляжевая и барьерных островов, мелководноморская и эоловая. Осадочные терригенные фации, соответственно, являются 
продуктами таких обстановок осадконакопления и отличаются друг от друга 
по форме песчаных тел, особенностям литологического состава, структуре, 
осадочным текстурам, характеру палеотечений, ископаемым остаткам организмов и другим характеристикам внутреннего строения. 
Геологические модели обстановок терригенного осадконакопления, 
используемые на практике, как правило, относятся к визуальным, типовым 
(упрощенным) седиментационно-фациальным моделям и являются познавательными, абстрактными моделями представления и понятий, качественными 
(неформализованными), динамическими, иерархически организованными.
В качестве примера на рис. 2.1 показана типовая визуальная геологическая модель обстановки терригенного осадконакопления (аллювиальная) отложений речных русел [6], схематически отражающая распределение фаций 
в линзообразном песчаном теле, образованном меандрирующей рекой. Как 
видно из рис. 2.1, песчаные тела русел рек имеют довольно сложное строение, 
включающими в себя фации русловых отмелей, фации внешних (песчаных) 
частей пойм (стариц, береговых валов, песков разливов) и внутренней (относительно глинистой) части речной поймы.
Еще более сложное строение имеют песчаные терригенные отложения дельт, образовавшиеся при заполнении русел дельтовых рукавов, проток 
и бороздин, а также приливно-отливных русел. Так как дельтовые отложения 
формируются как в устьевых частях рек, так и в прибрежной зоне морских 

Рис. 2.1. Седиментолого-фациальное моделирование для прогнозирования зон нефтегазонакопления 
в терригенных седиментационных комплексах (по В.С. Муромцеву [6])