ВВЕДЕНИЕ
Настоящая работа посвящена моделям геологического строения и сейсмогеологическим критериям выявления и детального картирования сеноманских газовых залежей на севере Западной Сибири. В качестве эталонных объектов выступали Медвежье и Ванкорское месторождения, расположенные соответственно в Надымском нефтегазоносном районе (НГР) Надым-Пурской нефтегазоносной области (НГО) и Сузунском НГР Пур-Тазовской НГО Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (рис. 1).
На севере Западной Сибири сеноманские отложения являются наиболее перспективными в отношении газоносности. 
В Надым-Пурском междуречье с песчаными резервуарами этого осадочного комплекса связаны уникальные газовые залежи Уренгойского, Ямбургского, Арктического, Медвежьего, Юбилейного и многих других месторождений. Подавляющее большинство крупных и уникальных сеноманских газовых залежей сконцентрировано в горизонте ПК1, залегающем в верхней части сеномана под туронским региональным флюидоупором (кузнецовская свита), и контролируются контрастными антиклинальными структурами [1–5]. В этом регионе на Медвежьем и расположенных вблизи него Юбилейном и Ямсовейском месторождениях на долю сеноманских газовых залежей горизонта ПК1 приходится 95 % суммарных запасов углеводородов.
На северо-востоке Западной Сибири в Сузунской НГО аналогом горизонта ПК1 является горизонт Дл-I-III долганской свиты, который в этом регионе перекрыт дорожковским региональным флюидоупором – аналогом кузнецовской свиты. В Сузунской НГО контролируемые антиклинальными ловушками залежи углеводородов в сеноманских песчаных пластах открыты на Ванкорском и Тагульском месторождениях.
ФОРМИРОВАНИЕ АНТИКЛИНАЛЬНЫХ СТРУКТУР-ЛОВУШЕК
Учитывая, что все сеноманские залежи контролируются антиклинальными структурами, остановимся на истории формирования Медвежьего и Ванкорского поднятий. Анализ истории тектонического развития рассматриваемых объектов был выполнен с использованием структурных карт, карт изопахит сейсмокомплексов, современных сейсмических разрезов и палеоразрезов.
На временных разрезах в мезозойско-кайнозойском осадочном чехле выделяется серия регионально-развитых опорных сейсмических отражающих горизонтов, которые надежно прослеживаются на большей части Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (табл. 1, рис. 2).
Наиболее надежным сейсмическом репером является горизонт Б, формирующийся на обладающей аномально низкими акустическими характеристиками пачке, залегающей в кровле юры (баженовская, гольчихинская, яновстановская свиты). К кровлям триаса и палеозоя приурочены отражающие горизонты Ia и А. В меловой части разреза выделяются отражающие горизонты М, Г и С, контролирующие кровли неокомского (берриас-нижнеаптского), апт-альб-сеноманского и турон-маастрихтского (верхнемелового) сейсмогеологических комплексов.
Анализ сейсмических материалов показал, что Медвежье и Ванкорское поднятия не приурочены к выступам фундамента (рис. 2). Медвежья структура, расположенная на западной окраине бассейна, находится в области герцинской складчатости, где образования палеозоя представлены сильно дислоцированными породами, которые отображаются в волновых полях хаотическим рисунком сейсмической записи.
В триасе и юре на Медвежьей площади антиклинальная структура не формировалось, происходило региональное опускание восточной части площади относительно западной. Образование контрастного Медвежьего поднятия связано с неокомским этапом развития и, главным образом, с тектоническими движениями, происходившими в конце позднего мела (коньяк-маастрихт) и кайнозое [3–5].
В структурном плане кровли сеномана Медвежий мезовал вытянут в северном направлении и контролируется изогипсой –1140 м; площадь поднятия составляет 2300 км2, амплитуда – 150 м (рис. 3).
По аналогичному сценарию формировалось и Ванкорское поднятие, расположенное вблизи восточного обрамления Западно-Сибирского осадочного бассейна [6]. Ванкорская площадь находится в зоне байкальской складчатости, где палеозой представлен слабодислоцированными платформенными отложениями – на сейсмических разрезах в палеозойской части выделяется серия устойчивых отражающих горизонтов, формирующих серию антиклинальных и синклинальных складок. Ванкорское поднятие в структурных планах кровли юры и меловых горизонтов в плане не совпадает со структурой, выделенной в кровле палеозоя и триаса, и с внутрипалеозойскими антиклинальными складками (рис. 4).
В триасе и юре Ванкорское поднятие также не формировалось, происходило региональное погружение территории в западном направлении, в направлении осевой части Западно-Сибирского осадочного бассейна. Образование структуры в рельефах кровли юры и меловых стратиграфических уровней также связано с неокомскими и коньяк-кайнозойскими тектоническими движениями.
В рельефе кровли сеномана площадь Ванкорского поднятия, контролируемого изолинией – 980 м, составляет 210 км2, амплитуда – 45 м. Медвежье и Ванкорское поднятия осложнены молодыми кайнозойскими разломами, секущими весь мезозойско-кайнозойский осадочный чехол (рис. 2).
ЗАЛЕЖИ СЕНОМАНСКОГО РЕЗЕРВУАРА
Геологическое строение сеноманского комплекса на территории всей Западно-Сибирской провинции принципиально не меняется [7].
Сеноманские песчаники горизонтов ПК1 – Дл-I-III обладают очень хорошими коллекторскими свойствами, и их пористость достигает 30–35 %. Разделяющие песчаные пласты алевролито-глинистые пачки, с одной стороны, обладают низкими фильтрационно-емкостными характеристиками и не могут концентрировать в себе газовые залежи, с другой – не являются флюидоупорами.
На большей части бассейна сеноманские отложения перекрыты глинами кузнецовской (дорожковской) свиты, формирование которых происходило в морских условиях в эпоху туронской региональной трансгрессии. Туронская глинистая пачка имеет толщину 40–50 м и является надежным мегарегиональным флюидоупором для сеноманских газовых залежей.
Хорошие фильтрационно-емкостные характеристики сеноманских песчаных пластов и низкие экранирующие свойства разделяющих их алевролито-глинистых пачек предопределили то, что все сеноманские залежи являются массивными.
Особенностью сеноманских залежей является также то, что, как правило, они заполняют весь объем антиклинальных ловушек – газоводяные контакты залежей (ГВК) совпадают с оконтуривающими изогипсами структур, выделенных в рельефе подошвы туронского флюидоупора (сейсмический горизонт Г), а высоты залежей – с амплитудами контролирующих их поднятий.
СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗА
На севере Западной Сибири контролируемые высокоамплитудными антиклинальными структурами сеноманские газовые залежи находят отражение в волновых сейсмических полях [8, 9].
Отражающий горизонт ГВК. В Надым-Пурском междуречье на временных разрезах под выделенными в рельефе отражающего горизонта Г высокоамплитудными антиклинальными поднятиями часто фиксируются локально развитые энергетически выраженные отражающие сейсмические горизонты, формирующиеся на газоводяных контактах. Приуроченные к ГВК отражения, как правило, обладают высокой энергией, прослеживаются квазигоризонтально и в направлении склонов структур сливаются с горизонтом Г. При этом формирующийся на ГВК отражающий горизонт не изохронен и «рассекает» в пределах структуры разновозрастные пласты, входящие в состав единого продуктивного горизонта ПК1 (рис. 5). Формирование отраженной волны на газоводяном контакте связано с перепадом акустических жесткостей в газо- и водонасыщенной частях разреза. [8, 9].
По литературным данным в осадочных бассейнах на глубинах 1000–1500 м скорости распространения продольных сейсмических волн в водо- и газонасыщенных терригенных коллекторах отличаются на 15–25 % [10].
Анализ петрофизических параметров горных пород, результаты испытаний и данные акустического каротажа по месторождениям северных и арктических регионов Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции показали, что скорости распространения продольных сейсмических волн в водонасыщенных песчаниках апт-альб-сеномана составляют 2500–3800 м/с, в газонасыщенных песчаных пластах – 2100–3000 м/с [11]; перепад скоростей на газоводяных контактах составляет порядка 500–600 м/с.
Анализ данных акустического каротажа и сейсмокаротажа по Медвежьему, Юбилейному и Ямсовейскому месторождениям также показал, что в водонасыщенной части разреза интервальные скорости составляют 2800-2900 м/с, в газонасыщенной – 2200–2300 м/с; перепад интервальных скоростей составляет порядка 600 м/с (рис. 6).
Флюидонасыщение коллекторов горизонта ПК1 также существенным образом влияет на изменение плотностных характеристик песчаников. Плотность сеноманской воды составляет 1.01–1.03 г/см3, сеноманского сухого газа – 0.00072 г/см3. Учитывая, что поровое пространство сеноманских песчаников достигает 35 %, плотности газонасыщенных песчаных пластов горизонта ПК1 существенно ниже, чем водонасыщенных.
Значительный перепад акустических жесткостей на газоводяных контактах предопределяет формирование на этих границах высокоамплитудных отраженных волн (рис. 5).
Динамические характеристики. Песчаные пласты горизонта ПК1 на территории Медвежьего месторождения и Дл-I-III на Ванкорской площади сверху перекрыты пачкой аргиллитов кузнецовской/ дорожковской свит, которая является туронским региональным флюидоупором для сеноманских залежей. Глины кузнецовской и дорожковской свит характеризуется аномально низкими относительно вмещающих пород акустическими характеристиками, скорости распространения продольных сейсмических волн в них составляет порядка 2000 м/с и к ее подошве приурочен отражающий горизонт Г.
Падение плотностей и скоростей распространения сейсмических волн в газонасыщенных песчаниках приводит к тому, что на границе «флюидоупор-газонасыщенный резервуар» происходит уменьшение коэффициента отражения и, как следствие, падение энергии отраженной волны.
На рис. 7 приведена карта распределения средних значений амплитуд волновых полей в интервале –5+15 мс относительно горизонта Г, на которую вынесен контур сеноманской залежи Медвежьего месторождения. Анализ этих материалов позволяет отметить, что контуру залежи отвечают пониженные менее 8000 у.е. амплитуды отражающего горизонт Г; за пределами залежи, где кузнецовские глины залегают на водонасыщенных песчаниках горизонта ПК1, средние значения амплитуд превышают 10000 у.е.
Подводя итог проведенного анализа, сформулируем основной вывод: наличие на временных разрезах под выделяемыми в рельефе отражающего горизонта Г высокоамплитудными антиклинальными структурами квазигоризонтальных локально развитых отражающих сейсмических горизонтов, а также падение энергии отражающего горизонта Г являются надежными прогнозными критериями выделения крупных газовых залежей в сеноманском комплексе пород.
На Ванкорской площади петрофизические характеристики водо- и газонасыщенных песчаных пластов горизонта Дл-I-III ведут себя таким же образом, как на месторождениях Надым-Пурского междуречья. Газонасыщенные пласты характеризуются пониженными скоростями и плотностями, водонасыщенные – повышенными. Вследствие этого на ГВК также происходит перепад акустических жесткостей и формируется энергетически выраженная отраженная волна.
В то же время на Ванкорском месторождении сеноманская залежь принципиально иначе влияет на рисунок и динамические характеристики сейсмической записи (рис. 8).
В этой зоне на временных разрезах в явном виде не выделяется связанный с ГВК отражающий сейсмический горизонт, а в зоне распространения сеноманской залежи происходит не падение, а резкое увеличение амплитудно-энергетических характеристик волновых полей в интервале горизонта Г.
Связано это с небольшой высотой залежи. При 30-50-метровой амплитуде структур происходит интерференция – синфазное суммирование волны, формирующейся на подошве дорожковского флюидоупора, и волны, отраженной от ГВК. В результате этого наложения энергия интерференционного сигнала возрастает, формируя на волновых полях аномалию «яркого пятна» (рис. 8). Этот эффект визуально виден на стандартных временных разрезах и еще более наглядно проявляется на сейсмических разрезах, прошедших процедуру амплитудной фильтрации (рис. 9).
На рис.10 приведена карта средних значений амплитуд, рассчитанных в интервале –5+30 мс относительно горизонта Г, и показан контур сеноманской газовой залежи Ванкорского месторождения. Анализ этих материалов позволяет сделать вывод о том, что в зоне развития сеноманской залежи средние амплитуды волновых полей превышают 14000–15000 у.е., за пределами залежи составляют 1000–14000 у.е.
Таким образом, относительно малоамплитудные (<50 м) сеноманские газовые залежи отображаются в волновых полях резким увеличением энергии сейсмической записи – «ярким пятном».
РЕЗУЛЬТАТ
Завершая характеристику сеноманских газовых залежей, сформулируем основной вывод: в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции сеноманские газовые залежи локализованы в горизонте ПК1 (Дл-I-III), залегающем под туронским региональным флюидоупором, и контролируются антиклинальными ловушками. Высокоамплитудные залежи (А>50 м) отображаются в волновых сейсмических полях формированием на газоводяных контактах энергетически выраженных отражений и падением амплитудных характеристик приуроченного к кровле сеномана отражающего горизонта Г; залежи, контролируемые малоамплитудными поднятиями (А<50 м), характеризуются резким увеличением энергии волновых полей в интервале горизонта Г и формированием сейсмической аномалии «яркого пятна».
Работа выполнена в рамках программы фундаментальных научных исследований ИНГГ СО РАН (№ проекта в ИСГЗ Минобрнауки 0266-2022-0008).
