Центральные районы Непского свода представляют значительный интерес в нефтегазоносном отношении. На сегодняшний день основной объем прироста запасов нефти в новых месторождениях приходится на карбонатные венд-кембрийские отложения осинского, усть-кутского, преображенского горизонтов.
Объектом исследования являются карбонатные пласты Б5 и Б6 нижнеустькутского горизонта тэтэрской свиты венд-кембрия Северо-Даниловского месторождения.
Цель данной работы заключается в разработке седиментационно-емкостной модели пустотного пространства продуктивного коллектора усть-кутского горизонта.
Актуальность работы. Впервые разработана седиментационно-емкостная модель пустотного пространства, учитывающая специфичность состава отложений усть-кутского горизонта и фациальную неоднородность строения толщи.

Комплексом лабораторных работ было изучено 9 разрезов скважин отложений усть-
кутского горизонта, представленных 243 м кернового материала. Керн отобран практически
со 100 % выносом, диаметром 80 и 100 мм. Лабораторные исследования включали в себя: литолого-седиментологическое описание керна; минералогические исследования — рентгеноструктурный анализ общего состава породы и пелитовой фракции; определение элементного состава (рентгенофлуоресцентный анализ); изучение образцов пород при больших увеличениях
(в несколько тысяч раз) с использованием растрового электронного микроскопа.
Исследовано около 250 шлифов, по которым был изучен вещественный состав, структурные особенности, морфология пустотного пространства и постседиментационные изменения пород. Характеристика коллекторских свойств пород получена в результате обработки 930 определений пористости и проницаемости на образцах стандартного размера (диаметр 30 мм)
и 250 определений на полноразмерных образцах (диаметр 100 мм).

Пласты Б5 и Б6 в соответствии с ныне действующей стратиграфической схемой приурочены к тэтэрской свите даниловского горизонта венд-кембрийской системы. В даниловском горизонте прослеживается два пласта — усть-кутский I (Б3-4) и усть-кутский II (Б5 и Б6), разделенные глинисто-
сульфатно-карбонатной перемычкой мощностью 5–10 м. Флюидоупор верхнего пласта представлен галогенно-карбонатными отложениями усольской свиты. Основными породами, слагающими карбонатные коллекторы усть-кутского продуктивного горизонта, являются доломиты.
Отложения характеризуются сложным распределением в разрезе пластов-коллекторов и крайне изменчивыми фильтрационно-емкостными свойствами: при одинаковой пористости отличие по проницаемости составляет несколько порядков (от 1 до 2 000 мД); наблюдается неравномерное изменение вторичной емкости коллекторов — каверновой пористости, которая изменяется по абсолютному значению от долей процента до 8–12 % и составляет долю от общей пористости от первых процентов до 20–40 %.
По размеру каверны в основном мелкие — до 4–5 мм, в единичных случаях встречаются полости диаметром 25–30 мм. Кроме того, породы осложнены засолонением и наличием в поровом пространстве органического вещества и битумов.

Обоснование петрофизической модели и дальнейшее построение трехмерной геологической модели залежи должно опираться на седиментационную модель продуктивных толщ, поскольку одним из основных факторов, контролирующих образование и сохранение коллекторов в процессе литогенеза, являются условия их накопления. Последующее действие вторичных преобразований проявляется фациально избирательно.
Отложения усть-кутского горизонта формировались на территории протяженной выровненной эпиконтинентальной платформы. Положение современной Даниловской структуры на профиле седиментации в венд-кембрийский период предопределило господство в составе разреза отложений мелководной литорали и сублиторали с периодическими переходами до лагунных.
Для восстановления условий формирования продуктивных отложений были изучены разрезы скважин, наиболее полно охарактеризованные керновым материалом. Фациальная диагностика карбонатных пород проводилась на основе целенаправленной «генетической» интерпретации материалов — детального макро- и микроскопического изучения керна. В результате были выделены фациальные комплексы (например, карст, краевая часть органогенной постройки (ОПК)), которые в дальнейшем рассматривались с точки зрения изменения фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) пород (Кп, Кпр) (рис. 1).

Органогенные постройки (ОП) пласта Б5 выделены во всех изучаемых скважинах и представлены доломитами микро-тонкокристаллическими, органогенными, микробиально-водорослевыми, со структурой баундстоун. В разрезе распознаны характерные виды каркасостроителей цианобактериальных сообществ типа Renalcis [8], которые встречаются с микритовым, разнозернистым заполнением пакстоун, грейнстоун. Были определены разновидности микробиально-водорослевых сообществ («микробиалитов») (рис. 2), тип цемента (межкаркасного заполнителя) и формы роста каркасостроителей.

Кроме того, при визуальном анализе колонки керна и по данным рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) определен тип пустотного пространства (рис. 3).

Лучшие свойства органогенных построек связаны с присутствием толстокустистых форм микробиалитов (область 2 на рис. 2), а также с наличием связанных каналов фильтрации — щелевидных каверн, образовавшихся в результате выщелачивания трещин (область 1 на рис. 2). Однако последние хорошо наблюдаются только в керне, а по разрезу имеют малую мощность (0,1–0,2 м), поэтому по методам геофизических исследований скважин (ГИС) выделить такие прослои не представляется возможным. Тип коллектора (пустотного пространства) обусловлен в большей степени типом микробиально-водорослевых сообществ.

Разрезы карбонатных отложений, накопившиеся в условиях литорали, сублиторали, имеют циклитовое строение, вызванное эвстатическими причинами [1–4]. Для того, чтобы перейти от петрофизических зависимостей к реальным объектам, в разрезе изученных отложений было дополнительно прокоррелировано и выделено 5 пачек в пласте Б5 как относительно небольших по мощности совокупности слоев, характеризующихся общностью признаков, выделенных на основе анализа следующей информации: характеристики выделенных фаций, их долевого участия, результатов палеоструктурных построений, анализа формы кривых электрического, радиоактивного и плотностного каротажа. Для диагностики пачек в разрезе также учитывалось, что толщины одновозрастных слоев и слагающих их пачек будут близки, поскольку они накапливались в условиях выровненных площадей с практически одинаковым пространством аккомодации; последовательная смена фаций в разрезе будет отражать единую направленность процесса осадконакопления [4, 7].
Снизу вверх рассмотрим строение пластов Б5 и Б6 усть-кутского горизонта (рис. 4, 5).

Для рассматриваемой территории формирование пласта Б6 (пачка 6) происходило в условиях литорали, в верхней части разреза породы переходят в отложения лагуны. Общая мощность пласта 2,05–4,4 м. Породы представлены микрокристаллическими строматолитовыми доломитами с ламинарной слоистостью, доломитами со структурой мадстоун с мелкими редкими литокластами. Тонкопористая структура пустотного пространства характеризуется низкими значениями проницаемости, повышенной долей среди всех пор капиллярных и субкапиллярных. На рисунке 4а представлено фото шлифа доломита — литокластово-фитокластовый пакстоун верхней литорали.
Коллекторы характеризуются небольшой мощностью 3–4 м, небольшой пористостью до 10–12 %, тип пустотного пространства — микропоровый, реже поровый. Коллекторы с улучшенными ФЕС связаны с отложениями верхней литорали, что объясняется высокой гидродинамикой среды.
Ко времени накопления пород пласта Б5 территория погрузилась, и формирование отложений происходило в условиях мелкой сублиторали. Общая толщина пласта Б5 составляет 14–23 м. Затопление территории привело к увеличению аккомодационного пространства, в результате чего образовались толщи органогенных построек (ОП)
(рис. 4б) на всей территории исследования — пачка 5. ОП представлена микробиально-водорослевым баундстоуном. На востоке обмеление территории привело к уменьшению аккомодационного пространства, уменьшению роста построек и их разрушению под действием волновых процессов. В результате в разрезе выделяются фации краевой части ОП (ОПК). Мощность пачки 2,6–5,5 м, отложения характеризуются небольшой пористостью — до 13 %, тип пустотного пространства — поровый, редко каверново-поровый и каверновый.

Пачка 4 — распространенной в пачке является фация органогенной постройки и краевой части органогенной постройки, что говорит о дальнейшем накоплении построек и их переработке, в результате сокращения пространства аккомодации за счет быстрого роста ОП, и в целом говорит об обмелении территории. Мощность пачки 3–5,2 м характеризуется небольшой пористостью до 16 %, тип коллектора — каверново-поровый, поровый, местами каверновый.
Пачка 3 начинает верхнюю часть разреза. Юг территории был более погружен и менее подвержен приповерхностным условиям, поэтому преобладающими фациями в пачке являются органогенные постройки. Севернее за счет уменьшения аккомодационного пространства постройки разрушаются, образуя продукты переработки органогенной постройки: фации ОПК (краевая часть органогенной постройки) и ШлР (рифовый шлейф). Пример доломита фации ОПК, представленный микробиально-водорослевым баундстоуном, чередующимся с разнозернистым литокластовым грейнстоуном-рудстоуном, показан на рисунке 4с; фации ШлР — крупнозернистого фитокластового грейнстоун-
рудстоун — на рисунке 4д.
Лучшие коллекторы связаны с этой пачкой за счет обилия зернистого материала в межскелетных промежутках фации ОПК и разнозернистыми тонко-микрокристаллическими доломитами
со структурами грейнстоун, рудстоун фации рифового шлейфа. Относительно высокая и изменчивая гидродинамика создавала условия для образования и осаждения разнозернистого материла
и низкого содержания в зернистых осадках микритовой составляющей, заполняющей седиментационно-раннедиагенетические поры. В конечном итоге это обеспечило хорошие фильтрационные возможности карбонатов. В общем балансе коллекторов пласта Б5 на площади также значимыми являются отложения пачки 2.

Пачки 2 и 3 содержат фации, характеризующие обмеление территории. Отложения располагались близко к поверхности размыва и имеют повышенные значения пористости и проницаемости. Отложения характеризуются низкой плотностью и высокой пористостью до 22–25 %, тип коллектора — каверново-поровый, поровый с кавернами, редко поровый, единичные образцы
с каверновым типом.
Последующее накопление пачки 1 отражает погружение территории, в разрезе преобладают фации ОП. Отложения завершают разрез пласта Б5, имеют различный объем, так как приповерхностная часть была разрушена в результате перерыва в осадконакоплении. Отмечаются карстопроявления за счет выхода пород под поверхность размыва. Однако в целом фильтрационные возможности пачки 1 довольно низки, поскольку в процессе последующего погружения эти пустоты в первую очередь были заполнены эпигенетическими минералами.
По результатам лабораторных исследований керна было обосновано выделение четырех петротипов коллектора (каверновый, каверново-поровый, поровый/поровый с кавернами, микропоровый) [5, 6]. Каверновый тип коллектора представлен маломощными прослоями
(до 0,2 м), поэтому спрогнозировать его по ГИС не представлялось возможным.

Выделение петротипов по данным ГИС проводилось с помощью одной из разновидностей нейронных сетей — самоорганизующихся карт Кохонена. На вход подавались следующие параметры: суммарное водородосодержание породы (ΣW), интервальное время пробега продольной и поперечной волны по данным акустического каротажа (АК), объемная плотность по данным гамма-гамма-плотностного каротажа (ГГК-п). Привлечение методов гамма каротажа (ГК)
и литоплотностного каротажа (ГГКлп) не влияет существенным образом на модель, так как «глинистость» пласта Б5 незначительная, а по литологическому составу породы-коллекторы представлены практически чистыми доломитами.
В коллекторах выполнялось моделирование петротипов 2, 3 отдельно для групп пачек 1+2+3, 4+5
и 6. В пачке 6 (пласт Б6) наблюдается только петротип 4.
Используя для каждого выделенного петротипа свою зависимость коэффициента проницаемости (Кпр) от коэффициента пористости (Кп), можно рассчитать коэффициент проницаемости непрерывно по разрезу. Как показано на примере (рис. 6), рассчитанные величины Кпр хорошо согласуются с данными измерений на керне и пересчитанными значениями по XPT/MDT.