В настоящее время вследствие истощения залежей в традиционных коллекторах все большее внимание уделяется фациальному моделированию сложнопостроенных залежей углеводородов (УВ), приуроченных к полигенетическим осадочным комплексам. В пределах Западной Сибири к таким комплексам в первую очередь можно отнести отложения покурской свиты верхнемеловой системы с пластами группы ПК, клиноформный комплекс неокома с пластами ачимовской толщи, гетерогенный комплекс среднеюрских отложений, включающий пласты тюменской и горелой свит. Разработка вышеназванных пластов всегда сопряжена с рядом проблем, связанных со сложным распределением коллекторов и гидродинамических экранов внутри осадочных комплексов.
В методических рекомендациях [2] при подсчете запасов углеводородного сырья было рекомендовано создание фациальной модели как основы литологического моделирования, что позволяет обосновать изменчивость поведения коллекторов и их свойств согласно условиям их формирования. «Создание седиментационной или фациальной модели пласта является одной из первых задач, которую следует выполнить при моделировании изучаемого объекта, так как она закладывает концептуальные основы литологической модели пласта, и, в конечном счете, соответствии полученной модели реальному объекту» [1].
В данной статье представлены история развития фациального моделирования в Тюменском нефтяном научном центре
(ООО «ТННЦ») и особенности выделения фациальных интервалов в разных стратиграфических комплексах Западной Сибири на основе комплексного анализа керна и геофизических исследований скважин (ГИС).

В процессе создания детальных литолого-фациальных моделей все большее значение приобретает значимость комплексирования разномасштабных данных геолого-геофизической и промысловой информации, получаемой в результате седиментологического анализа и лабораторных исследований керна, петрофизической интерпретации керна и ГИС, а также сейсмических исследований. Трехмерные геологические модели, созданные с учетом модели седиментации продуктивных пластов, зачастую существенно меняют представление о строении сложнопостроенных залежей УВ. Модели, полученные на ранних стадиях разведки без учета обстановок осадконакопления, оказываются намного более сложными, чем представлялось
ранее [2].
Литологические модели, созданные с учетом обстановок осадконакопления, позволяют наиболее обоснованно задавать ранги корреляции литотипов, определять геологическую природу и местоположения экранов, ограничивающих залежи в полифациальных осадочных комплексах.
И все-таки, для чего нам нужны фациальные модели? Они позволяют локализовать наиболее перспективные зоны развития коллекторов, а также решить следующие задачи:
• обосновать реконструкцию обстановок осадконакопления;
• обосновать морфологию и размеры геологических тел разного генезиса, их прогноз развития по площади и в разрезе;
• обосновать наиболее привлекательные и бесперспективные фации;
• дать прогноз по зонам глинизаций и ухудшенных свойств коллекторов и гидродинамических экранов;
• обосновать типы пород-покрышек и способности сохранения залежей УВ.

Основой модели служит комплексная геолого-геофизическая концепция объекта, которая объединяет группы разномасштабных данных. Входными данными для создания фациальной модели (ФМ) являются следующие: региональные данные, лабораторные исследования керна, ГИС, результаты сейсмических исследований. На основе этих данных формируются фациальные модели разного уровня 1D, 2D и 3D, создание которых соответствует трем основным этапам работ. Процесс создания моделей выполняется в определенной последовательности.
На первом этапе выполняются седиментологические и биостратиграфические исследования, изучаются ихнофации, рассчитываются геохимические индикаторы, анализируются региональные карты и потенциальные геофизические поля. Основными результатами первого этапа работ являются так называемая одномерная модель и упрощенные фациальные эскизы только по скважинам с керном. По комплексным исследованиям керна получают информацию по геоэкологии, руководящим ихнофациям, уточняют границы пластов и циклитов по биостратиграфии, список микрофаций (выделенных по керну), основные обстановки осадконакопления, список укрупненных макрофаций и критерии их объединения, седиментологические колонки и атласы литотипов по скважинам с керном, статистическую характеристику литотипов по керну и ГИС.

Например, в процессе исследований среднеюрского комплекса отложений тюменской свиты Красноленинского месторождения было проведено расчленение стратиграфического разреза по керну на генетически и структурно однородные осадочные единицы (литофации). Керновый материал систематизировался по фациальным признакам с выделением основных типов обстановок осадконакопления и объединялся до преобладающей макрофации. При седиментологическом описании 2 022 погонных метров керна, отобранного в 56 скважинах, всего было выделено 30 микрофаций в четырех обстановках осадконакопления, которые затем были укрупнены в 6 групп макрофаций (табл. 1).

В период формирования пластов ЮК₄₋₉ преобладали континентальные обстановки осадконакопления с флювиальными, пролювиальными и озерно-пойменными комплексами осадков, а верхняя часть тюменской свиты (пласты ЮК₂₋₃) формировалась уже в переходных и прибрежно-морских обстановках. В континентальных условиях по результатам седиментологических исследований керна всего было выделено 19 микрофаций, которые в последующем по гидродинамической активности среды были объединены в четыре укрупненные группы (макрофации). В группу фаций с высокой и средней гидродинамикой среды были отнесены отложения речных русел (FC), аллювиальных конусов выноса и песков разлива (AF/CS),
а также озерной дельты (LD), для которых характерно преобладание песчано-
алевролитовых отложений. В группу с низкой или отсутствующей гидродинамической активностью среды были объединены пойменные и озерные отложения (FP/Lk) преимущественно глинистого состава.
В переходных и прибрежно-морских обстановках по керну всего было выделено 11 микрофаций, которые также были объединены в 3 макрофации. Группа с высокой гидродинамической активностью среды представлена отложениями устьевых баров, головной частью и фронтом дельты (BHD/DF/MB) с песчано-алевролитовыми разностями. Группу со средней гидродинамикой среды характеризуют фации приливно-отливных отмелей и центральных/окраинных частей прибрежного залива (CB/BayM/MTF) преимущественно алевролитового состава. В группу низкодинамичных отложений, сформированных ниже базиса спокойных волн, вошли глинистые отложения продельты и дистальной части нижней зоны подводного берегового склона (DLSF/TL/ProD).
Распределение долей микрофаций в группе высокодинамичных прибрежно-морских отложений (BHD/DF) отмечает преобладающую долю содержания фации головной части заливной дельты (BHD) 72,2 % и устьевых баров (МВ) 19 % песчано-алевролитового состава (рис. 1а). В группе низкодинамичных континентальных отложений (FP/Lk) преобладают глинистые озерные и болотные фации (голубые оттенки), доля которых достигает 70 %, а глинистые отложения пойменных участков и заболоченных маршей составляют около 20 %.

Анализ распределения долей макрофаций в разрезе скважин с отбором керна позволил отметить следующие особенности. Общая доля привлекательных высоко- и среднединамичных фаций достигает 53 %, из которых 11,9 % принадлежит отложениям устьевых баров, головной части и фронтом дельты (BHD/DF/MB). В низкодинамичных группах преобладают глинистые отложения пойм и озер (33,4 %), а также приливно-отливных отмелей алевролитового состава (13,5 %). Суммарная доля озерно-пойменных отложений в комплексе с фациями приливно-
отливных отмелей достигает 64 % и позволяет предположить преобладание слаборасчлененного палеорельефа с большим количеством озер и болот в период формирования средней части тюменской свиты (рис. 1б).

Таким образом, комплексный анализ разномасштабных данных подчеркивает полигенетический характер среднеюрских отложений, который объединяет осадки, образованные в условиях сильно расчлененного рельефа и формированием аллювиальных конусов выноса в пластах ЮК₇₋₉ до прибрежно-морских с глинистыми отложениями продельты в пласте ЮК₂. Основная сложность работы с данным комплексом связана с выполнением межскважинной корреляции, также затруднен и анализ цикличности разреза. Высокая вертикальная расчлененность, резкая латеральная литологическая изменчивость, отсутствие выдержанных реперов в разрезе, повышенная углистость и хаотический характер распределения углистых прослоев в разрезе не позволяют однозначно коррелировать пласты. Поэтому зачастую положение границ пластов носит условный характер (рис. 2).

Другой пример касается особенностей распределения фаций в отложениях верхнего сеномана Часельской группы месторождений (пласт ПК₁ покурской свиты). В процессе анализа фаций сохранялся прежний алгоритм работы. В изучаемом интервале было выделено 13 микрофаций, которые были объединены в пять групп (рис. 3). Анализ цикличности разреза по данным керна, ГИС и степени биотурбации осадков позволил выделить 3 основных циклита, которые уверенно разделены поверхностями несогласия (размыв, красная линия). В нижней части пластов отчетливо выделяются два циклита трансгрессивной направленности, которые литологически представлены средне-мелкозернистыми песчаниками речных отложений (FCt) и приливно-отливных каналов (TFC), общая доля которых в данном интервале достигает 90 %.

Выше по разрезу выделяются два циклита регрессивно-трансгрессивной серии, характеризующих колебательные разнонаправленные движения палеорельефа. В этот период происходило формирование комплекса осадков приливно-отливных отмелей (MSTF, MTF) и подводящих каналов (TFC). Литологически интервал представлен слоистыми алевролитами разной зернистости, где преобладают глинистые разности. Общая доля низкодинамичных отложений в разрезе пласта ПК1 составляет около 25 %, в том числе более 50 % данного объема занимают глинистые породы. Нижняя и средняя части пласта были сформированы в переходных обстановках осадконакопления. Верхняя часть разреза была сформирована в прибрежно-морской обстановке и представляет собой единый трансгрессивный циклит, перекрывающийся сверху морским комплексом глинистых осадков кузнецовской свиты (Shlf). В фациальном отношении данный интервал представлен фациями подводного берегового склона (DLSF), для которых характерно высокое содержание биотурбированных песчаников различной зернистости с отдельными прослоями алевролитов.
Cедиментологический анализ керна подчеркивает полифациальное строение пласта ПК₁. В целом в покурской свите выполнение межскважинной корреляции пластов
ПК₁–ПК₂₄ очень затруднено, поскольку отсутствие выдержанных реперов в разрезе также не позволяет однозначно коррелировать пласты аналогично среднеюрскому комплексу. Дополнительную информацию для расчленения разреза возможно получить лишь с привлечением секвенс-стратиграфического анализа и выделением маркирующих поверхностей максимального затопления SB.
Всего в разрезе покурской свиты данного региона было выделено 9 поверхностей SB, количество которых в разных регионах может незначительно меняться (рис. 4а). Для пласта ПК₁ вышеописанного разреза, приуроченного к кровле покурской свиты, преобладает трансгрессивная направленность разрезов, поэтому анализ цикличности позволил достаточно уверенно выделить границы циклитов и выполнить корреляцию разрезов скважин по данным керна и ГИС (рис. 4б).

Всего в интервале пласта ПК1 было уверенно выделено 3 циклита ПК₁¹, ПК₁² и ПК₁³, каждый из которых сформировался в определенных палеогеографических условиях и характеризуется определенным литолого-фациальным составом отложений. К сожалению, практика использования секвенс-стратиграфического анализа для расчленения сложных высокорасчлененных и крайне невыдержанных разрезов требует дальнейшего развития и в настоящий момент только ограниченно применяется в процессе геологического моделирования.
Таким образом, по результатам первого этапа работ создается 1D фациальная модель, которая позволяет выделить в разрезе скважин интервалы наиболее привлекательных макрофаций и получить предварительную характеристику палеорельефа изучаемой территории.

На втором этапе создаются двумерные (2D) ФМ по комплексу данных керна, ГИС и результатов структурной интерпретации. В процессе выполнения второго этапа решается целый ряд задач, а именно:
• анализ электрофаций;
• обоснование возможности и выделение границ фаций методами ГИС в скважинах без керна на основе статистических алгоритмов и нейронных сетей (карты Кохонена, вейвлет-анализ);
• обоснование критериев выделения границ фаций методами ГИС;
• анализ коэффициентов уплотнения осадков и возможности реализации результатов в палеоструктурную модель;
• анализ структурно-тектонической модели, оценка влияния тектонической активности на фациальные условия территории;
• палеоструктурный анализ и его взаимосвязь с распределением фациальных тел по площади исследований с учетом региональных особенностей территории;
• тектонофизический и морфоструктурный анализ по кровле продуктивных комплексов с целью выявления зон напряженного состояния;
• анализ вещественного состава кристаллического фундамента с целью прогноза коллекторов и ФЕС для базальных пластов;
• прогноз фациальных обстановок по данным сейсмических исследований (атрибутный анализ, сейсмофациальный анализ) и др.

В завершении второго этапа формируется палеоструктурная и предварительная оценочная модель объекта с целью выявления основных геолого-геофизических закономерностей. Основными результатами данного этапа являются полигоны различных фациальных обстановок по каждому объекту с учетом всех скважин с керном и ГИС, алгоритмы распознавания макрофаций методами ГИС, обоснование петротипов, карты сейсмофаций и прогнозные обстановки осадконакопления по данным сейсморазведочных работ. Выполняется оценка взаимосвязи сейсмофаций и фаций, выделенных по керну.
На третьем этапе добавляются результаты, которые позволяют в идеале получить трехмерные прогнозные полигоны фаций и обстановок осадконакопления, а также трехмерные геологические объекты. При создании 3D фациальной модели и распространении фаций в объеме могут использоваться разные стохастические алгоритмы, а также алгоритмы объектного моделирования. Обычно последнее используется в случае достоверного обоснования морфологии и размерности геологических объектов.

Представленные материалы обобщают опыт создания фациальных моделей, выполненных в ООО «ТННЦ» в разных стратиграфических комплексах для месторождений Западной Сибири. География работ по фациальному моделированию обширна и охватывает по площади как южные, так и северные регионы Западной Сибири, а в разрезе — от пластов нижней-средней-
верхней юры до отложений газсалинской пачки туронского возраста (рис. 5).

Объекты исследования были сформированы в разных палеогеографических обстановках осадконакопления: от континентальных до глубоководно-морских. История фациального моделирования в ООО «ТННЦ» стартовала в 2008 г., когда была создана первая концептуальная ФМ викуловской свиты, показавшая поэтапное развитие врезанной долины на Каменной площади
(рис. 6а). Далее в 2012 г. была создана первая региональная 2D ФМ отложений тюменской свиты Красноленинского месторождения. В 2014 г. ФБУ ГКЗ подготовили методические рекомендации по созданию ГМ с целью подсчета запасов УВ, где была обозначена важность создания фациальной основы.

В период с 2014 по 2020 г. в ООО «ТННЦ» началось активное внедрение фациального двух-, трехмерного моделирования. В этот период был создан целый ряд ФМ: 3D-модель тюменской свиты Ем-Еговского и южной части Каменного участка Красноленинского месторождения, принципиальная модель юрских отложений на юге Талинского участка, 2D-модель ачимовских пластов Уренгойского месторождения, модель группы пластов
АВ₁–АВ₄₋₅ Самотлорского месторождения, группы пластов ПК Кынско — Часельского и
Харампурского месторождений, 2D концептуальная модель нетрадиционных туронских отложений Харампурского месторождения [3], региональная 2D-модель тюменской свиты Уватского района (2020 г.), концептуальные модели долганской толщи и различных рифовых объектов Оренбургской области (2017 г.).
Следует отметить, что для рифовых объектов принципиальными элементами концептуального строения являются биогермное ядро, зоны доломитизации и краевые зоны обломочного шельфа (пример — Жоховский, Рыбкинский риф) (рис. 6б).
Таким образом, 15-летний опыт фациального моделирования в ООО «ТННЦ» позволил разработать свой алгоритм работ не только в области проведения литолого-фациального анализа керна, но и в целом создания принципиальных моделей сложных полифациальных объектов, а также реализацию концептуальных представлений в трехмерных цифровых геологических моделях. На основе огромного научно-производственного опыта в 2021 г. командой ведущих экспертов и специалистов центра исследования керна в ООО «ТННЦ» были подготовлены методические указания компании «Проведение литолого-фациального анализа», которые явились настольной книгой для всех специалистов, занимающихся вопросами фациального моделирования.