Комплексирование методов с целью повышения эффективности геофизической разведки при решении задач нефтегазовой геологии.
Задачи и примеры разбираются совместно со студентами в процессе одного двухчасового занятия. Привлекаются дополнительные материалы по изученности территории, анализу геологической природы геопотенциальных полей и пр.
Учитывая, что все перечисленные задачи актуальны для любых нефтегазоносных провинций, а предлагаемые материалы относятся только к территории Саратовской области, авторы сочли излишним их подробный комментарий в тексте, полагая, что при желании преподаватели других Вузов России смогут привлечь к занятиям с подобной тематикой собственные данные.
Основным методом поиска нефтегазоперспективных объектов является, как указывалось выше, сейсморазведка. Однако в районах со сложным геологическим строением сейсморазведка встречает трудности, особенно значительные при небольших размерах (амплитудах) и больших глубинах залегания (>2500-3000 м) этих объектов. Сейсмические прогнозы в таких условиях становятся неустойчивыми, проявляется эквивалентность построений. Повышение устойчивости достигается комплексированием методов, т.е. привлечением независимой информации об интересующих элементах разреза, содержащейся в различных геофизических полях, в том числе геопотенциальных.
На кафедре геофизики Саратовского университета разработана современная компьютерная методология совместной интерпретации данных грави-, магнито- и сейсморазведки. Она эффективно применяется для решения различных нефтегазопоисковых задач в Саратовском Поволжье, Западной Сибири и других районах. К числу этих задач относятся:
|
|
|
1. Задачи районирования территорий по особенностям геофизическийх полей и выявления перспективных участков для постановки детализационных сейсморазведочных работ 2Д и 3Д (“фокусировка” сейсморазведки). Эта задача решается путем направленного суммирования карт (матриц) гравитационного и магнитного полей с использованием технологии комплексного гравимагнитного параметра КП, защищенной авторским свидетельством. С той же целью, помимо карт КП, можно вычислять карты корреляций геофизических полей между собой, а также карты тесноты взаимосвязи этих полей с различными структурными поверхностями и рельефом местности. Все эти компьютерные построения позволяют оптимальным образом решить задачи структурно-геофизического районирования исследуемых территорий и обоснованного выбора площадей для развертывания поисково-разведочных работ детализационного характера, включающих сейсмическую разведку и бурение параметрических и поисковых скважин.
В качестве примера, иллюстрирующего возможности разработанной технологии приводятся некоторые экспериментальные материалы, полученные по результатам работ, проведенных под руководством или при участии автора настоящего пособия:
|
|
|
рис.1. Карта комплексного гравимагнитного параметра КП в зоне сопряжения Воронежской антеклизы с Рязано-Саратовским прогибом.
рис.2. Карта коэффициентов корреляции r полей Δg и ΔТ по той же территории [ 2 ].
По карте КП территория (по ней проходит региональный геофизический профиль Уварово-Свободный) четко районируется на 3 сегмента – Западный (Ι), с пониженными значениями комплексного параметра (Воронежская антеклиза), сложный центральный ΙΙ (Рязано-Саратовский прогиб) с интенсивным сильно возмущенным полем в северо-западной части, отвечающей, по-видимому, в современном структурном плане Аткарскому выступу и слабо интенсивным в восточной части (Сосновская депрессия), и окраинный восточный (ΙΙΙ). Рисунок центральной части продиктован, главным образом, особенностями распределения поля ΔТ в северо-западном блоке, а в оставшейся части — морфологией Δg. Разделяются эти разнознаковые области градиентной зоной в районе пикетов 140 – 160. Окраинный восточный сегмент ΙΙΙ на карте КП отделен от центрального еще одной градиентной полосой с характерной для Рязано Саратовского прогиба северо-западной ориентировкой. По карте корреляций рисунка 2 область I имеет знакопеременный характер, тогда как область II в западной половине занята преимущественно участками положительной корреляции Δg и ΔТ, а в восточной - отрицательной. Таким образом видно, что на основании подобных картографических материалов могут быть выявлены главные, определяющие черты геологического строения разреза сложно построенных разнородных тектонических областей в зонах их сочленения и, тем самым, облегчается выбор участков для поиска нефтегазоперспективных объектов. Обстоятельный анализ представленных карт приводится в публикации [ 2].
|
|
|
2. Задачи локализации объектов поиска новых месторождений нефти и газа на выделенных перспективных участках.
Задачи локализации аномалий геопотенциальных полей (гравитационного Δg и магнитного ΔТ) решаются путем проведения различных трансформаций (преобразований) этих полей.
Цель трансформаций состоит в том, чтобы освободить интегральные по своей природе аномальные поля Δg и ΔТ от составляющих фонового характера, экранирующих гравимагнитные эффекты, создаваемые интересующими недропользователя объектами. То-есть трансформации позволяют осуществлять разделение аномалий на фоновые (помехи) и остаточные (полезные). Разделение базируется на различии частотных и статистических свойств полезных аномалий и помех. В рамках разработанной технологии существуют возможности вычисления карт остаточных аномалий Δg и ΔТ (после осреднения и вычитания средних значений), разностных локальных аномалий Саксова-Нигарда Δgл,, карт стандартных отклонений (возмущенности поля) SΔg и SΔТ, карт полных горизонтальных градиентов (изменчивости полей) Δg и ΔТ.
|
|
|
Задачи локализации могут быть также решены введением геологических редукций – т.е. вычислением эффектов, создаваемых в геопотенциальном поле известными (ранее изученными) элементами геологического разреза, и последующим вычитанием этих эффектов из исходного (наблюденного) поля. Введение геологических редукций опирается на решение прямых задач геофизики в трехмерном пространстве по программе “Гравипласт”, разработанной в РГУ нефти и газа им.И.М. Губкина (Москва) О.В.Витвицким в 2002 г. С наибольшим эффектом осуществляется геологическое редуцирование в солянокупольных областях, где исключение экранирующего влияния гравиактивной соли помогает выявить и локализовать в поле Δgред. аномалии, обусловленные подсолевыми нефтеперспективными объектами. В пределах Волго-Уральской нефтегазоностной провинции за счет геологического редуцирования удается освободиться от экранирующего эффекта 1-ой жесткой границы.
В качестве примеров, иллюстрирующих успешное решение проблемы локализации аномалий приводятся:
рис.3. Карта аномалий и стандартных отклонений поля ΔТ в зоне сопряжения Воронежской антеклизы с Рязано-Саратовским прогибом.
рис.4. Карта поля силы тяжести Δg и остаточных аномалий Δgост в зоне сопряжения Воронежской антеклизы с Рязано-Саратовским прогибом.
рис. 5 Карты аномалий силы тяжести по территории Астраханского свода: а) исходное поле; в) после исключения гравиэффекта солянокупольной толщи.
рис.6 Карты аномалий силы тяжести Богородской площади: а) – исходная; б) - трансформированная по способу Саксова-Нигарда на участке, где выявлено месторождение нефти.
3. Задачи повышения надежности сейсморазведочных построений на основе согласованных профильных сейсмо-грави-магнитных ФГМ. В процессе построения и оптимизации таких моделей удается оценить насколько соответствуют предлагаемые сейсморазведчиками варианты структурных построений той информации, которая заключена в аномалиях геопотенциальных полей Δg и ΔТ. Одновременно оценивается вклад, вносимый каждым значимым элементом сейсмической структурной модели в суммарные поля Δg и ΔТ и, тем самым, определяются разведочные возможности гравимагнитных методов. Указанные задачи решаются с помощью программного комплекса “Gravbul – Magbul, разработанного на кафедре геофизики МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва) А.А. Булычевым. Комплекс основывается на решении прямой задачи грави и магниторазведки в двумерном пространстве по формулам В.Н. Страхова. В качестве примера построения согласованной гравимагнитной ФГМ приводятся:
рис.7 – Композиция данных грави, магнито и сейсморазведки, согласованных по профилю 1001020 через Нечаевское поднятие на Корсаковско-Карабулакском участке;
рис.8 и 9 – Согласованная ФГМ “Вишневские рифы” по Иловлинско-Белогорскому лицензионному участку, где видно (рис.9), что “двугорбая” аномалия Δg обусловлена не предполагаемыми верхнедевонско-турнейскими рифами, исключение которых из модели не приводит к редукции максимумов Δg (прогноз этих рифов не подтверждается бурением), а влиянием плотностных неоднородностей, подстилающих первую жесткую границу (рис.10).
Рис.3 Карты аномалий магнитного поля ΔT и стандартных отклонений ΔT
Рис.4 Карты поля силы тяжести и остаточных аномалий Δg
Рис.5 Карты аномалий поля силы тяжести по территории Астраханского свода: а) исходное поле; б) после исключения гравиэффекта солянокупольной толщи
Рис.6 Карты аномалий силы тяжести Богородской площади: а - исходная; б - трансформированная по способу Саксова-Нигарда
Рис. 8. ФГМ «Вишневские рифы». Гравиэффект всего разреза с исключением рифов и рифовмещающей толщи.
Рис.9. ФГМ «Вишневские рифы». Гравиэффект толщи, подстилающей 1-ую жесткую границу.
Рассмотрим далее пример, по которому можно наглядно судить о необходимости и эффективности комплексирования методов полевой геофизики при отработке региональных геофизических профилей.
Это прежде всего участок сопряжения Воронежской антеклизы с Рязано-Саратовским прогибом по профилю Уварово-Свободный, композиция данных по которому представлена на нижеследующем рисунке. Здесь был использован комплекс методов, включающий сейсморазведку МОГТ-2Д, электроразведку ЗСБ и гравимагнитные наблюдения. Для анализа структуры потенциальных полей использовались карты комплексного параметра КП. Для анализа структуры волнового и электрического полей также использованы комплексные построения – разрезы СЭВР [2]. Совмещение электроразведочной и сейсмической информации в едином координатном пространстве временного сейсморазреза позволяет выделить в изучаемом разрезе единые сейсмо-геоэлектрические комплексы отложений, стратиграфическая привязка которых осуществляется по скважинным данным.
Рис.10. Композиция геофизических материалов по Западному фрагменту профиля
«Уварово – Свободный»: слева вверху - фрагмент карты КП; в центре -соответствующий участок СЭВРа; справа вверху – трансформированная кривая ΔТ (а) с разрезом эффективной намагниченности (б), ниже кривая Δg (а) и разрез эффективной плотности (б); в центре внизу – исходные кривые Δg и ΔТ.
На сейсмо-электроразведочном временном разрезе четко зафиксировано общее увеличение толщины осадочного чехла и погружение поверхности кристаллического фундамента (граница PR1-AR) в восточном направлении. Самое высокое залегание этой границы (PR1-AR) отмечено на пикетах 0-40, и соответствует оно местоположению Воронежской антеклизы. На этом же участке профиля наблюдается отсутствие заметных вариаций в рельефе кривой ΔТ при волнообразно- колебательном нарастании значений Δg. Восточнее пикета 40 происходит резкое погружение фундамента. В рельефе границы Pr1 – AR фиксируется корытообразный грабен, сопряженный при движении на восток с горстом (ПК 60-75). Это обстоятельство наводит на мысль, что восточная граница Воронежской антеклизы проходит значительно западнее, чем предполагалось ранее (на прежних тектонических схемах эта граница проецировалась в районе ПК 120, т.е. на 80 км восточнее) [2].
Так, в известной монографии В.П. Шебалдина «Тектоника Саратовской области» [3] отмечается, что «Рязано-Саратовский прогиб формировался над рифейским Пачелмским авлакогеном, а его западная граница проходит по Баландинско-Ртищевскому валу и совпадает с западным бортом авлакогена». Однако, представленная совокупность геофизических данных позволяет доказательно оспорить это заключение.
Считается, что основной материал для установления положения подобного рода границ дает сейсморазведка. Ключевую роль в установлении их положения играет геометрия отражающей поверхности фундамент – чехол. Хорошо видно, что электроразведочная информация, представленная в едином координатном пространстве с сейсмической на СЭВРе, позволяет уточнить положение предполагаемой поверхности фундамента. На сейсморазрезах в пределах изучаемой территории не получено четких отражений, которые можно было бы отнести к этой поверхности. Это вполне заурядная ситуация - обычно трудности картирования сейсморазведкой кровли кристаллического фундамента объясняют тем, что эта поверхность не гладкая, а шероховатая.
В то же время, на электроразведочных разрезах интервального сопротивления прослежен опорный высокоомный комплекс, значения сопротивления в котором более 120 Ом.м. Соответствие поведения кровли этого комплекса и характерных особенностей наблюденных кривых потенциальных полей позволило предположить, что на разрезах интервального сопротивления выделена поверхность грави- и магнитоактивного кристаллического фундамента (PR1-AR), сложенного породами гранитно-метаморфического комплекса с высоким удельным электрическим сопротивлением. Значения сопротивления пород осадочного чехла согласуются с данными каротажа скважин, расположенных на смежных территориях, и колеблются в интервале от 10 до 70 Ом.м. В нижней части разреза осадочного чехла прослежен комплекс отложений с повышенными (70-100 Ом.м) значениями сопротивления, толщина которого претерпевает значительные изменения по площади и контролируется рельефом поверхности кристаллического фундамента. По совокупности геофизических материалов и данных бурения эта толща имеет, предположительно, верхнепротерозойский возраст [2].
На представленном СЭВРе четко заметна специфичность зоны сопряжения Воронежской антеклиы с Рязано-Саратовским прогибом (упоминавшийся корытообразный грабен). По данным геопотенциальных методов выявляются ограничивающие этот грабен вертикальные неоднородности в виде максимумов потенциальных полей. Наибольшей выразительностью максимумы отличаются на трансформированных кривых и на разрезах эффективых петрофизических параметров.
По карте комплексного гравимагнитного параметра четко проявлена градиентная зона сгущения изолиний комплексного параметра в интервале ПК 30-50, трассирующая область сопряжения названных тектонических элементов. Воронежской антеклизе на ней отвечает область пониженных значений КП. Очевидно, в области Воронежской антеклизы с изометричными очертаниями аномалий, где фундамент наиболее приподнят, он сложен петрофизическим комплексом с общей низкой (ниже 1,25 А/м) намагниченностью пород и довольно значительной изменчивостью эффективной плотности. По мнению авторов [4] эти свойства комплекса аналогичны таковым для нижнепротерозойской Воронцовской серии, характерной для Воронцовской зоны Воронежского массива. Воронцовская серия сложена неравномерно метаморфизованными метатерригенными породами – различного рода сланцами и метапесчаниками (местами переходящими в гнейсы) часто в различном переслаивании, с прослоями метабазальтов и метаандезитов. В целом область распространения воронцовской серии характеризуется положительными магнитными аномалиями с уровнем 150–50 нТл (как это видно на картах ΔТ ) и занимает все пространство от южного борта Рязано-Саратовского прогиба вплоть до района г.Волгограда. В той же работе [4] объясняется геологическая природа упоминавшихся максимумов ΔТ и Δg. В ней указывается, что «в кровле фундамента местами обособляются объекты округлой формы с поперечником около 20-30км, сложенные породами относительно высокой (свыше 2.73-2.74·103кг/м3) плотности и повышенной намагниченности». Такие объекты четко обособляются на представленном фрагменте карты КП в районе ПК 40 и 70. Это многофазные гипербазит-базитовые плутоны еланского комплекса с рудоносными норит-диоритовыми телами .
В совокупности все эти данные заставляют предположить, что восточнее пикета 40 происходит резкое погружение фундамента, и собственно здесь, по-видимому, начинается Рязано-Саратовский прогиб.
ЛЕКЦИЯ 2
Разведочная геофизика это прикладная наука, изучающая геологическое строение Земной коры геофизическими методами с целью поиска и разведки месторождений полезных ископаемых, а также с целью решения других задач, возникающих при производстве инженерно-геологических, горно-геологических, ирригационных, природоохранных и прочих работ.
Таким образом, объектом изучения (предметом) разведочной геофизики является уже не вся наша планета Земля как единое физическое тело, а только ее верхняя твердая оболочка, откуда можно доставать, добывать необходимое для обеспечения жизнедеятельности человечества минеральное сырье – нефть, уголь, стройматериалы, железную руду. Но для того, чтобы все это добыть, необходимо знать, где и как искать, а эти знания дают геология и геофизика. В современных условиях, когда многие полезные ископаемые, находившиеся на сравнительно небольших глубинах от поверхности Земли, уже исчерпаны, и приходится разведывать недра, на сотни и тысячи метров внедряясь в толщу горных пород, геофизические методы играют первенствующую (главенствующую) роль.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 789; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!