Физико - геологические модели нефтегазовых ловушек.

ЧАСТЬ I. МАТЕРИАЛЫ К ЛЕКЦИЯМ ПО КОМПЛЕКСНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Введение.

Геофизические методы разведки представляют собой способы косвенного изучения геологического строения недр Земли, поскольку соответствующая информация достается геофизику не в прямом (вещественном), а в косвенном представлении – в виде значений того или иного физического поля на дневной поверхности или в скважине. Это поле характеризует породу лишь в отношении тех физических свойств, которые делают ее источником аномалии. Поэтому каждый физический метод исследует геологический разрез односторонне: гравиразведка – только по плотности, сейсморазведка – по скорости распространения упругих волн и т.д.

Косвенный характер геофизической информации обусловливает необходимость ее геологического истолкования, или интерпретации. Под интерпретацией понимают процесс преобразования косвенной геофизической информации в прямые геологические понятия и категории, осуществляемый с привлечением всей имеющейся совокупности геолого-геофизических данных о строении и свойствах пород разреза изучаемой территории. Природа взаимосвязей между геофизическими аномалиями и геологическими объектами сложна и неоднозначна. Действительно, порой близкими физическими свойствами обладают разные горные породы и последним нередко отвечают сходные по величине, знаку и форме аномалии. Например, граниты, известняки и сланцы зачастую характеризуются примерно одинаковой плотностью и, располагая в данном случае лишь гравиметрическими материалами, невозможно дать однозначное истолкование природы аномалий над соответствующими геологическими телами.

Косвенный характер геофизической информации и неопределенность ее геологической интерпретации являются главной предпосылкой к комплексированию геофизических методов разведки. Комплексное применение геофизических методов в значительной мере устраняет указанную неопределенность, повышает степень достоверности получаемых решений геологических задач, увеличивает глубинность изучения структуры земной коры.

Комплексирование состоит в проведении полевых работ различными геофизическими методами и в совместной обработке (интерпретации) результатов наблюдений, причем по своей сути геологическая интерпретация может быть только комплексной. Основной предпосылкой комплексирования методов на этапе полевых работ является то обстоятельство, что любой геологический объект влияет на особенности распределения в окружающем пространстве нескольких физических полей, которые характеризуют его разнообразные физические свойства. Изучив распределение на дневной поверхности или вдоль ствола скважины разных полей (электромагнитного, силы тяжести, времен прихода сейсмических колебаний и т.д.), можно получить многостороннюю совокупную физическую картину, которая позволит надежно определить природу наблюдаемых аномалий. Обычно при исследовании сложного объекта один из методов примененного комплекса позволяет более достоверно найти местоположение этого объекта в плане, другой – глубину залегания, третий – размеры и т.д.

На практике вопросы комплексного применения геофизических методов сводятся к обоснованию и выбору рационального геофизического комплекса. Под рациональным комплексом понимается геологически и экономически обоснованное сочетание методов, то есть такое сочетание методов геофизики, которое совместно с другими средствами геологической разведки (буровые работы, геологические маршруты и съемки, геологические исследования и т.п.) обеспечивает наиболее полное решение поставленной геологической задачи с наименьшими затратами и в кратчайший срок. В данной формулировке подчеркивается три условия, которым в равной мере должен удовлетворять выбранный комплекс методов:

1) полнота решения задач;

2) минимальная стоимость работ или максимальный экономический эффект от комплексирования;

3) минимальные потери времени на производство работ.

Поскольку первое из этих условий в известной степени противоречит остальным, то выбор методов производится на основе каких-то компромиссных решений в соответствии с конкретной геолого-геофизической обстановкой и требует творческого отношения к производству работ, начиная с их проектирования. Решение задачи выбора и оптимизации рационального комплекса облегчается физико-геологическим моделированием. Под физико - геологической моделью (ФГМ) объекта поиска понимают максимально обоснованное имеющимися геолого-геофизическими данными (но, конечно, упрощенное, схематизированное) представление об этом объекте, т.е. такое представление о форме, размерах, глубине его залегания и физических свойствах слагающих его пород, которые с требуемой степенью подобия отвечают реальности. В модели воплощаются главные сущностные черты объекта, определяющие именно те качества, которые отличают его от любого другого. Для оценки подобия разработан специальный программно-вычислительный аппарат моделирования с помощью ЭВМ, основанный на решении прямых задач геофизики и на сопоставлении расчетных эффектов с наблюдаемыми. Примеры такого сопоставления будут даны ниже.

На первом этапе выбора комплекса производится (на основе использования ФГМ) оценка возможностей отдельных методов и их модификаций в условиях данного района при решении поставленной задачи. Благодаря моделированию, можно уяснить в каких геофизических полях аномалии от разведуемых объектов проявляются наиболее контрастно, имеют максимальную интенсивность. Затем составляются возможные варианты комплексов, удовлетворяющие всем трем поименованным выше условиям. При этом, как правило, определяются один или два основных метода, с помощью которых будет изучаться вся исследуемая территория, а также дополнительные или проверочные методы, задачей которых является детализация или разбраковка (классификация) аномалий, выявленных основными.

В зависимости от характера решаемой геологической задачи рациональный комплекс может быть представлен самым разнообразным сочетанием геофизических методов и их модификацией. Различают внутриметодные, узкие (структурные) и широкие, или субстанциональные, комплексы. Примером внутриметодных служат часто используемые электроразведочные комплексы МТЗ + ЗСТ или ВЭЗ + ВП. В узкий комплекс входят разные, но родственные по взаимосвязи своих основных физических параметров, методы (сейсморазведка + гравиразведка и т.п.). Субстанциональный комплекс включает, как правило, широкий набор самых разных (в том числе, геохимических и чисто геологических) методов и модификаций поисково-разведочных работ.

Вполне очевидно, что внутриметодные и узкие комплексы, к примеру, в нефтяной геофизике призваны обеспечить более надежный поиск структурных ловушек нефти и газа, в то время как субстанциональные ориентированы на прогноз вещественного состава пород, слагающих геологический разрез и прямой поиск нефтегазовых месторождений. Субстанциональны по своей природе геофизические комплексы, используемые в рудной, а также в скважинной геофизике, поскольку задачей последней всегда является изучение полного набора физических свойств и, значит, вещественного состава породы.

Комплексирование геофизических методов эффективно применяется при геологическом картировании, поисках и разведке нефти и газа, угля, металлических (железо, марганец, хром, олово, уран, золото и т.п.) и неметаллических (слюда, асбест, бор, сера, строительные материалы и т.п.) полезных ископаемых, для решения гидрогеологических (поиск и разведка подземных вод) и инженерно-геологических задач (изыскательские работы по прокладке железнодорожных трасс, строительству ирригационных сооружений, гидростанций и т.д.).

Основной целью исследований в нефтегазовой геофизике является обнаружение структур – ловушек, возможно содержащих нефть и газ. Здесь широко используется комплекс, включающий сейсморазведку отраженными волнами и высокоточную гравиразведку. Особенно эффективно действует такой комплекс, когда в разрезе изучаемой территории развиты мощные солянокупольные структуры.

Изрезанная и сильно криволинейная поверхность соленосных толщ трудно поддается картированию сейсмическими методами, нередко в сейсморазведочных построениях содержатся серьезные ошибки в определении прихотливого рельефа кровли соляного тела, конфигурации его крутых склонов, своеобразных карнизов и оползней. Эти ошибки существенно влияют и на точность исследования потенциально нефтегазоносных подсолевых горизонтов. Данные гравиразведки, как правило, содержат богатую информацию об особенностях залегания галогенных пород. Последние всегда отличаются значительной отрицательной избыточной плотностью и, имея большую мощность, создают в поле силы тяжести зримый аномальный эффект (рисунок). Используя намеченные сейсморазведчиками модели конфигурации соляных тел и задаваясь определенными величинами их плотностных характеристик, гравиметристы (на основе хорошо разработанного аппарата решения прямых задач гравиразведки) вычисляют теоретические гравитационные эффекты и путем сопоставления их с наблюденными аномалиями определяют наиболее достоверные варианты сейсмических построений.

Приведенный пример далеко не исчерпывает существа проблемы комплексного применения геофизических методов для поиска нефти и газа. В целом, при разведке нефтегазоперспективных территорий может использоваться комплекс, включающий в себя все классические геофизические методы: сейсморазведку, гравиразведку, электроразведку, аэромагниторазведку, тогда как детализационные работы по подготовке структур к глубокому бурению на нефть и газ выполняются, главным образом, сейсморазведкой.

Для моделирования очень важно знание и понимание природы геофизических аномалий и физико-геометрические характеристики моделируемых объектов. Поэтому целесообразно коротко остановиться на рассмотрении структур-ловушек нефти и газа.

Физико - геологические модели нефтегазовых ловушек.

Дата добавления: 2015-10-26