Курс лекций ухта 2006 удк 550. 812. 1 553. 98 Н 64
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
Глава 3. СТАДИИ ВЫЯВЛЕНИЯ СТРУКТУР И ПОДГОТОВКИ СТРУКТУР К БУРЕНИЮ Временное положение об этапах и стадиях геолого-разведочных работ на нефть и газ. Приложение №3 к журналу "Минеральныересурсы России", 2001. Цель геолого-разведочных работ на стадии выявления и подготовки объектов к поисковому бурению - выявление и подготовка локальных объектов (таблица 3.1) для ввода их в поисковое бурение. Объектами проведения работ стадии выявления структур являются районы с установленной или возможной нефтегазоносностью. Типовой комплекс работ включает: дешифрирование материалов аэрофото- и космических съемок локального и детального уровней генерализации; структурно-геологическую (структурно-геоморфологическую съемки); гравиразведку, магниторазведку и электроразведку; сейсморазведку по системе взаимоувязанных профилей; бурение структурных скважин; специальные работы и исследования по прогнозу геологического разреза и прямым поискам. По материалам геолого-геофизических работ по выявлению объектов поискового бурения составляются отчеты о геологических результатах работ и оценке прогнозных локализованных ресурсов Дхл с обязательным приложением следующих основных графических документов: обзорная карта района; карта геолого-геофизической изученности; схема расположения профилей, физических точек наблюдений и скважин; сводный геолого-геофизический разрез площади работ; геологические профили, временные, сейсмогеологические, геоэлектрические и другие разрезы; геолого-геофизические разрезы структурных скважин с выделением продуктивных, маркирующих, опорных горизонтов; структурные карты по целевым горизонтам с выделением первоочередных объектов; карты сопоставления результатов всех видов геолого-геофизических исследований. Объектами проведения работ стадии подготовки объектов к поисковому бурению являются выявленные ловушки. Типовой комплекс работ включает: высокоточную гравиразведку и детальную электроразведку; детальную сейсморазведку; бурение структурных скважин. По материалам геолого-геофизических работ по подготовке объектов к поисковому бурению составляется отчет о геологических результатах работ и паспорт на подготовленную структуру с оценкой перспективных ресурсов категории С3 с обязательным приложением следующих основных графических документов: обзорная карта района; карта геолого-геофизической изученности; схема расположения профилей, физических точек наблюдений и скважин; сводный геолого-геофизический разрез площади работ; геологические профили, временные, сейсмогеологические, геоэлектрические и другие разрезы; геолого-геофизические разрезы структурных скважин с выделением продуктивных, маркирующих, опорных горизонтов; структурные карты по целевым горизонтам с выделением первоочередных объектов; карты неантиклинальных ловушек, совмещенные со структурными картами по продуктивным или близким к ним горизонтам, с контурами предполагаемых залежей; карты сопоставления результатов всех видов геолого-геофизических исследований; информационные карты по выявленным нефтегазоперспективным объектам, паспорта по объектам, подготовленным к поисковому бурению. Основные генетические типы местоскоплений нефти и газа по Бакирову А.А. (1976) Таблица 3.1
Работы по выявлению и подготовке объекта завершаются включением этого объекта в фонд выявленных или подготовленных для поисков нефти и газа. На основании материалов геолого-геофизических работ по выявлению и подготовке объектов составляют отчеты о геологических результатах работ и оценке прогнозных (Дхл) ресурсов выявленных ловушек и перспективных (С3) ресурсов подготовленных для глубокого бурения площадей. КОМПЛЕКС ГРР НА СТАДИЯХ ВЫЯВЛЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ ОБЪЕКТОВ Основной задачей стадии является создание фонда перспективных локальных объектов и оценки их ресурсов для выбора и определения очередности ввода их в поисковое бурение. Методика картирования объектов поисков как нефти, так и газа одинакова. Комплекс работ, выполняемых на стадии выявления объектов, должен включать виды исследований, которые позволяют локализовать объекты детальных исследований и выявлять объекты. Методы локализации объектов детальных исследований включают: геологические и структурно-геологические съемки, аэрокосмогеологические, аэромагнитные, гравиметрические, электроразведочные, геохимические и морфометрические съемки, позволяющие наметить участки развития локальных поднятий. Условия и методика проведения этих исследований изложены в соответствующих руководствах и указаниях. Основными методами выявления и подготовки объектов являются структурное бурение и сейсморазведка. Геологические методы Геологическая и структурно-геологическая съемки проводятся в масштабах от 1 : 100000 до 1 : 10000. Целью их является изучение геологического строения отдельных районов, площадей и структур для постановки дальнейших детальных поисковых работ (геофизических, буровых и др.). Указанные съемки обычно являются инструментальными. В закрытых областях с мощным покровом четвертичных отложений они сопровождаются значительными объемами мелкого бурения и горными выработками (шурфами, канавами и др.). Кроме этого, проводятся также структурно-геоморфологические исследования. Аэрокосмогеологические съемки локального уровня генерализации, а также материалы радиолокационной аэросъемки могут успешно оконтуривать пликативные структуры, трассировать элементы разломной тектоники, выявлять погребенные рифы. Как свидетельствует опыт космогеологических исследований, по материалам съемок из космоса геологи получают главным образом информацию о структуре горных пород. В свою очередь, среди элементов структуры земной коры, отражающихся на космических снимках, на первом месте стоят разрывные нарушения разного таксономического ранга: от планетарной трещиноватости, в понимании С.С. Шульца, до трансрегиональных разрывных нарушений протяженностью в сотни и тысячи километров. Следует отметить, что геологи-нефтяники имели все основания правильно оценить полезность этой информации. Сравнительно давно установлено, что в зоне разломов создаются предпосылки для накопления углеводородов как непосредственно вследствие дезинтеграции горных пород, так и благодаря созданию приразломных антиклиналей. Так, например, в качестве перспективных на нефть и газ указываются участки пересечения зон разрывных нарушений в Непском районе. Возможности использования космоснимков при поисках локальных структур убедительно показаны на примере юго-западной Туркмении, в пределах Скифской и Туранской плит и в других районах страны. Материалы космических и аэровысотных съемок успешно применяются и при выборе первоочередных объектов и детализации их строения для подготовки к поисковому бурению. Роль дистанционных методов в этом случае заключается в установлении размеров ловушек, прогнозировании их типов, установлении структурных факторов, осложняющих ловушки. Кроме того, среди большого количества перспективных структур могут быть выделены структуры, идентичные по отражению в ландшафте тем, в пределах которых нефтегазоносность уже установлена, что позволит ускорить ввод в действие новых нефтегазоносных площадей. Структурно-геоморфологические исследования применяются при поисках зон региональных поднятий и локальных структур. Наибольшее значение они имеют в слабообнаженных районах, где позволяют значительно сократить объемы геофизических работ и структурно-картировочного бурения за счет рационального размещения последних. Применение геоморфологических исследований основывается на том, что во многих районах крупные структурные элементы и локальные структуры продолжают унаследованно формироваться в новейшее время и поэтому нередко фиксируются в современном рельефе. Геоморфологическое выделение структурных форм производится на основе изучения современного рельефа, его генезиса и истории развития в связи с новейшими и более древними тектоническими движениями и геологическим строением слагающих его пород. При этом производится анализ современных рельефоформирующих процессов, гидросети, почвенно-растительных и озерно-болотных ландшафтов, а также морфометрический и морфографический анализы новейшего этапа тектонического развития. При геоморфологических исследованиях используются: топокарты крупного и среднего масштаба; аэрофотоматериалы; геологические, геоморфологические, почвенно-геоботанические и другие специальные карты; данные по геологии неоген-четвертичных отложений. В каждом районе можно найти ряд геоморфологических признаков современных поднятий даже при тектонических деформациях земной поверхности небольших амплитуд в областях с интенсивной аккумуляцией, когда структура, не проявляясь в рисунке горизонталей рельефа, отражается в радиальном расположении гидрографической сети, в усилении овражно-балочной деятельности, отклонении русел рек. При этом часто имеет место сужение и спрямление речных потоков, огибающих рисунок элементов рельефа и ландшафтов. Иногда на наличие поднятия указывают перехваченные участки речных долин, висячие и мертвые долины, резкие изменения в форме продольных русел рек и другие признаки. Анализ взаимного расположения прямолинейных участков речных долин, линейногрядового рельефа, спрямленных границ и простирания озер, болот, шаров, такыров и других элементов ландшафтов часто позволяет выявить дизъюнктивные дислокации и зоны планетарно-тектонической трещиноватости осадочного чехла и фундамента. При геоморфологических исследованиях большое значение имеет анализ данных топографических карт и аэрокартограмм (морфометрический анализ). Морфометрический метод, разработанный В.П. Философовым в "Кратком руководстве по морфометрическому методу поисков тектонических структур" (изд. Саратовского университета, 1960), позволяет камерально, по топокартам, выявить тектонические особенности районов. При морфометрическом анализе составляются следующие карты: порядка долин; асимметрии долин и междуречий; базисных поверхностей; остаточного рельефа (остаточных высот); вершинной поверхности (верхнего базиса денудации); сноса (удаленных объемов горных пород); разностей базисных поверхностей. Карты базисных поверхностей составляются по высотам долин того или иного порядка: долина первого порядка не принимает ни одного притока; долина второго порядка возникает в результате слияния двух долин первого порядка; долина третьего порядка образуется от слияния двух долин второго порядка и т. д. Карта остаточного рельефа составляется путем графического вычитания из изолиний топографической карты отметок базисной поверхности. В ряде нефтяных районов локальные структуры более четко отражаются в четвертичном рельефе и в уменьшении мощностей четвертичных отложений (например, Доно-Медведицкие поднятия). Эта закономерность позволяет вести поиски локальных структур путем детального анализа стратиграфии, литологии, мощности элювиально-делювиальных четвертичных и современных отложений в обнажениях и структурно-картировочных скважинах. Геофизические методы Основные геологические задачи, стоящие перед геофизическими исследованиями при детальных поисковых работах, сводятся к следующему: поиски зон структур и отдельных локальных поднятий по различным структурным этажам; поиски и прослеживание зон стратиграфических несогласий, тектонических нарушений, зон выклиниваний коллекторов и их фациального замещения; детализация строения локальных поднятий и подготовка отдельных площадей для постановки поискового бурения с выяснением структурных соотношений отдельных литоло- го-стратиграфических комплексов в пределах исследуемой структуры или площади. Указанные задачи должны решаться комплексом геофизических методов исследований, среди которых ведущее место принадлежит сейсморазведке. Отдельные вопросы в некоторых областях успешно могут решаться также другими геофизическими методами разведки (гравиразведкой, электроразведкой и в отдельных случаях магниторазведкой). В последние годы геофизическими работами подготавливается к глубокому бурению основное количество структур во всех нефтегазоносных областях страны. Геофизические исследования имеют особенно большое значение в районах распространения погребенных структур и на площадях, характеризующихся значительным смещением сводов поднятий, т. е. на территориях, где структурное бурение является малоэффективным. Среди геофизических исследований на стадии детальных поисковых работ решающее значение принадлежит сейсморазведке MOB, МОГТ и РНП. Эти методы позволяют решать вопросы поисков и структурного картирования зон поднятий и отдельных локальных структур с целью подготовки их к бурению. Для этого проводятся в основном площадные исследования в масштабах от 1 : 100000 до 1 : 25000. При детальных поисках проводятся электроразведочные работы в различных модификациях в масштабах исследований от 1 : 200 000 до 1 : 25 000. В ряде областей детальная гравиразведка позволяет выявлять валоподобные и отдельные локальные структуры, рифовые массивы и соляные купола. В отдельных районах доказана высокая эффективность применения высокоточной гравиразведки для детализации строения отдельных поднятий, рифов и др., которая проводится в более крупном масштабе. В последнее время проводятся также опытные работы по использованию детальной гравиразведки для прямых поисков скоплений нефти и газа. Для оценки перспектив нефтегазоносности изучаемых районов определенное значение имеют геохимические исследования. Чаще всего используется газовая съемка, которая применяется в двух разновидностях: газовая съемка по свободному газу и газокерновая съемка. Рассмотрим основные геофизические методы исследований, применяемые при поисково-разведочных работах на нефть и газ. Магниторазведка. Метод основан на изучении особенностей магнитного поля, связанных с различными магнитными свойствами горных пород. Изменение магнитных свойств и разные формы залегания магнитных пород создают различные магнитные аномалии, т. е. отклонения напряженности геомагнитного поля в данном районе от нормальных его значений для данной области. В некоторых платформенных районах при благоприятных геологических условиях магниторазведка может использоваться для поисков зон поднятий. Для этого необходимо изучение по уже известным районам связи между тектоникой и характером магнитного поля и распределением магнитных аномалий. Краевые предгорные прогибы, выполненные мощными толщами осадочных, практически немагнитных пород, в общем плане обычно характеризуются региональными минимумами, которые могут осложняться в зонах разломов и внедрения по ним изверженных пород отдельными положительными магнитными аномалиями. При благоприятных геологических условиях по данным магниторазведки могут выделяться крупные структурные зоны и производиться трассирование зон нарушений. Магниторазведка успешно применяется в областях развития соляной тектоники для поисков соляных куполов. Она была эффективно использована в Днепровско-Донецкой впадине, где соляные купола выносят с больших глубин обломки сильно магнитных диабазов и поэтому характеризуются четкими магнитными аномалиями (до 500-1000 у). Магниторазведка может также применяться для поисков соляных куполов, исходя из диамагнитных свойств соли. При поисках нефти и газа применяется в основном аэромагнитная съемка. Наилучшая эффективность магниторазведки отмечается при комплексном проведении магниторазведки с другими геофизическими методами. Магниторазведка обычно эффективно комплексирует- ся с гравиметрической съемкой. Большим преимуществом этого метода является возможность исследовать обширные территории с затратой сравнительно малого времени, особенно при применении аэромагниторазведки. Гравиразведка. Метод основан на изучении естественного поля силы тяжести на земной поверхности, что позволяет выявлять аномалии гравитационного поля, обусловленного изменением плотности. Гравиразведка применяется на стадиях детальных нефтегазопоисковых работ для поисков зон развития рифовых образований и соляно-купольных структур; выявления и трассирования региональных разрывных нарушений. В последние годы в ряде районов успешно применяется высокоточная гравиразведка, которая нередко позволяет выявлять локальные структуры с подготовкой их к глубокому бурению. Высокоточная гравиразведка может быть использована также и для прямых поисков скоплений нефти и газа. Локальные структуры в большинстве платформенных территорий ввиду небольших размеров создают небольшой гравитационный эффект и потому на гравиметрических картах не фиксируются или отображаются в виде изгибов изоаномал, их разрядки и др. В этом случае значительный эффект для выявления локальных поднятий дают различные трансформации наблюдаемых полей, в результате чего локальные поднятия четко характеризуются локальными остаточными аномалиями. Примером может служить рис. 3.1.1, на котором видно, что после исключения регионального фона в Крымско-Абинском районе на южном борту ЗападноКубанского прогиба четко фиксируется ряд положительных и отрицательных остаточных аномалий, соответствующих локальным поднятиям и разделяющим их прогибам. С гравитационными аномалиями, как правило, связываются и зоны развития локальных структур. Большинство структурных зон и отдельных локальных поднятий складчатых областей обычно выражаются максимумами силы тяжести, например в Грозненской области, Западной Туркмении, Кировабадском районе. Однако часть локальных структур может выделяться также локальными минимумами. Высокая эффективность поисковой гравиразведки отмечается в соляно-купольных областях (Прикаспийская впадина, Днепровско-Донецкая впадина и др.). Соляные купола выделяются локальными минимумами силы тяжести, величина которых зависит от размеров соляного тела, глубины его залегания, литологии и мощности каменной шляпы (кепрока), покрывающей соль. Успешно используется гравиразведка в комплексе с электроразведкой при поисках рифовых массивов, которые в большинстве случаев отмечаются локальными максимумами.  Рис. 3.1.1. Гравитационные аномалии над структурами в осадочной толще на южном борту Западно-Кубанского прогиба (по Н.Б. Сажиной): а - наблюденные аномалии силы тяжести в редукции Буге; б - локальные (остаточные) аномалии силы тяжести на том же участке Электроразведка. Метод основан на изучении естественных и искусственных электромагнитных полей, возникающих в земной коре под воздействием источников постоянного и переменного тока. Электрические методы разведки применяются для решения задач структурной геологии при поисках нефтяных и газовых местоскоплений. Основной объем электроразведочных работ выполняется на стадии детальных нефтегазопоисковых работ. При этом с помощью электроразведки в благоприятных геологических условиях могут успешно решаться следующие задачи: геологического картирования районов, покрытых наносами, в том числе морских площадей при глубинах моря не более 200 м; поисков валоподобных поднятий и отдельных локальных структур, перспективных на нефть и газ, с амплитудами не менее 10-15% от глубины залегания опорного горизонта; структурного картирования для изучения строения отдельных структурных зон, выявления и трассирования зон нарушений и т. д. При детальных нефтегазопоисковых исследованиях применяются следующие методы электроразведочных работ: метод теллурических токов (метод ТТ), метод вертикального электрического зондирования (метод ВЭЗ), электрического профилирования. В последнее время все больше применяется электроразведка методом петли, методом двусторонних зондирований и др. Метод ТТ, основанный на изучении естественных электрических полей, может успешно применяться при наличии в исследуемом районе достаточно интенсивных вариаций теллурических токов. Метод теллурических токов успешно используется для тектонического районирования. Кроме того, он позволяет производить структурное картирование и поиски локальных структур, которые на картах выделяются повышенными значениями средней напряженности поля теллурических токов. Наилучшие условия для решения задач детальных поисков методом ТТ отмечаются при резко выраженном рельефе опорного горизонта и хорошей выдержанности разреза. В этих условиях при проведении крупномасштабных съемок можно обнаруживать локальные поднятия с амплитудами не менее 10% от глубины залегания основного горизонта. Метод ТТ в последние годы в значительных объемах применяется в различных платформенных и складчатых областях страны для картирования рельефа фундамента, выделения крупных структурных элементов и отдельных локальных структур. Методы зондирования и профилирования основаны на изучении искусственно создаваемых электрических полей и производятся с помощью постоянного тока. Метод ВЭЗ дает возможность изучать геологический разрез в различных точках исследуемой территории и определять глубины залегания выбранного опорного электрического горизонта, что достигается измерением на поверхности земли кажущихся удельных сопротивлений пород при помощи установки последовательно изменяющейся длины, т. е. при постепенном увеличении расстояния между питающими электродами. Этот метод дает наилучшие результаты в районах развития пологой складчатости при наличии в разрезе опорных электрических горизонтов и отсутствии экранирующих надопорных горизонтов. Метод ВЭЗ показал высокую эффективность при структурном картировании в различных районах Русской платформы, Средней Азии, Предкавказья, Сибири, при поисках рифов в Предуральском прогибе и др. Метод профилирования, наоборот, применяется при более крутых углах падения и наличии зон нарушений. С его помощью производится исследование изменения по площади кажущихся удельных сопротивлений пород на некоторой средней глубине. Для этого исследования производятся с постоянной установкой, т. е. при постоянном разносе электродов. В результате строится карта равных сопротивлений, которая позволяет судить об особенностях геологического строения района на определенной глубине, соответствующей размерам установки. На электропрофилях или картах удельных сопротивлений над антиклинальными структурами наблюдается увеличение кажущихся сопротивлений в том случае, когда структура сложена породами высокого сопротивления. Если сводовые части структур сложены породами пониженного сопротивления по сравнению с породами, слагающими крылья, то на профилях или картах удельных сопротивлений будет наблюдаться обратная картина. Метод электропрофилирования может применяться в различных районах как платформенных, так и складчатых областей. На рис. 3.1.2 приведена карта, построенная по данным электропрофилирования.  Рис. 3.1.2. Карта кажущихся сопротивлений по данным электропрофилирования на одной из структур Северо-Западного Кавказа: 1 - профиль измерения; 2 - линии равных удельных сопротивлений Сейсморазведка. Инструкция по сейсморазведке. Министерство геологии СССР, Москва. 1986. Методические указания по поискам и разведке мелких месторождений нефти (до 1 млн тонн) и газа (до 3 млрд м ). Миннефтепром СССР. М., 1988. 56 с. Сейсмическая разведка представляет собой совокупность методов исследования геологического строения (структуры, вещественного состава и динамического состояния) земной коры, основанны на использовании упругих волн, возбуждаемых искусственно. Сейсмическая разведка является важнейшим геофизическим методом при поисках и разведке полезных ископаемых, инженерных изысканиях, изучении глубинного строения Земли и может применяться самостоятельно или в комплексе с другими геофизическими, геологическими и геохимическими методами исследования земных недр. Основные методы сейсмической разведки определяются видом регистрируемых и преимущественно используемых волн: -метод отраженных волн (МОВ), -метод преломленных (головных) волн (МПВ). В свою очередь МОВ и МПВ подразделяют на моноволновые методы, основанные на регистрации волн одного типа (продольных, поперечных или обменных), и многоволновые, предусматривающие совместное использование волн разных типов. В последнее время основное значение приобретают методы общей глубинной точки (МОГТ) и регулируемо-направленного приема (МРНП), способ управляемого плоского фронта (УПФ) и др. Метод отраженных волн основан на регистрации волн, отраженных от поверхности раздела, для горизонтов пород, обладающих различными волновыми сопротивлениями. Корреляционный метод преломленных волн (КМПВ) основан на регистрации волн, образующихся при падении упругой волны на границу раздела сред под критическим углом. В основе МРНП лежит учет фазового сдвига отражений, записанных на сейсмограммах, обусловленных неодинаковым направлением прихода отраженных волн. Это позволяет разделить на сейсмограммах интерферирующие колебания, возникающие в районах сложной тектоники, наличия нарушений, несогласий и др. В последние годы в нарастающих объемах широко применяется сейсморазведка по способу общей глубинной точки (МОГТ), позволяющая при соответствующих системах наблюдений и обработке результатов на аналоговых и цифровых вычислительных машинах получать достоверную информацию о строении глубокозалегающих и сложно построенных комплексов. В отличие от MOB способ МОГТ позволяет ослабить влияние кратных волн, более эффективно анализировать характер волнового поля и природу регистрируемых волн. Так, например, метод МОГТ на территории Предкавказья позволил значительно увеличить глубины исследований, получить данные о строении нижних структурных этажей осадочного чехла, а также наметить зоны стратиграфических несогласий и выклинивания. По разрешающей способности и глубинности ведущая роль среди всех геофизических методов принадлежит сейсморазведке МОГТ. В зависимости от условий проведения работ, характера решаемых задач, приемов регистрации, обработки и интерпретации волнового поля различают сейсморазведку: сухопутную и морскую, наземную и скважинную, профильную и площадную, двумерную и трехмерную (объемную), многокомпонентную и поляризационную. Сейсморазведка является составной частью комплекса геолого-разведочных работ. По целевому назначению различают сейсморазведку нефтегазовую, рудную, угольную и инженерно-геологическую. По степени детальности исследований и их назначению выделяют следующие этапы |