Курс лекций ухта 2006 удк 550. 812. 1 553. 98 Н 64
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
Исследование осадочного чехла и континентальной коры с помощью сверхглубокого бурения Ехлаков Ю.А., Горбачев В.И., Карасева Т.В., Богацкий В.И. и др. Геологическое строение и нефтегазоносность глубокозалегающих отложений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (по результатам исследования Тимано-Печорской глубокой опорной и Колвинской параметрической скважин). - Пермь: КамНИИКИГС, 2000 г. - 330 с. Глубокое и сверхглубокое бурение в России является составной частью комплекса геолого-геохимических и геофизических исследований с целью изучения глубинного геологического строения основных нефтегазоносных и рудных регионов страны для решения прикладных и теоретических проблем в геологии. Необходимость таких работ была очевидна. На территории России, а также за рубежом, в ряде нефтегазоносных провинций мощность осадочного чехла достигает 8-10 и более километров. В то же время в большинстве провинций промышленные скопления нефти, конденсата и газа в основном выявлены до глубин 4-4,5 км. В ряде нефтегазоносных районов залежи выявлены в интервале глубин 4,5-6,2 км. Рекордные глубины нахождения залежей газа установлены в США: бассейн Анадарко (8,1 км, месторождение Милз-Ранч) и бассейн Делавэр (7 км, месторождение Гомес). Была создана единая программа, по которой разбуривались различные тектонические структуры, соединенные профилями ГСЗ (рис. 2.3.3). За рубежом также разработан ряд программ по исследованию континентальной коры с помощью сверхглубокого бурения. Их осуществление начато в США, ФРГ, Швеции. В 1988 г. Е.А.Козловским был представлен проект "Глобус", по которому предполагалось объединить усилия разных стран в изучении глубинного строения земной коры континентов. Другое научное направление - комплексное исследование континентальной коры с помощью сверхглубокого бурения начало развиваться в 70-е годы и оформилось в 80-е годы. Комплексное исследование континентальной коры с помощью сверхглубокого бурения - область научного прорыва в геологии, т.к. впервые на основании прямых данных изучения керна удалось подойти к оценке глубинного строения земной коры. До сих пор глубинное строение изучалось преимущественно геофизическими методами, что давало весьма дискуссионные данные. Примером тому является факт, что ни один проектный разрез СГС не отвечает полученному при бурении. Большая часть сверхглубоких скважин была пробурена в нефтегазоносных районах по осадочным породам для поиска нефти и газа как в России, так и за рубежом. Первой пробуренной сверхглубокой скважиной в России стала Кольская (забой 12261 м). В настоящее время она является геолабораторией. В настоящее время на территории России пробурено четыре скважины (Воротиловская, Тырныаузская, Тимано-Печорская, Колвинская) и две находятся в бурении (Уральская, Тюменская). Тимано-Печорская глубокая опорная скважина (забой 6903,5 м) и Колвинская глубокая параметрическая скважина (забой 7057 м) пробурены в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Первая находится на территории Республики Коми, а вторая - в Ненецком автономном округе Архангельской области. Для ведения работ по бурению глубоких и сверхглубоких скважин было создано ПГО "Недра", в настоящее время Федеральное государственное унитарное предприятие "Научнопроизводственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ФГУП НПЦ "Недра") в г. Ярославле, а для научного обеспечения - в его составе Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин (КамНИИКИГС) в г. Перми. Научное сверхглубокое бурение кристаллической земной коры было начато в 1965 г. в СССР, а в США получило развитие научное морское бурение. Скважины, пробуренные по кристаллической коре, обычно не глубоки. Наиболее глубокие из них (кроме скважин в СССР) - Сильянская в Швеции глубиной 6000 м и сверхглубокая КТВ в ФРГ. В настоящее время в Японии, Великобритании, Канаде, США, России обсуждается ряд проектов сверхглубокого бурения кристаллической земной коры на глубину 7-12 км. В настоящее время уже получены глубинные геологические разрезы кристаллической коры для разнотипных и разновозрастных геологических структур по СГС: Кольской (AR- PR1) в палеорифтовой структуре Балтийского щита, до глубины 12 261 м; Криворожской (PR1) в прогибе межгеоблокового шва Украинского щита, до глубины 5432 м; Уральской (PZ) в геосинклинальном прогибе Урало-Монгольского подвижного пояса, до глубины 5320 м; Мурунтауской (R-PZ) в прогибе межгеоблокового шва, до глубины 4300 м; Саатлинской (MZ-KZ) в межгорной впадине Средиземноморского подвижного пояса, до глубины 8267 м. Наиболее полный разрез раннедокембрийской земной коры получен по Кольской СГС (Балтийский щит) до возраста 3-1,6 млрд. лет. Фрагменты раннедокембрийской коры вскрыты скважинами: Миннибаевская, Туймазинская (фундамент Русской платформы), Криворожская (Украинский щит), Мичиганская (Канадский щит), Сильянская (Балтийский щит). По изученным СГС получены разрезы кристаллической континентальной коры, на основании прямых данных исследования керна и районов заложения СГС - в структурах прогибов и межгеоблоковых швов. Вскрыты породы с возрастными интервалами формирования земной коры раннего архея, раннего протерозоя, рифея, палеозоя, мезокайнозоя. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Региональные геофизические исследования являются одной из важнейших составных частей поисково-разведочного процесса на нефть и газ. В геологически закрытых районах они должны опережать все виды геолого-разведочных работ, являясь вместе с данными геологической съемки, опорного и параметрического бурения основой для разработки научно обоснованных направлений дальнейших поисковых работ на нефть и газ. Региональные геофизические исследования на стадии оценки зон нефтегазонакопления концентрируются в пределах крупных тектонических элементов, проводятся в масштабе 1:500000 и крупнее. Задачей этих исследований является уточнение местоположения и строения крупных тектонических элементов, наметившихся по геолого-геофизическим данным первой стадии региональных работ. Геофизическими работами на второй стадии региональных работ уточняется местоположение и изучается строение отдельных крупных тектонических элементов: тектоника осадочного чехла в целом или его отдельных структурных комплексов, в том числе зон стратиграфического выклинивания и замещения литолого-стратиграфических комплексов, рельеф, структура и вещественный состав фундамента. На этой стадии регионального изучения основное значение приобретают сейсмические методы исследований и бурение параметрических скважин. Объем региональных работ и комплекс применяемых методов находятся в прямой зависимости от сложности строения региона в характера решаемых геологических задач. Результаты региональных работ должны представляться в виде карт и геологогеофизических разрезов в масштабах и с сечениями, предусмотренными действующими инструкциями по геофизическим работам и комплексными программами региональных работ. Материалы геофизических исследований должны включаться в итоговые документы по проблеме поисков нефти и газа. Комплекс региональных геофизических исследований на суше включает все четыре метода полевой геофизики: магнитометрический, гравиметрический, электроразведочный и сейсмический. Выбор рационального комплекса региональных геофизических работ на нефть и газ должен учитывать специфику геолого-геофизических условий и обеспечивать получение максимальной геологической информации по изучаемой территории при наименьших экономических затратах. Региональные геофизические исследования должны комплексироваться с региональными геологическими работами (дешифрирование материалов дистанционных съемок, а также геологической, геохимической, аэрогеологической съемок), параметрическим и опорным бурением, а геофизические профили «привязываться» к разрезам глубоких скважин, в которых выполнен комплекс промыслово-геофизических исследований (электрокаротаж, ВСП, индукционный каротаж и др.) В первую очередь в процессе региональных геофизических работ проводятся аэромагнитная и гравиметрическая съемки масштаба 1:200000 (в отдельных районах масштаба 1:500000). Густота сети съемок, расположение и точность пунктов наблюдений, точность определения аномалий устанавливаются в соответствии с действующими инструкциями по магнито- и гравиразведке и в зависимости от поставленных геологических задач. Детальные магнитометрическая и гравиметрическая съемки на стадии оценки зон нефтегазонакопления проводятся в наиболее перспективных районах 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. Магниторазведка широко используется при производстве региональных исследований для изучения региональной тектоники, определения мощностей осадочных образований платформенного чехла и глубины залегания складчатого фундамента, выявления и трассирования зон региональных разрывных нарушений и в отдельных районах для поисков локальных структур, соляных куполов и др. Магниторазведка на территориях платформ в основном применяется при региональных исследованиях. Магнитное поле древних платформ обусловливается рельефом и составом кристаллического фундамента. Это дает возможность выделять крупные выступы, впадины, а иногда и зоны поднятий, определять глубины и составлять схемы рельефа фундамента. Большое влияние на магнитное поле оказывает петрографическая неоднородность фундамента. Четкими магнитными аномалиями выделяются интрузии изверженных пород основного состава (габбро-диабазы, амфиболиты), внедрившиеся по расколам фундамента. Характер магнитных аномалий дает возможность проследить погребенные продолжения структур складчатого обрамления платформенных областей, выделить блоки древней консолидации как участки сравнительно однообразного магнитного поля, облекаемые полосами магнитных аномалий. Горизонтальные сдвиги на участках погребенного фундамента можно определить по смещению полос магнитных аномалий в плане. Границы крупных регионов, окаймленных разломами, устанавливаются по резкой смене характера магнитного поля (например, границы Уральской складчатости, Русской платформы). В настоящее время аэромагнитные исследования нашли широкое применение при проведении геофизических исследований в морских условиях, в частности, для изучения геомагнитного поля в Каспийском, Азовском, Аральском, Охотском и других морях. Гравиразведка. Метод основан на изучении естественного поля силы тяжести на земной поверхности, что позволяет выявлять аномалии гравитационного поля, обусловленного изменением плотности. Гравиразведка широко применяется на стадиях региональных работ. Она используется для решения многих геологических задач, в том числе для: изучения регионального геологического строения недр; геотектонического районирования строения складчатого фундамента и изучения его крупных структурных элементов; поисков крупных структур в осадочном чехле платформенных областей; поисков зон развития рифовых образований и соляно-купольных структур; выявления и трассирования региональных разрывных нарушений. Гравиметрические работы в настоящее время широко применяются в пределах акваторий морей и океанов. Региональные гравиметрические работы на море ведутся при помощи специальных гравиметров на борту корабля и донными гравиметрами. Гравитационное поле, как правило, отображает глубинную тектонику: крупным положительным структурным элементам обычно соответствуют крупные гравитационные относительные максимумы, а отрицательным - относительно малые гравитационные минимумы. Однако в ряде областей, наоборот, минимумам силы тяжести соответствуют поднятия поверхности фундамента, а максимумам - впадины. Это объясняется тем, что на характер гравитационного поля платформ большое влияние оказывают петрографический состав пород и глубинное строение фундамента. Отрицательные гравитационные аномалии обычно характерны для гранитных интрузий. Положительные аномалии вызываются участками фундамента, сложенными гнейсами, обогащенными габбро-норитами, амфиболитами и другими породами с повышенной плотностью. Все это должно учитываться при анализе результатов гравиметрических исследований. В связи с этим при интерпретации региональных гравиметрических исследований необходимо использовать дополнительные данные (результаты опорного и параметрического бурения, данные сейсморазведки). Геологическая эффективность применения поисковых гравиразведочных работ в районах с различным тектоническим строением неодинакова. Большая эффективность применения гравиразведки при поисках нефтегазоносных структур отмечается при рациональном комплексировании гравиразведки с другими геофизическими методами (сейсморазведкой или совокупности электроразведки и магниторазведки). Большое практическое значение имеет выделение на платформах по гравитационным аномалиям зон развития флексур, которые обычно соответствуют разломам фундамента и ограничивают отдельные его блоки. Лучшие результаты дает гравиразведка при изучении складчатых областей. Краевые прогибы, характеризующиеся глубоким залеганием фундамента, выделяются обычно большими отрицательными аномалиями силы тяжести. Крупные региональные минимумы характерны также для межгорных впадин, например Ферганской. В этих областях гравиразведка успешно применяется для выявления различных структурных зон. Карты аэромагнитной и гравиметрической съемок должны являться основой для предварительного тектонического районирования территории: выделения платформенных территорий и геосинклинальных областей, приближенного определения глубины залегания фундамента, выделения крупных поднятий и впадин, трассирования разломов, изучения вещественного состава фундамента. Задачи гравиметрических работ при региональных исследованиях в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции Программа региональных работ в ТПП на 2001-2005 годы. 2000 г. В Республике Коми неизученными территориями, где проведение гравиметрической съемки обязательно, являются Мезенская синеклиза, глубинные области Тиманского складчатого поднятия и Западно-Уральская складчато-надвиговая зона. На территории Мезенской синеклизы планируется проведение гравиметрической съемки масштаба 1:50000 вдоль планируемых региональных сейсмических профилей. По этим же линиям планируется проведение электроразведочных (по методике ВЭЗ) и магниторазведочных работ. На Тиманском складчатом поднятии проведение переинтерпретации гравиметрических данных по современным технологиям сейсмогравитационного моделирования необходимо с целью разработки общей структурной модели Тиманского аллохтона, оценки глубины залегания поверхности срыва в области ее выполаживания и поиска крупных антиклинальных структур в автохтоне для обоснования постановки региональных и поисковых сейсморазведочных работ. В Тимано-Печорской провинции комплексные исследования, основанные на совместном использовании гравиметрической и сейсморазведочной информации должны выполняться, во-первых, при уточнении тектонического районирования. Выполненное в середине 80-х годов тектоническое районирование, основанное, главным образом, на морфологическом анализе производных гравиметрического поля и разномасштабных структурных картах, в некоторых участках оказалось не достаточно корректно. Это проявилось, например, в отнесении Верхне-Возейского блока к Хорейверской впадине. Проведенные работы региональных профилей РС позволили по-новому осветить геологическое строение крупных структурных элементов провинции, но вместе с этим возникли и новые проблемы, которые невозможно решить средствами только лишь сейсморазведки. К таким задачам относится существование Косью-Роговского и Коротаихинского аллохтонов и их пограничной структуры - гряды Чернова, глубинного строения Печоро-Колвинского авлакогена, определение вещественного и структурного состояния допалеозойских образований Вычегодского прогиба и т. д. Поэтому в первую очередь необходимо вести комплексную переинтерпретацию данных сейсмогравиметрии на региональных профилях РС по технологиям сейсмогравитационного моделирования. Необходимо по этим профилям провести гравиметрическую съемку 1:100 000 и 1: 50000. Необходимо не только дополнение методами гравиразведки с использованием современных интерпретационных технологий, но и широкомасштабное проведение магниторазведки и электроразведки. Во-вторых, на сложных в геологическом отношении участках, где до настоящего времени еще не проведены поисковые сейсморазведочные работы, необходимо выполнить обоснование постановки этих работ с целью поиска зон тектонического дробления, погребенных грабенов, рифогенных образований и т.д. В состав этих исследований необходимо включить разработку методических приемов выявления и анализа сложных тектонических и седиментационных форм, таких как рифовых объектов, зоны тектонического скучивания, многоярусной складчатости, погребенных грабенов, зон тектонической трещиноватости и т. д. Вопросы геологической интерпретации аномального волнового поля разрабатывались на протяжении многих лет и усилиями многих специалистов. Необходимо произвести адаптацию этих методических разработок для условий комплексной и гравиметрической интерпретации. Комплексная интерпретация гравитационных и сейсмических материалов необходима в условиях, где волновые поля недостаточно разрешены и однозначны. К этим условиям необходимо отнести территории с развитием многоярусной тектонической складчатости и участки сложного структурного состояния пород осадочного чехла. Для сложно построенных зон внутренней складчато-надвиговой зоны |