курс_специалитет_2014.doc. курс_специалитет_2014. Лекция 1 Тема Введение Предмет геофизики Геофизика (Ге ge Земля и physike физика основы естествознания)
 Скачать 341.83 Kb.
|
|
Тема: Использование данных магниторазведки при поисках месторождений углеводородов. Аэромагниторазведка Аэромагнитная съемка с высокочувствительными квантовыми магнитометрами позволяет выделять по характеру поля и его значениям аномалии, обусловленные структурами в осадочной толще, а также определять местоположение и простирание раз ломов, осложняющих эти структуры. Такие аномалии в платфор менных областях проявляются на региональном фоне, обусловлен ном в основном строением кристаллического фундамента и соста вом слагающих его пород. Было установлено, что струк туры второго порядка (валы, рвы) в осадочной толще связаны с региональными магнитными аномалиями Восточно-Европейской платформы. Простирания структур совпадают с простиранием аномалий магнит ного поля, а в ряде регионов, например в центральной и восточной частях платформы,— местоположение многих структур второго порядка с простиранием и полосовидных магнитных аномалий. Основная причина возникновения магнитных аномалий это наличие геологических тел, отличающихся по намагниченности от вмещающих пород. Чаще всего аномалии вызываются изверженными или метаморфическими горными породами, железными рудами. Форма каждой аномалии в плане зависит от формы и пространственного положения объекта поисков, что объясняется тесной связью магнитной восприимчивости породы с содержанием ферромагнитных минералов в ней. Чем больше ферромагнитных минералов в породе, тем выше ее магнитная восприимчивость и интенсивность намагничивания. Таким образом, с изменением магнитных свойств пород меняется и величина напряженности магнитного поля над ними. Часто изверженные (базальты, диабазы) и метаморфические (железистые кварциты и др.) породы содержат значительное количество ферромагнитного минерала (магнетита). Такие породы вызывают, как правило, резкое усиление магнитного поля, т.е. создают магнитные аномалии. Осадочные породы практически слабомагнитны, что объясняется незначительным присутствием в них ферромагнетиков. Величина магнитных полей над ними близка к нормальному полю. Наиболее сильные аномалии создаются в районе залегания железорудных пород. Следовательно, по величине магнитных аномалий можно делать заключение о породах, залегающих в данном районе. Большое разнообразие горных пород по интенсивности намагничивания создает благоприятные условия для применения магниторазведки при геологическом картировании и помогает установить границы распространения пород с различными магнитными свойствами. Зоны разломов, сопровождаемые жильными образованиями, зачастую хорошо отмечаются по изменениям магнитного поля, связанным с появлением ферромагнитных минералов в зонах минерализации. Это обстоятельство широко используют при картировании зон разломов в связи с поисками многих полезных ископаемых. Решающим фактором образования магнитных аномалий является не абсолютная величина намагниченности искомых объектов, а различие в интенсивности намагниченности вмещяющих пород и руд. Известны случаи обнаружения оконтуривания соляных куполов (æ=0) по понижениям магнитного поля на общем повышенном фоне, созданном магнитными вмещающими породами. Иногда успешно осуществляется поиски россыпей золота и платины (æ=0) при условии, что, подстилающие россыпи, коренные породы немагнитны. В этом случае по повышенному магнитному полю легко обнаружить погребенные долины, где скапливаются тяжелые минералы, в число которых входит и магнетит. Так как магнитные аномалии обусловлены геологическими объектами и их магнитными свойствами, то форма и размеры аномалий будут тесно связаны с геометрической характеристикой объекта и его положением в пространстве. Поэтому по форме аномалий можно предположить и форму геологического объекта. Изометричной аномалии в плане соответствуют столбообразные штокообразные тела. Аномалия, у которой обе ветви уходят в отрицательное поле, отвечает телам небольшого распространения на глубину. Вытянутым аномалиям, у которых длина почти в 4 раза превышает ширину, соответствует таким геологическим телам как мощные и тонкие пласты различного прострирания и падения, линзы, жилы, дайки. Вытянутые аномалии одного знака свидетельствуют о том, что у объекта нижняя кромка не ограничена по глубине. Если есть рядом аномалии с минимальными значениями другого знака, то это соответствует объекту с ограниченной глубиной. Магниторазведочные работы на стадии выявления и подготовки объектов Метод основан на изучении особенностей магнит ного поля, связанных с различными магнитными свойствами горных по род. Изменение магнитных свойств и разные формы залегания магнит ных пород создают различные магнитные аномалии, т. е. отклонения на пряженности геомагнитного поля в данном районе от нормальных его значений для данной области. В некоторых платформенных районах при благоприятных геологиче ских условиях магниторазведка может использоваться для поисков зон поднятий. Для этого необходимо изучение по уже известным районам связи между тектоникой и характером магнитного поля и распределе нием магнитных аномалий. Краевые предгорные прогибы, выполненные мощными толщами оса дочных, практически немагнитных пород, в общем плане обычно харак теризуются региональными минимумами, которые могут осложняться в зонах разломов и внедрения по ним изверженных пород отдельными по ложительными магнитными аномалиями. При благоприятных геологических условиях по данным магнитораз ведки 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 исполь зована в Днепровско-Донецкой впадине, где соляные купола выносят с больших глубин обломки сильно магнитных диабазов и поэтому харак теризуются четкими магнитными аномалиями (до 500—1000у). Магни торазведка может также применяться для поисков соляных куполов, ис ходя 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 комплексируется с гра виметрической съемкой. Большим преимуществом этого метода является возможность исследовать обширные территории с затратой сравнительно малого времени, особенно при применении аэромагниторазведки. Выявление и подготовка структурно-литологических ловушек, связанных с погребенными рифами Магниторазведкане является поисковым методом при вы явлении рифов, так как рифовые массивы не магнитны и не формируют аномалии в магнитном поле, однако ее результа ты следует привлекать для прогнозирования рифовых объек тов. В ряде районов отмечается приуроченность рифовых тел к очагам платформенного магнетизма или к зонам глубинных разломов, которым соответствуют линейные магнитные мак симумы. Установлена приуроченность одиночных атоллов к относительным локальным максимумам магнитного поля. Выявление аномалий типа «залежь» по магнитному полю Из практики геолого-геофизических исследований известно, что над место рождениями нефти и газа развиты орео лы рассеяния флюидов УВ, которые воздействуют на вмещающие и перекрываю щие залежь породы. Эти воздействия приводят к измене нию их первичного состава за счет разви тия эпигенетических минералов. Это соответственно отражается на физи ческих свойствах пород, что служит обоснованной геологической предпосыл кой применения геофизических методов для прямого прогнозирования нефтегазоносности. В качестве примера воздействия УВ на вмещающие породы залежи можно привести Бавлинское месторождение (Республика Татар стан). Здесь отмечается переход красноцветных покрывающих образований в пестроцветные, отражающий, по-види мому, изменение соединений окисного железа в закисное вследствие диффузии УВ с глубины. Ферромагнитные минера лы отложений за пределами залежи в меньшей степени подвергаются химиче ским воздействиям и сохраняются в пер воначальном виде. Такие эпигенетиче ские преобразования пород приводят к перераспределению намагниченности отложений в сводовой части структуры и на ее флангах, что создает благоприят ные предпосылки для ее отражения в магнитном поле. Аналогичные измене ния отмечаются и на Пашнинском место рождении в Тимано-Печорской провин ции и ряде других структур. Новопортовское месторождение ха рактеризуется многоэтажностью нефтегазоносности - более 10 залежей, распре деленных по разрезу от доюрского осно вания до сеномана включительно. Зале жи газовые и газоконденсатные с нефтя ной оторочкой. Общий контур нефтегазоносности 10х35 км. В морфологии маг нитного поля область отрицательных значений в виде кольцевой аномалии приурочена к периферийным частям контура нефтегазоносности при равно мерном знакопеременном поле Δt по площади центральной части месторожде ния. Некоторые отмечаемые отличия в амплитуде аномалий объясня ются тем, что интенсивность процессов изменения первичного состава пород и соответственно магнитных свойств в разных частях ореола различна, отсю да вариации в морфологии магнитного поля и его значениях над объектами неф ти и газа при сохранении в целом картины, отражающей результаты моделирования. Размеры ореола измененных пород месторождения в магнитном поле реко мендуется определять по нулевой линии трансформированного поля, совпадаю щей с переходом поля at в положитель ную область, т.е. нулевая линия ограни чивает внешний контур ореола изменен ных под влиянием флюидов УВ пород и поэтому ее следует принимать как кон тур аномалии типа "залежь" (АТЗ). Подобная картина изменения маг нитного поля отмечается и над Мало-Ямальским месторождением газа, расположенным на том же Новопортовском ва лу. Месторождение однопластовое. За лежь приурочена к сеноманской части разреза. Установленная однотипность от ражения в морфологии магнитного поля двух разноплановых месторождений (Новопортовского и Мало-Ямальского) свидетельствует о едином процессе мигра ции флюидов УВ через толщу осадочных об разований, возможно, из глубины до днев ной поверхности. В одном случае создается многопластовое, в другом - однопластовое месторождения, определяемые, по-видимо му, условиями формирования ловушек УВ. В результате обработки материалов аэромагнитной съемки по технологии, примененной на Новопор товском месторождении, на Хариусной площади выделена АТЗ, практически совпадающая с положени ем "яркого пятна" по данным МОГТ . Попутно отметим, что в морфологии магнитного поля в виде аномалии типа "уступ" выделяется граница выклинивания отложений терригенного состава, в которых прогнозируется структурно-литологическая ловушка. Данная грани ца прослеживается в магнитном поле и за пределами Хариусной площади в юго-западном направлении более чем на 15 км (до границы выполненной аэромаг нитной съемки). Этот факт является до полнительным доказательством возможно сти использования аэромагнитной съемки для решения задач нефтегазовой геологии. Применение ядерно-геофизических методов при изучении нефтегазоперспективных территорий. Ядерная геофизика объединяет физические методы поисков и разведки радиоактивных руд по их естественной радиоактивности (радиометрия) и поэлементного анализа горных пород путем изучения вызванной радиоактивности (ядерно-геофизические методы). Находясь на стыке между геофизикой и геохимией, она по своей сущности, методике и технике наблюдений относится к геофизическим методам, хотя решает некоторые геохимические задачи. Ядерная геофизика отличается "близкодействием", т.е. малой глубинностью исследований (десятки см по породе) вследствие быстрого поглощения ядерных излучений окружающими породами и воздухом. Однако продукты радиоактивного распада способны мигрировать, образуя вокруг пород и руд газовые, водные и механические ореолы рассеяния, по которым можно судить о радиоактивности коренных пород. Основными методами радиометрии являются гамма-съемка (ГС), предназначенная для изучения интенсивности гамма-излучения, и эманационная съемка (ЭС), при которой по естественному альфа излучению почвенного воздуха определяют концентрацию в нем радиоактивного газа - радона. Гамма-методы (ГМ) служат для поисков и разведки не только радиоактивных руд урана, радия, тория и других элементов, но и парагенетически или пространственно связанных с ними нерадиоактивных полезных ископаемых (редкоземельных, металлических, фосфатных и др.). С их помощью можно определять абсолютный возраст горных пород. Гамма- и эманационную съемки используют также для литологического и тектонического картирования и решения других задач. К ядерной геофизике относится так называемый геокосмический метод, основанный на подземной регистрации космических мюонов (мю-мезонов). Искусственная радиоактивность возникает при облучении горных пород и сред гамма-квантами или нейтронами. Измеряя те или иные характеристики наведенного поля, можно судить о гамма- и нейтронных свойствах горных пород, которые определяются химическим составом элементов и физическими свойствами пород. Существует множество искусственных ядерно-физических методов определения химического состава и физических свойств горных пород, основанных на использовании либо нейтронов (нейтрон-нейтронные, нейтрон-гамма и др.), либо гамма-излучений (гамма-гамма, гамма-нейтронный, рентгенорадиометрический и др.). Над многими известными месторождениями нефти и газа наблюдается понижение γ – активности ( в основном ее радиевой составляющей). Это явление объясняется тем, что в районах с неотектоникой породы над сводами структур более грубозернистые, чем на крыльях этих структур, поскольку в момент отложения осадков глубина бассейна на своде была меньше. Построение карт радиоактивности глубоких отложений по данным γ – каротажа позволяет выделять зоны тектонических нарушений, по которым поднимались радиоактивные воды ил жидкие углеводороды. Из-за изменения термобарических условий уран, растворенный в водах или входящий в состав металлоорганических соединений, выпадает в осадок и обеспечивает повышенную активность зон разломов. Метод радиометрической съемки для поисков нефтяных мес торождений впервые был применен Л.Н. Богоявлинским и А.А. Ломаки ным в 1926 г. в Майкопском нефте носном районе. Использовав иони зационную камеру, они получили аномальное поле радиоактивности над нефтяной залежью, не связан ной со структурой (шнурковая за лежь). Теоретические предпосылки возможности применения методов радиогеохимии при прогнозирова нии и поисках месторождений не фти и газа, сформулированные ря дом российских и иностранных уче ных (Х.Лаунберг, С.Хаддет, Л.Мил лер, У.Кревс, Д.Пирсон, Д.Сикка, А.Ф.Алексеев, Р.П.Готтих и др.), основываются на теории вертикаль ной миграции УВ из залежей. Продукты распада УВ — угле кислый газ, вода, сероводород и другие мигрирующие в результате диффузии и фильтрации из залежи газы и воды — стимулируют эпигене тические процессы, приводящие к изменению физико-химических па раметров среды, что выражается в преобразовании пород надпродуктивного комплекса, возникновении специфичных минеральных ассоциа ций, нарушении окислительно-вос становительных обстановок и пере распределении некоторых химиче ских элементов, в том числе радио активных. Под воздействием эпигенетиче ских процессов, вызванных влияни ем УВ-залежей, над месторождени ями нефти и газа на протяжении длительного геологического време ни происходит формирование спе цифического радиогеохимического поля, характеризующегося своеоб разными полями распределения об щей радиоактивности, уровнями на копления радиоактивных элементов и характером их взаимосвязи. Практика показывает, что радиа ционная производная (мощность экс позиционной дозы) над и вокруг за лежей УВ варьирует в незначитель ном диапазоне по сравнению с фо новыми значениями. В свое время этот факт во многом обусловил ограничение применения радиогео химических методов. Появление со временной лабораторно-аналитической базы и измерительной аппара туры, новых типов детекторов и ме тодических приемов, позволяющих выявлять слабые изменения радио геохимического поля, возродило ин терес к применению радиогеохими ческих методов для прогнозирова ния и поисков месторождений не фти и газа. Комплекс радиогеохимическо го картирования включает термолю минесцентную, радиометрическую и гамма-спектрометрическую съемки по поверхности. Плотность измере ний выбирается согласно решае мым геологическим задачам, дета льности исследований, масштабу объекта. Методика термолюминесцент ной радиометрической съемки раз работана в Институте разведочной геофизики и геохимии (КНР)*. В ка честве измерительных элементов применяются поликристаллические термолюминесцентные дозиметры (ТЛД) на основе LiF, позволяющие фиксировать суммарную составляю щую радиоактивности (α, β, γ) и об ладающие высокой чувствительно стью. Применяемые для измерений ТЛД помещаются в водонепроницае мую упаковку. Для получения стати стически достоверных результатов число дозиметров на точке измере ний равно 10. Все дозиметры пред варительно калибруются по чувстви тельности. Термолюминесцентные дозиметры на точках измерения уста навливаются на глубину 0,5-0,7 м. Время экспозиции измерительных элементов в среднем составляет 15-30 сут. Гамма-спектрометрическая съем ка проводится с применением поле вых гамма-спектометров-концентрометров типа РКП-305М, РСП-101М. Измерения осуществляются в точ ках установки ТЛД с определением содержания К, U (по 226Ra), Th. Для статистической достоверности на каждой точке опробования произво дится троекратное измерение пара метров. Пункты исследований привязы ваются с помощью топографиче ских карт и JPS-приемника. Ведет ся необходимая геологическая до кументация. Полученные в результате ра диогеохимической съемки данные проходят многоцелевую статистиче скую обработку. Значения интенсив ности термолюминесценции градуи руются и нормализуются. Строятся карты дозовых вариаций поля ра диоактивности и распределения ра диоактивных элементов, но, как пра вило, эти карты носят вспомогатель ный характер. В качестве основных критери ев при выделении прогнозных уча стков нефтегазоносности использу ются: торий-урановое отношение (Th/U); показатель интенсивности пере распределения естественных радио нуклидов; интенсивность термолюминес ценции. Построение прогнозных схем нефтегазоносности осуществля ется по комплексному радиогеохи мическому показателю, рассчитыва емому по оригинальной методике. По степени перспективности нефте газоносности выделяются три типа участков: с высокими, средними и низкими перспективами нефтегазо носности. Результаты комплексного ра диогеохимического картирования показывают, что радиогеохимическое поле в пределах исследованных нефтегазоносных структур имеет довольно ярко выраженные специ фические особенности распределе ния анализируемых радиоэлемен тов и их интегрированного показате ля — интенсивности термолюминес ценции. Необходимо отметить, что поля анализируемых параметров каждого объекта при наличии ряда общих закономерностей в характе ре распределения радиогеохимиче ских показателей имеют и отличите льные особенности, что в каждом случае требует индивидуального подхода. Эти различия в значе ниях радиогеохимических показате лей вызваны как размерами и глуби ной залегания залежей, а соответственно, и степенью интенсивности эпигенетических преобразований пород надпродуктивного комплек са, так и литолого-ландшафтными особенностями территорий, текто ническим строением, гидродинами ческим режимом подземных вод и другими факторами. Поля концентраций радиоактив ных элементов над нефтегазовыми месторождениями характеризуются высокой степенью дифференциа ции в распределении К, Th, U и име ют более сложное строение, чем за их границами. В пределах исследованных пло щадей четко фиксируются оси, от носительно которых намечается ра диогеохимическая зональность. Учитывая довольно выдержанный литолого-фациальный состав под почвенных геологических образова ний, можно с большой долей уве ренности сказать, что строение ра диогеохимического поля на участке локализации УВ-залежей в первую очередь обусловлено особенностя ми глубинного строения (в том числе тектонического) и проявлен ностью эпигенетических процессов (прежде всего окислительно-восста новительного характера). Тем не ме нее анализ только моноэлементных карт не позволяет с высокой степе нью достоверности оконтуривать положение УВ-залежей. Более четко неоднородности строения радиогеохимического поля, вызванные влиянием УВ-зале жей, просматриваются при анализе основных компонентов комплексно го радиогеохимического показате ля — Th/U, интенсивности перерас пределения естественных радионук лидов и интенсивности термолюми несценции. Существование зон, характери зующихся аномальными значения ми Th/U, по всей видимости, связа но с резкими изменениями физи ко-химических параметров среды, произошедшими в результате эпиге нетического воздействия мигри рующих из залежи жидких и газооб разных компонентов. Изменение окислительно-восстановительных обстановок в свою очередь послужило причиной перераспределения урана. Выявленные зоны высокой ин тенсивности перераспределения ес тественных радионуклидов, про странственно совпадающие с поля ми аномальных значений Th/U, так же подтверждают существование геохимических барьеров и, очевид но, фиксируют структуры, вмещаю щие залежи УВ. Наиболее контрастно области проявления наложенных процес сов, связанных с воздействием неф тегазовых залежей, отражаются в по лях интенсивности термолюминес ценции. Необходимо отметить, что ли нейные размеры выделяемых ано малий в некоторых случаях превос ходят горизонтальные проекции за лежей. Это связано с концентра цией элементов-индикаторов в гори зонте опробования, определяемой интенсивностью окислительно-вос становительных реакций в зоне миг рации УВ. Учиты вая эпигенетическую природу ра диогеохимических аномалий, фор мирующихся над местами локализа ции УВ-залежей, можно говорить, что по значениям радиоактивной производной будут фиксироваться нефтегазоносные залежи любого типа (в том числе литологически и тектонически экранированные). Выполненные исследования по казали, что комплексное радиогеохимиче ское картирование с применением методов полевой термолюминесцент ной радиометрии и гамма-спектро метрии позволяет с высокой степенью вероятности выявлять нефтега зоносные структуры. Радиогеохимическое поле над нефтегазовыми месторождениями характеризуется высокой степенью неоднородности. Максимальные ва риации содержаний анализируемых радиоэлементов и значений комп лексных показателей в большинст ве случаев фиксируются в пределах ГВК, ГНК, ВНК и областях локализа ции основных запасов УВ. Анализ моноэлементных карт не позволяет четко выделять гра ницы зон влияния УВ-залежей. Для обнаружения участков скоплений УВ с максимальной вероятностью их выявления (> 0,7) целесообраз но применять комплексные радио геохимические показатели, учиты вающие поведение всех радиоэле ментов. При интерпретации результа тов необходимо учитывать различ ные особенности ландшафтов (в ча стности, условия заболоченности и др.). Наличие локальных вариаций значений содержаний элементов и интенсивности термолюминесцен ции, совпадающих с профилями ис следований, позволяет говорить о том, что в более крупном масштабе радиогеохимическое поле имеет более сложный характер. Локаль ные дифференциации значений различных показателей, на наш взгляд, вызваны неоднородностями строения залежи УВ и различной проницаемостью экранирующих по род. По-видимому, при проведении крупномасштабных работ 1:25 000 — 1:10000 возможен более локаль ный прогноз, более точное выделе ние ГВК, ГНК, ВНК и ориентировоч ное определение глубины залега ния залежей. Материалы радиогеохимиче ского картирования показывают, что благоприятные предпосылки для получения положительных результатов существуют и в вари анте аэрогаммасъемки. Лекция № 6 Тема: Роль, задачи и принципы интерпретации данных электроразведки. Электроразведка (точнее электромагнитная разведка) объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электрических и электромагнитных полей, существующих в Земле либо в силу естественных космических, атмосферных, физико-химических процессов, либо созданных искусственно. Используемые поля могут быть: установившимися, т.е. существующими свыше секунды (постоянными и переменными, гармоническими или квазигармоническими с частотой от миллигерц (1 мГц = 10-3 Гц) до петагерц (1 ПГц = 1015 Гц)); неустановившимися, импульсными с длительностью импульсов от микросекунд до секунд. С помощью разнообразной аппаратуры измеряют амплитудные и фазовые составляющие напряженности электрических и магнитных полей. Изменение глубинности электроразведки достигается изменением мощности источников, частоты и длительности возбуждения, а также зависит от способов создания поля. Способы создания поля могут быть гальваническими (ток вводится в Землю с помощью заземлений) или индукционными (ток пропускается в незаземленную петлю, рамку). Глубинностью можно управлять также геометрическим и частотным приемами. Сущность геометрического приема сводится к увеличению расстояния между источником поля и точками, где оно измеряется, что ведет к росту объема среды, вовлекаемого в исследование. Частотный принцип увеличения глубинности основан на скин-эффекте, т.е. прижимании поля к поверхности Земли, тем большем, чем выше частота гармонического поля или меньше время после создания импульсного поля. Наоборот, чем меньше частота, больше (период колебаний) или время (его называют временем диффузии, становления поля, или переходного процесса), тем больше глубинность разведки. Вследствие многообразия используемых полей, их частотно-временных спектров, электромагнитных свойств горных пород электроразведка отличается от других геофизических методов большим количеством методов (свыше 65). По физической природе их можно сгруппировать в методы естественного переменного электромагнитного поля, поляризационные (геоэлектрохимические), сопротивлений, индукционные низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, биогеофизические. По геометрии и строению изучаемых геологических разрезов методы электроразведки условно делятся на:
Электроразведка с той или иной эффективностью применяется для решения практически всех задач, при которых используются геофизические методы. В частности, с помощью естественных переменных полей солнечно-космического происхождения разведываются земные недра на глубинах до 500 км и ведется изучение таких геосфер, как осадочная толща, кристаллические породы, земная кора, верхняя мантия. Электромагнитные зондирования используются при глубинных и структурных исследованиях, поисках нефти и газа. Электромагнитные профилирования применяются при картировочно-поисковых съемках, поисках рудных и нерудных полезных ископаемых. Объемные методы применяются при разведке месторождений. Малоглубинные электромагнитные зондирования и профилирования используются при инженерных и экологических исследованиях. |