image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 10 2017

Геология

01.10.2017 10:00 Выявление дизъюнктивных нарушений комплексом геологических и геофизических методов с целью поиска ловушек нефти и газа
Большинство месторождений Самарской обл. приурочено к структурам 3-го и 4-го порядков, генетически связанным с пликативной и дизъюнктивной тектоникой. На крупных тектонических валах Самарской обл. содержится более 75 % начальных извлекаемых запасов нефти промышленных категорий. Приуроченность открытых залежей нефти к дизъюнктивным нарушениям является важным поисковым критерием для планирования геологоразведочных работ и выявления новых месторождений. Дизъюнктивные нарушения также играют значимую роль в формировании и сохранности месторождений углеводородного сырья. Местоположение залежей нефти и газа прямо или косвенно определяется структурными условиями разрывных нарушений, усиливающих трещиноватость пород, что способствует повышению их коллекторских свойств. Кроме того, наряду со складчатыми деформациями разрывные нарушения создают различного рода структурные ловушки для залежей нефти. В то же время новейшие разрывы, разрушая покрышки и создавая высокопроницаемые зоны, могут привести к истощению месторождений вплоть до исчезновения. Отсюда следует важность выявления, изучения и прогнозирования развития деформаций. В статье рассмотрены различные методы выявления разрывных нарушений в целях уточнения геолого-тектонического строения районов развития валов, образованных вследствие движения блоков фундамента вдоль поверхностей дизъюнктивных нарушений. Самые явные и высокоамплитудные разломы хорошо выявляются и трассируются с помощью данных, полученных в ходе проведения глубокого бурения, геоморфологического анализа аэрокосмоснимков, грави-, магнито- и сейсморазведочных работ. Однако выявление малоамплитудных разломов (менее 15 м в длину), а также сдвиговых нарушений остается непростой задачей, для решения которой недостаточно применить только один метод. Решить такую задачу можно путем комплексирования данных различных исследований и анализа результатов структурного и глубокого бурения. Авторы статьи предприняли попытку систематизировать накопленные на сегодняшний день данные и представления о тектоническом строении Самарского региона на примере Жигулевско-Самаркинской системы дислокаций. Обнаружение и трассировку выступов фундамента, валов и валообразных зон, напрямую связанных с разрывными нарушениями, авторы считают главной задачей для выявления новых зон нефтегазонакопления.
Ключевые слова: разломы, Жигулевско-Самаркинская система дислокаций, тектонические валы, комплексирование.
Ссылка для цитирования: Лавров И.В., Папухин С.П., Манасян А.Э., Середа И.А., Летичевский А.Е. Выявление дизъюнктивных нарушений комплексом геологических и геофизических методов с целью поиска ловушек нефти и газа // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 10. С. 38–45.
Открыть PDF


МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ

Для определения и трассировки разрывных нарушений можно использовать различные геологические и геофизические методы, из числа которых на сегодняшний день наиболее надежными являются результаты глубокого бурения скважин, сейсморазведка 3D, а также детальная корреляция скважин по данным геофизических исследований скважин (ГИС). При этом у всех методов определения разрывных нарушений есть свои преимущества и недостатки. К примеру, проводя корреляции по скважинам, расположенным на значительном расстоянии друг от друга, можно некорректно интерпретировать структурный план поверхности и не установить имеющийся разлом.
В то же время современная разрешающая способность сейсморазведки (около 15 м) не позволяет выявить малоамплитудное или сдвиговое разрывное нарушение. Таким образом, на сегодняшний день нет единого способа надежного выявления дизъюнктивных нарушений. Поэтому для этих целей необходимо применять метод комплексирования данных по результатам исследований геоморфологии, состава фундамента, грави-, магнито- и сейсморазведки с привлечением данных структурного и глубокого бурения. 

1.png

Материалы бурения скважин

По материалам бурения скважин повторение разреза, установленное по керну и промыслово-геофизическим материалам, является прямым признаком наличия взброса. На рис. 1 представлен Жигулевский взброс, установленный по повторению горизонтов осадочного чехла, зафиксированному в структурных и глубоких скважинах на Карлово-Сытовском месторождении Самарской обл.

Флексуры в горизонтах осадочной толщи являются отражением разрывных нарушений кристаллического фундамента. Присутствие интрузивных пород в осадочных отложениях рифея и девона также является косвенным признаком наличия разрывного нарушения, послужившего каналом для излияния магмы. Косвенным признаком присутствия разрывного нарушения является резкое, скачкообразное изменение абсолютной глубины поверхности кристаллического фундамента на небольших расстояниях (первые сотни метров), установленное по данным бурения скважин.

Различные абсолютные отметки водонефтяного контакта (ВНК) на отдельных участках единой залежи свидетельствуют о разобщенности продуктивных пластов и их приуроченности к различным блокам, разделенным разломами.

Наблюдаемое по керну скважин или установленное по каротажной диаграмме внезапное выпадение из разреза, согласно отложениям, отдельных горизонтов или их частей является прямым признаком разрывного нарушения – сброса. Зоны тектонического дробления, катаклаза, милонитизации, повышенной трещиноватости, зеркал скольжения, установленные по керну, являются прямыми признаками присутствия разрывного нарушения. Установленное по материалам бурения двух соседних скважин близкое расположение разнородных пород кристаллического фундамента, принадлежащих к разным петрографическим комплексам, является косвенным признаком разрывного нарушения, разделяющего два тектонических блока (рис. 2). 

1_1.png

Геоморфологический анализ

В основе геоморфологического анализа лежит допущение об унаследованности структур палеорельефа с современным структурным планом земной поверхности. К примеру, в областях платформенного типа русла крупных рек часто проходят вдоль древних глубинных разломов. Это повсеместно распространено на территории Самарской обл. Кроме того, поверхностными индикаторами разлома являются различные карстопроявления (пещеры, воронки и т. д.). Существует целый комплекс ландшафтных индикаторов, по которым выявляются и трассируются разрывные нарушения. Однако все эти признаки являются косвенными, и анализ проводится по топографическим картам и аэрофотоснимкам. Нарушения выделяются по линейным уступам останцовых форм рельефа, коленообразным изгибам водотоков
(рис. 3), контрастному фототону линейных участков водотоков. 

Геологическое картирование

Выделение разрывного нарушения, выходящего на дневную поверхность, представляет собой нетривиальную задачу при геологическом картировании. Контакт разновозрастных отложений –
главный и безусловный признак разрывного нарушения. Отложения более древнего возраста слагают приподнятый блок, а более молодые – опущенный. Однако для относительного определения блока, являющегося активным, и определения типа разрывного нарушения (сброса или взброса) необходимо привлечение дополнительной информации в целях уточнения направления поверхности сместителя. При геологическом картировании можно определить положение разлома сдвиговой природы путем сравнения элементов залегания геологических поверхностей одновозрастных отложений.

На рис. 4 представлен фрагмент геологической карты доплиоценовых отложений, на котором разрывное нарушение трассировано по тектоническому контакту разновозрастных отложений палеозоя и мезозоя. 

1_1_1.png

Гравиметрическая съемка

Один из самых древних геофизических методов выделения дизъюнктивных нарушений, практически не изменивший своего принципа и технологии проведения съемки, основан на изучении распределения силы тяжести на поверхности Земли. В первую очередь он используется для тектонического районирования, выделения и трассирования разрывных нарушений. Для геологической интерпретации используются аномалии в редукции Буге, исправленные с учетом влияния рельефа, высоты пункта наблюдения и притяжения промежуточных масс [5]. Платформенные территории характеризуются наличием локальных аномалий различного знака с интенсивностью, резко превышающей несколько десятков мГал (миллигал, или 10–5 м/с2). На характер гравитационных аномалий влияют следующие геологические факторы:

  • структура и состав осадочной толщи;

  • рельеф поверхности кристаллического фундамента;

  • структура и состав кристаллического фундамента;

  • глубинная структура земной коры.

Глубокие впадины платформы (авлакогены) характеризуются отрицательными аномалиями, отражающими рельеф фундамента. На участках с неглубоким залеганием кристаллического фундамента основными факторами, обусловливающими характер аномалий, являются внутренняя структура и петрографический состав фундамента. Разрывные нарушения в гравитационном поле создают аномалии, известные под названием «гравитационная ступень», и выражаются линейными зонами высоких градиентов (рис. 5). 

1_1_2.png

Магнитометрическая съемка

В основе магнитометрического метода исследований лежит использование изменений магнитного поля вследствие неодинаковой намагниченности различных горных пород для решения геологических задач: тектонического районирования, выявления и трассирования разрывных нарушений и др. Участки, где имеются отличия наблюдаемого магнитного поля от нормального, называются аномалиями и подразделяются на региональные и локальные (рис. 6) [7].

Кислые породы и осадочные отложения отображаются в виде отрицательных аномалий, основные изверженные породы – в виде положительных. Зоны разломов на картах аномального магнитного поля отмечаются различно. Линейно вытянутые положительные аномалии всегда дают повод для предположений о наличии разлома, если есть основание считать аномалии связанными с породами магматического генезиса. Каналом для проникновения магматических пород являлись трещины разлома, отмечаемые осевыми линиями аномалий. В случае если по разрывному нарушению контактируют различные по магнитным свойствам породы, положение разломов определяется переходом одного типа магнитного поля к другому. Основные признаки для выделения и трассирования разрывных нарушений:

  • узкие зоны линейных аномалий магнитного поля или цепочка интенсивных аномалий значительной протяженности;

  • смещение линейно-вытянутых аномалий в плане;

  • зоны высоких градиентов магнитного поля;

  • смена направлений в морфологии магнитного поля;

  • наличие участков со специфической характеристикой магнитного поля.

 1_1_3.png

Сейсморазведка

Выделение тектонических нарушений в кристаллическом фундаменте и осадочном чехле проводится по временным сейсмическим разрезам с использованием ряда диагностических признаков, в числе которых:

  • скачкообразное смещение осей синфазности (рис. 7);

  • изменение динамики отражений, рисунка сейсмической записи по латерали;

  • появление дифрагированных волн и петель возврата.

Надежность выделения разрывного нарушения возрастает, если оно проявляется на нескольких временных разрезах и относительно линейно прослеживается в пространстве. В благоприятных условиях по временным разрезам можно прогнозировать тип, параметры нарушения (амплитуду вертикального смещения, ширину зоны нарушения, положение плоскости сместителя и т. д.)
и время его формирования.

Амплитуды дизъюнктивных нарушений в поверхности архейского кристаллического фундамента и палеозойских отложений составляют десятки и первые сотни метров. Как правило, вверх по разрезу амплитуды нарушений убывают вплоть до его проявления в виде флексуры и полного затухания, в связи с чем сейсморазведка не может зарегистрировать малоамплитудное нарушение или сдвиговую деформацию сплошности пород. Выделение разрывных нарушений более надежно, когда имеется надежная стратиграфическая привязка к скважинным данным [9]. 

1_1_4.png

КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ МЕТОДОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УСПЕШНОСТИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Материалы сейсморазведочных работ последних лет показывают, что тектонические валы имеют более сложное строение, чем представлялось ранее. Примером могут служить Мухановский, Дмитриевский и другие валы, расположенные в Самарской области, которые практически под прямым углом рассечены девонскими грабенообразными прогибами (ДГП). В дополнение к этому многие валы характеризуются многорядным строением, так как
осложняющие их локальные поднятия располагаются параллельно друг другу (эшелонированно). Одни поднятия примыкают к крутым крыльям валов, другие же находятся на некотором расстоянии от них. В результате образуются линейные системы, состоящие из рядов локальных поднятий, вытянутых в направлении простирания валов. Так, южнее Мухановского вала расположены Северо-Дмитриевское, Южно-Черновское, Крестовое и другие локальные поднятия, вытянутые в широтном направлении и образующие южную ветвь этого вала (рис. 8).

Многорядное строение тектонических валов обусловлено многими факторами, и прежде всего особенностями палеогеологического развития региона в целом. Территория Самарской обл. в раннем протерозое подверглась континентальному рифтогенезу. Рифтовые зоны формировались под воздействием сил растяжения, направленных примерно перпендикулярно их простиранию. Горизонтальные движения в зонах растяжения привели к образованию линейных систем дизъюнктивных нарушений сбросового типа. По этим разломам блоки фундамента ступенчато погружались к осевым частям рифтов, которые затем были заполнены протерозойскими отложениями. С рифтами тесно связано образование авлакогенов, которые, как и рифты, ограничены и рассечены долгоживущими глубинными разломами, часто проникающими в мантию. Рифты и авлакогены характеризуются высокой мобильностью, что сказывается на особенностях палеогеологического развития структур различных порядков.

К зонам развития протерозойских отложений приурочены многие тектонические валы. Так, в пределах Серноводско-Абдулинского авлакогена расположены валы Сокско-Шешминской системы, а в пределах Зольненско-Неприковской рифтовой зоны – валы Жигулевско-Самаркинской системы. Совпадение связано с тем, что эти валы образовались в результате дифференцированного перемещения блоков фундамента по разломам и должны располагаться в тектонически активных зонах [4]. На подробном рассмотрении Зольненско-Неприковской рифтовой зоны мы и остановимся.

Тектонические валы представляют собой линейные асимметричные складки, осложненные локальными поднятиями. Почти все они являются приразломными структурами, поскольку их северные крутые флексурообразные крылья в фундаменте, а многие и в осадочном чехле переходят в дизъюнктивные нарушения взбросового типа. Так как валы Жигулевско-Самаркинской системы сформировались над глубинными разломами Жигулевско-Неприковской рифтовой зоны, их можно считать надрифтовыми инверсионными структурами. Структуры такого типа являются наиболее благоприятными для нефтегазонакопления. Так, к примеру, к собственно Жигулевскому разлому и его предполагаемому продолжению в центральной и западной частях Самарской обл. приурочены такие месторождения, как Яблоневый овраг, Жигулевское, Зольненское, Красноярское, Белозерско-Чубовское, и ряд других.

1_1_5.png

Проведение полномасштабных геологоразведочных работ на рассматриваемой территории началось с 1920-х гг., однако по сей день не осуществлена площадная сейсморазведочная съемка [1], а представления о строении территории в большей части основаны на данных гравиразведки, глубокого и структурного бурения. По материалам гравиразведки, проводившейся на Красноярской и Белозерской площадях в 1939 г., отмечались признаки разрывного нарушения, проходящего юго-восточнее с. Красный Яр, через Сырейский гравитационный максимум. Также по результатам структурного бурения установлено наличие двух параллельных складок восточно-юго-восточного простирания – продолжение Жигулевского вала и его северного ответвления [2]. Позднее, в 1950-х гг., ввиду открытия крупных месторождений и необходимости скорейшего их ввода в разработку данному факту не было уделено должного внимания, и геологоразведка здесь не проводилась.

На сегодняшний день территория от Волго-Сокского до Криволукского месторождения совсем не освещена сейсмикой и практически не разведана глубоким бурением. В этом районе расположено одно из крупнейших в России месторождений самородной серы – Водинское. С учетом приуроченности крупных серных залежей к положительным складчатым структурам, сопряженным с разломами, мы имеем еще одно косвенное доказательство близости разрывного нарушения. В ходе собственных геологических изысканий в карьерах Водинского месторождения мы неоднократно отмечали наличие сильно трещиноватых битуминозных известняков, обилие жеод, заполненных битумом (рис. 9), а также многочисленные субвертикальные трещины в карбонатных отложениях, залеченные кальцитом и местами темноокрашенные вследствие эпигенетических процессов, связанных с миграцией углеводородов.

1_1_6.png

Одним из самых явных индикаторов активных тектонических процессов и близости разлома является минерал целестин, также найденный нами на стенках Водинского карьера. Гидротермальный по происхождению сульфат стронция, встреченный нами в виде псевдоморфоз по гипсу и кальциту, является следствием глубинных восходящих термальных потоков, каналом для которых и являлся глубинный разлом, или разломная зона (рис. 10).

1_1_7.png

Если принять во внимание результаты структурного бурения, указывающего на ступенеобразное строение рассматриваемого участка [2], а также провести геоморфологический анализ территории, то становится ясно, что Жигулевский разлом берет свое продолжение южнее Красноярского месторождения, проходит через Криволукское месторождение далее на запад, к границе с Оренбургской обл., в то время как установленный по материалам глубокого бурения разлом, проходящий севернее Красноярской и Белозерской площадей, является кулисообразным ответвлением основного Жигулевского разлома (рис. 11).

1_1_9.png

В связи с этим наше повышенное внимание привлек Водинско-Криволукский вал, по более ранним представлениям считавшийся пликативным. По результатам анализа и комплексирования всей имеющейся геолого-геофизической информации авторы установили, что он все же является дизъюнктивным. Его положение на приподнятом тектоническом блоке и приуроченность к крупному разрывному нарушению, а также априорные знания о преобладающем направлении тектонических движений (с юго-юго-востока на север-северо-запад) в альпийскую эпоху складчатости создают серьезные предпосылки к формированию здесь ловушек нефти и газа, а соответственно, к открытию новых месторождений в данном районе. 

1_1_8.png

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках данной работы были рассмотрены различные методы и подходы к выявлению дизъюнктивных нарушений с привлечением самой разнообразной геологической и геофизической информации. Авторы установили, что одного метода, который однозначно и с высокой точностью может выявить разрывные нарушения различных видов, не существует, а для получения наиболее полного представления о морфологии и генезисе разрывных нарушений необходим комплексный подход. Самое главное – отмечено новое перспективное направление для проведения поисковых работ, основанное на выявлении и трассировке разрывных нарушений. Предполагается, что сам подход к комплексированию уже имеющейся геолого-геофизической информации о строении региона в связке с историей тектонического развития и приверженность направления геологоразведочных работ к дизъюнктивным структурам позволят в будущем снизить риски проведения дорогостоящих сейсморазведочных работ на неперспективных площадях, увеличить процент успешности поисково-разведочного бурения и будут в значительной мере способствовать быстрому темпу восполнения запасов нефти и газа и, соответственно, открытию новых мелких и мельчайших по запасам месторождений нефти и газа не только в пределах Самарской обл. и Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (НГП), но и в других НГП, в которых преобладающую роль в формировании месторождений играет тектонический фактор.



← Назад к списку


im - научные статьи.