ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2014, № 4, с. 48-61
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ОЦЕНКА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ДИСТАНЦИОННОЙ ФЛЮИДОИНДЕКСАЦИИ И ПРИМЕРЫ
ЕГО ВЕРИФИКАЦИИ © 2014 г. Д. Б. Давыденко*, А. В. Клещенков
Институт аридных зон Южного научного центра РАН, Ростов-на-Дону *Е-шаП: davyd@ssc-ras.ru Поступила в редакцию 19.08.2013 г.
Изложены вопросы, связанные с общей характеристикой новой технологии математического преобразования спектрозональных космических снимков — методом дистанционной флюидоиндекса-ции (МДФ). Результатом применения МДФ являются карты аномалий индекса флюидонасыщения легкими углеводородами и соответственно флюидонасыщения тяжелыми углеводородами (раздельное прогнозирование). Разработано два модуля: МДФ-локальный (для прогнозирования залежей) и МДФ-зональный (прогнозирование зон нефтегазонакопления). Бурением результаты МДФ не заверялись. Приведены результаты различных подходов к верификации новой технологии прогнозирования нефтегазоперспективных объектов (сопоставление аномалий индекса флюидонасы-щения с ранее выявленными месторождениями углеводородов, с результатами испытаний в поисково-разведочных скважинах, с данными заверки этих аномалий газогеохимическими исследованиями). По результатам проведенного анализа сделан вывод, что достоверность локального прогноза составляет не менее 70%. Этот метод в комплексе с сейсморазведочными работами будет способствовать существенному повышению достоверности прогнозирования залежей углеводородов. МДФ-зональный может оказаться достаточно эффективным для анализа перспектив нефтега-зоносности слабо изученных регионов.
Ключевые слова: углеводородные флюиды, дистанционное зондирование, залежи углеводородов, прогноз нефтегазоносности, нефть, газ
Б01: 10.7868/80205961414040022
ВВЕДЕНИЕ
Метод дистанционной флюидоиндексации (МДФ) ориентирован на обнаружение оптико-геохимического эффекта, обусловленного повышенным содержанием флюидов углеводорода (УВ) в пограничном слое литосфера (гидросфера)—атмосфера (Давыденко, 2011а, 2011б). Основным элементом МДФ является комплекс математических преобразований спектрозональных космических снимков земной поверхности. Практикуемые в настоящее время методы прогнозирования нефтегазоперспективных объектов по космическим снимкам ориентированы на выделение контуров искомых объектов с использованием тех или иных критериев (довольно часто — визуальных). В случае применения МДФ по всей изучаемой площади рассчитывается параметр, пропорциональный количеству УВ, накопившихся в пограничном слое литосферы. Аномалии этого параметра рассматриваются как проекции на дневную поверхность залежей УВ. Начиная с 2004 г., осуществлялась апробация МДФ в различных геологических и ландшафтных условиях. Основные положения метода и полученные оценки его достоверности рассматриваются ниже.
ПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МЕТОДА
Основным фактором, определяющим возможность поиска залежей УВ и прогнозирования зон нефтегазового накопления по материалам космических съемок, является субвертикальная миграция из залежей углеводородных флюидов к земной поверхности. В результате указанного процесса происходят формирование в припочвенном слое аномальных содержаний метана, его гомологов, а также возникновение вторичных геохимических аномалий. Существование вертикальной миграции флюидов УВ из залежи и возможность использования указанных процессов в качестве "прямых" признаков нефтегазоносности недр впервые было доказано работами В.А. Соколова (Соколов, 1933).
Последующие исследователи активно развивали это перспективное направление (Schumacher, 1996; Зорькин и др., 2000). Вторичные литохими-ческие, гидрохимические, минералогические, микробиологические, а также геофизические изменения в надпродуктивном интервале разреза объединяем под общим названием углеводоро-допродуцируемые аномалии (УВ-продуцируемые аномалии). Эти аномалии сформированы в первую
очередь высокими надфоновыми концентрациями метана, его гомологов, полями повышенного скопления углеводородокисляющих микроорганизмов, а также повышенным содержанием ряда химических элементов. Кроме того, периферийная часть аномалии обычно характеризуется повышенными концентрациями двуокиси углерода и водорода и осаждением радиоактивных минералов на краевом геохимическом барьере. Одна из разновидностей углеводородопродуцируемых аномалий (УВПА) — характерные изменения отражательной способности растительности и почв над залежью УВ (Аэрокосмические методы..., 2000, Зорькин и др., 2000). Хотя возникшие различия не воспринимаются человеческим глазом, они отображаются на спектрозональных космических снимках своеобразным сочетанием аномальных значений яркости изображения в определенных зонах спектра электромагнитных колебаний. Эта индикация УВПА аномальными значениями яркости и является физической предпосылкой поиска залежей УВ по спектрозо-нальным космическим снимкам.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА ДИСТАНЦИОННОЙ ФЛЮИДОИНДЕКСАЦИИ
Попытки использовать аэро-, а позже и космо-снимки для поисков месторождений УВ предпринимаются достаточно давно, и они описаны в многочисленных публикациях (обобщение этих исследований в определенной мере выполнено в работе (Аэрокосмические методы, 2000)). Дешифрирование аэроснимков, а также и космоснимков в начальный период фактически полностью базировалось на визуальном анализе структуры изображения — так называемый геоиндикационный метод (Аэрокосмические методы., 2000; Трифонов, 2010; Горный, 2012). В целом это направление исследований безусловно сыграло свою положительную роль, однако задача выявление литологических, стратиграфических и комбинированных типов ловушек была достаточно сложной для подобной технологии дешифрирования.
Появление спектрозональных космоснимков в средине 70-х годов прошлого века способствовало поиску способов количественных преобразований получаемой многофакторной информации (интенсивность фототона каждой зоны спектра рассматривается как отдельный фактор). Основная проблема, препятствующая решению этой задачи, связана с тем, что изображение ландшафта на снимках нередко выступает интенсивной помехой, маскирующей аномалии, обусловленные искомыми геологическими объектами. Особенно это характерно для регионов с активным землепользованием, что достаточно часто встречается на юге России. Для гашения ландшафтных помех и надежного выделения аномалий от геологических объектов необходима технология
преобразования данных космической съемки. Многофакторность получаемых материалов как раз и обеспечивает потенциальную возможность выполнения подобных преобразований.
Одним из первых вариантов методики поиска залежей УВ по многозональным космическим снимкам, видимо, являются исследования, выполненные в середине 80-х годов прошлого века сотрудниками Минской лаборатории аэрометодов (МЛАМ) под руководством О.И. Карасева и Д.Г. Балабаева (Карасев, Балабаев, 1986). Трансформации спектрозональных изображений Landsat-4 осуществлялись этими исследователями с использованием оптико-электронных преобразований. Для гашения ландшафтных помех ими применялась процедура вычитания изображений, полученных в соседних зонах спектра. На большей части полученного трансформированного изображения преобладали помехи, сопоставимые по интенсивности с аномалией над залежью (рис. 1). Однако сам факт привлечения совершенно новой технологии для решения задачи локального прогнозирования безусловно представлял значительный интерес. Метод дистанционной флюидоиндексации фактически является результатом усовершенствования и дальнейшего развития идей, которыми руководствовались специалисты МЛАМ. Рассмотрим на небольшом примере концептуальную схему преобразования изображений земной поверхности, применяемую для вычисления индекса флюидонасы-щения легкими углеводородами (ИФЛ).
Базовыми положениями использования спек-трозональных космоснимков для поиска залежей УВ явились результаты наземных спектрометрических работ, в ходе которых изучалась отражательная способность листьев растительности, отобранной в контурах месторождений УВ и за их пределами. Судя по полученным данным, наиболее контрастные изменения отражательной способности растительности под воздействием флюидов УВ наблюдаются для всей "зеленой" части спектра. Анализируемый параметр здесь может увеличиться в 1.25 раз под воздействием метана и в 2.5 раза — под воздействием этана. Подобное увеличение коэффициента отражения (с несколько меньшей амплитудой) установлено также для ближней ИК-зоны.
Опираясь на изложенные выше факты, а также учитывая то обстоятельство, что в соседних зонах спектра фототон изображений компоненты ландшафта практически изменяются линейно (нелинейные изменения обусловлены воздействием УВ-продуцируемых аномалий), можно сформировать две следующих зависимости:
ИФЛ1 = В20 - В10,
ИФЛ2 = В40 - В30,
где: ИФЛ1 — один из вариантов оценки индекса флюидонасыщения легкими УВ, ИФЛ2 — другой вариант оценки ИФЛ (отличия этих вариантов обусловлены изменениями уровней фототона ком-
Рис. 1. Результаты оптикоэлектронных преобразований спектрозонального снимка на аналоговом преобразователе (МЛАМ, 1986 г.): 1 — граница рабочей части трансформированного снимка (А — площадь снимка со значительной величиной помех, Б — центральная часть трансформированного изображения, где обеспечена минимизация помех); 2 — газовые месторождения; 3 — прогнозируемая залежь, приведенная в качестве примера возможностей метода.
понент, используемых в уравнениях); В10...В40 — принятые в документации Landsat-7 обозначения спектральных зон от голубой до ближней ИК.
Составленные уравнения обеспечивают (в простейших случаях) увеличение значений ИФЛ в пределах УВ-продуцируемых аномалий (В20 и В40 > В10 и В30) и минимизацию значений индекса флюидонасыщения вне контура залежи.
Для того чтобы ИФЛ1 и ИФЛ2 стали сопоставимыми, необходимо использовать возможности регрессионного анализа, предварительно создав для этого эталонные массивы на основе хорошо изученных месторождений и пустых площадей. По результатам регрессионного анализа ур
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.