УДК 550.837
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ В РАЙОНЕ СВЕРХГЛУБОКИХ СКВАЖИН ЯНАО В ПОЛЯХ ЕСТЕСТВЕННЫХ И КОНТРОЛИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
© 2013 г. А. А. Жамалетдинов1,2,3, М. С. Петрищев1, А. Н. Шевцов2, В. В. Колобов3, В. Н. Селиванов3, М. Б. Баранник3, Е. Д. Терещенко4, В. Ф. Григорьев4, П. А. Сергушин1, Е. А. Копытенко1, 5, М. А. Бируля5, А. А. Скороходов1, О. А. Есипко6, Р. В. Дамаскин7
1Санкт-Петербургский филиал ФГБУнауки Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, г. Санкт-Петербург 2 ФГБУ науки Геологический институт Кольского научного центра РАН, г. Апатиты 3 Центр физико-технических проблем энергетики Севера ФГБУ науки Кольского научного центра РАН, г. Апатиты 4 ФГБУ науки Полярный геофизический институт Кольского научного центра РАН, г. Мурманск
5 ООО "ВЕГА", г. Санкт-Петербург 6ОАОНПЦ "Недра", г. Ярославль 7Ямало-Ненецкое предприятие магистральных электрических сетей (ПМЭС) — филиала ОАО ФСК ЕС Западной Сибири Поступила в редакцию 01.02.2012 г.
В районе сверхглубоких скважин СГ-6 (Тюменская) и СГ-7 (Ен-Яхинская), расположенных на территории Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО), выполнены электромагнитные зондирования в полях естественных (МТЗ-АМТЗ) и мощных контролируемых источников. Зондирования с контролируемыми источниками выполнялись с применением промышленной линии электропередачи ВЛ 220 кВ "Уренгой-Пангоды" протяженностью 114 км и антенны сверхнизкочастотного (СНЧ) излучения "Зевс", расположенной на удалении 2000 км от пунктов регистрации сигналов. При зондированиях с ЛЭП "Урен-гой-Пангоды" в качестве источников тока использовался генератор "Энергия-2" мощностью до 200 кВт и портативный генератор "Энергия-3" мощностью 2 кВт, разработанные и изготовленные для этой цели в Кольском научном центре РАН. Зондирования с генератором "Энергия-3" выполнялись в диапазоне частот 0.38—175 Гц. Внешний генератор подключался к ЛЭП по согласованию с диспетчерской службой Ямало-Ненецкого предприятия магистральных электрических сетей (ПМЭС) — филиала ОАО ФСК ЕС Западной Сибири. Подключение выполнялось по схеме "провод—земля" в период проведения профилактических ремонтных работ на ЛЭП в ночное время. Наилучшее качество сигналов получено в районе сверхглубокой скважины СГ-7 (Ен-Яхинской), где наблюдается наиболее низкий уровень индустриальных помех. Результаты решения обратной задачи по данным зондирований с применением ЛЭП и с СНЧ антенной "Зевс" полностью согласуются между собой и с данными электрического каротажа. Данные МТЗ-АМТЗ дают дополнительную информацию о глубинном разрезе в низкочастотном диапазоне (ниже 1 Гц). В разрезе СГ-6 и СГ-7 установлены проводящие слои на глубинах 0.15—0.3 км и 1—1.5 км, связываемые с изменениями литологического состава, пористости и флюидонасыщенности горных пород. На глубине порядка 7 км выявлена кровля плохопроводящих пород пермо-триасового комплекса траппов. По результатам МТ зондирования в наиболее низкочастотном диапазоне (часовые вариации и ниже), с учетом данных обсерватории Новосибирска, получено распределение удельного электрического сопротивления до глубин порядка 800 км, что может служить дополнительной информацией при расчете температурного и реологического режима литосферы и верхней мантии Западной Сибири. Результаты выполненных исследований показывают перспективность применения комплексных электромагнитных зондирований с естественными и мощными контролируемыми источниками для изучения глубинного строения литосферы и для прослеживания на глубине газо-нефтеперспективых горизонтов в осадочном чехле ЗападноСибирской платформы на территории ЯНАО.
БО1: 10.7868/8000233371305013Х
ВВЕДЕНИЕ
Электроразведка, наряду с сейсморазведкой обладает значительными потенциальными возможностями при поисках глубоко залегающих
полезных ископаемых. Электропроводность позволяет судить о вещественном составе, температуре и флюидном режиме земных недр. Параметр электропроводности может нести также косвенную информацию о пористости и структурной
99
7*
организации токопроводящих каналов на глубине, о наличии зон частичного плавления и о реологических свойствах литосферы. Большое количество информативных признаков, наряду с широким диапазоном изменения величины удельного электрического сопротивления является достоинством и одновременно недостатком электроразведки, поскольку увеличивает неоднозначность решения обратной задачи. Существенным ограничением разрешающей способности глубинной электроразведки является диффузионная природа сигналов, ограниченных рамками квазистационарного приближения. Одним из путей повышения ее достоверности является увеличение точности определения функции отклика среды.
В этом отношении особый интерес представляют зондирования с мощными контролируемыми источниками, обозначим их С8ЕМ8, выполняемые в комплексе с магнитотеллурическими зондированиями (МТЗ). Главным достоинством С8ЕМ8 является то, что положение и конфигурация источника точно известны и может быть выбран оптимальный частотный диапазон зондирования. Современные мощные генераторные устройства [Велихов и др., 1994; Терещенко и др., 2008; Баран-ник и др., 2009] и компьютеризированные цифровые измерительные системы [Ингеров, 2011; Колобов и др., 2011; Коруепко й а1., 2010] позволяют накапливать и уверенно регистрировать полезный сигнал на фоне интенсивных промышленных помех.
Однако отмеченные достоинства С8ЕМ8 снижаются такими их недостатками как высокая стоимость работ, связанная с необходимостью использования дорогостоящих генераторных устройств и питающих линий, повышенные требования к методике обработки и интерпретации результатов и ряд других [Жамалетдинов, 2012]. С учетом изложенного неудивительно, что практически всю область интересов глубинной геоэлектрики захватили методы магнитотеллурического и аудиомаг-нитотеллурического зондирования (МТЗ-АМТЗ) [Бердичевский, 1968]. Зондирования с мощными контролируемыми источниками стали редким исключением. Тем не менее, быстрое развитие компьютерных технологий и разработка новых подходов в теории электромагнитных зондирований, наряду с совершенствованием аппаратурной базы позволяют успешно бороться с проблемами практического применения как магнитотеллури-ческих зондирований, так и зондирований с мощными контролируемыми источниками. Поэтому параллельное развитие этих двух направлений, конкурирующих и взаимно дополняющих друг друга, является важным условием достижения успешных результатов. В настоящей работе представлен первый опыт проведения таких исследований, выполненных в Ямало-Ненецком автономном округе в районе сверхглубоких скважин
СГ-6 и СГ-7. Работа выполнялась в 2011 и 2012 годах Кольским Научным центром РАН с участием СПбФ ИЗМИРАН и ООО "ВЕГА" при содействии администрации ЯНАО и Ямало-Ненецкого предприятия магистральных электрических сетей (ПМЭС) - филиала ОАО ФСК ЕС Западной Сибири.
ОПИСАНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Район исследований показан на рис. 1а, где приведено положение высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП) "Уренгой-Пангоды" и штрих-пунктирными контурами 1 и 2 отмечены районы, доступные для электромагнитного зондирования при подключении к ВЛ "Уренгой-Пангоды" генератора "Энергия-2" мощностью до 200 кВт (контур 1) и портативного генератора "Энергия-3" мощностью 2 кВт (контур 2). На рис. 1а отмечено также положение сверхглубоких скважин СГ-6 (Тюменская) и СГ-7 (Ен-Яхинская) и выделены основные газо-перспективные участки на территории ЯНАО. Справа, на рис. 1б показано положение точек зондирования с естественными и контролируемыми источниками на удалениях от 25 до 110 км относительно ВЛ "Уренгой-Пангоды" и в поле СНЧ-антенны "Зевс".
Скважина СГ-6 (забой на глубине 7502 м) находится в 60 км к востоку от гигантского НижнеУренгойского месторождения газа, в области положительных потенциальных (гравитационных) полей [Мегеря и др., 2012]. Месторождение приурочено к Уренгойскому валу, установленному по данным электроразведки методом магнитовариа-ционного профилирования в начале 60-х годов [Бердичевский, 1968]. Скважина СГ-6 вскрыла наиболее полный разрез раннеюрских и пермо-триасовых отложений. Однако, не достигла палеозойского фундамента, что не позволило оценить его газо-нефтеперспективность. Бурение СГ-6 по техническим причинам завершено в 1994 году [Есипко и др., 2000].
Скважина СГ-7 забурена в 2000 году на месторождении Большой Уренгой, на Песцовом валу в 160 км к северо-западу от СГ-6, в зоне отрицательных гравитационных полей. На ней достигнута рекордная для осадочных бассейнов России глубина 8250 м. На глубине 6920 м скважина вошла в щелочные кайнотипные эффузивы (базальты) пермо-триасовой трапповой формации, аналогичные траппам Сибирской платформы [Горбачев и др., 2007; Хахаев и др., 2008]. В скважине СГ-6 базальты трапповой формации встречены на несколько меньшей глубине 6500 м. На рис. 2 приведены результаты электрического каротажа (обозначены кружком 1), осредненная кривая пористости горных пород по керну скважины (обозначена кружком 2). В правых частях рис. 2а и 2б
Рис. 1. Схема района работ:
(а) — расчетные контуры районов, доступных для глубинного зондирования при подключении к ЛЭП "Уренгой-Пан-годы" генератора "Энергия-2" (1) и генератора "Энергия-3" (2). Темными пятнами обозначены газо-перспективные области; (б) — положение пунктов зондирования в поле ЛЭП "Уренгой-Пангоды" с генератором "Энергия-3" (1—8) и положение сверхглубоких скважин СГ-6 и СГ-7. Точки 9 и 10 — пункты АМТ-МТЗ.
приведены сводные колонки геологических разрезов по обеим скважинам.
Проведем описание геологического разреза и данных каротажа на примере скважины СГ-6 [Есипко и др., 2000]. Описание СГ-6 может быть отнесено также и к скважине СГ-7 [Горбачев и др., 2007] вследствие сходства их геологических разрезов и параметров каротажных данных (рис. 2), несмотря на значительное расстояние между ними (160 км). В целом разрез обеих скважин делится на осадочный и вулканогенно-осадочный комплексы. Граница между двумя комплексами, зафиксированная в скважине СГ-6 на глубине 6424 м и в скважине СГ-7 на глубин
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.