СОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКА НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ РЕГИОНОВ И БЕЗОПАСНОСТЬ БУРОВЫХ РАБОТ
В. ГРИДИН, РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина
В последние десятилетия получены новые сведения о современной (голоценовой) геодинамике равнинных нефтегазоносных регионов. Согласно традиционным представлениям современные движения земной поверхности в этих регионах характеризовались скоростями до 5-10 мм/год, а в сейсмоактивных регионах - 50 мм/год и более (Николаев и др., 1988).
В 60-70-х гг. XX в. изучение современных движений методами повторных геофизических и геодезических работ выявило интенсивные локальные аномалии вертикальных и горизонтальных движений земной поверхности, приуроченные к разноранговым зонам геодинамически активных нарушений (Сидоров, Кузьмин и др., 1988-1990). Пространственно-временные характеристики этих движений оказались идентичными как для сейсмоактивных, так и для асейсмичных разломных зон [1].
В 1973-1976 гг. разработана [2] методика применения системно-аэрокосмических методов для изучения геодинамики Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. На Самотлорской площади была выявлена система диагональных (северо-западного и северо-восточного простираний) зон линеаментов, сопоставляемых с геодинамически активными флексурно-разрывными нарушениями. В 1982-1986 гг. аналогичные работы выполнены на Суторминском месторождении. Здесь также установлена система диагональных линеа-ментов, сопоставляемых с геодинамически активными флексурно-разрывными нарушениями.
Диагонально-решетчато-блоковые модели строения Самотлорско-го, Суторминского, Талинского и ряда других месторождений Западной Сибири нашли подтверждение последующими геолого-геофизическими работами, а также закономерным распределением нарушений объектов обустройства месторождений.
На примере Северо-Варьеганской площади исследованы [3] причины преждевременного разрушения обсадных колонн глубоких буровых скважин. В итоге системно-геодинамического дешифрирования выявлена закономерно упорядоченная диагональная сеть линеаментов. Сравнение карты результатов дешифрирования с картой фактического состояния колонн труб в глубоких скважинах установлена приуроченность порывов колонн к зонам геодина-мически активных флексурно-разрывных нарушений северо-восточного и северо-западного простираний.
Тематическая обработка временных сейсмических разрезов Севе-ро-Варьеганской и Салымской площадей детализировала представления о блоковом строении осадочного чехла. Были выявлены субвертикальные разнопорядковые зоны флексурно-разрывных нарушений в палеогеновой части разреза, в том числе в люлинворской свите (глубины 540-640 м), где отмечено большинство порывов обсадных труб.
Обработка инклинометрического материала выявила закономерные отклонения буровых снарядов при прохождении ствола скважины через зону геодинамически активных нарушений. Эти отклонения фиксируются в проекциях прослеживаемых параметров как на горизонтальную (азимутальные углы), так и вертикальные плоскости (зенитные углы, удлинения, отходы). Инклинограммы, полученные в скважинах с нарушенными колоннами, отличаются дифференцированным характером записи, обилием следов так называемых "правок" на диаграммах каждого параметра. По результатам проведенных исследований причинами отклонений стволов скважин следует считать вертикальную прочностную неоднородность горных пород в кайнозойской части разреза,
их горизонтальную неоднородность в зонах флексурно-разрывных нарушений, а также непосредственное влияние геодинамических факторов (устье скважины и ее забой находятся в различных блоках) и физико-геологических особенностей данной территории (наличие градиентов физических полей, прежде всего - поля силы тяжести, магнитного, электрического) [3].
Флексурно-разрывные нарушения характеризуются также активно протекающими процессами разуплотнения, инфильтрации и суффозии, карбонатной и, возможно, гидротермальной цементации. Эти процессы формируют резко неоднородные по плотности геологические тела, распределенные в вертикальных плоскостях. При прохождении бурового снаряда под острым углом к вертикальной плоскости контакта неоднородных геологических образований происходит его отклонение вдоль этой плоскости. Ствол скважины искривляется. В местах искривления создается повышенное напряжение металла, предрасполагающее к порыву.
Сопоставление состояния колонн труб в скважинах Северо-Варье-ганского месторождения с местоположением геодинамически активных флексурно-разрывных нарушений подтвердило предположение о преобладающем влиянии геодинамических и физико-геологических факторов на нарушения колонн в скважинах. Порывы колонн отмечены в 79 скважинах, расположенных в пределах зон флексурно-разрывных нарушений, и в 27 - за пределами известных зон нарушений. Напротив, в 183 скважинах, расположенных за пределами зон нарушений, колонны не нарушены. И только в 47 скважинах, расположенных в пределах зон нарушений, не установлены порывы колонн. Основная причина нарушений обсадных труб - поступательно-возвратные движения блоков земной коры по зонам геодинамически активных нарушений в результате действия механизма "твердых приливов".
Дальнейшее совершенствование бортовых информационно-измерительных комплексов, установленных на ИСЗ, самолетах и вертолетах, обеспечило получение представительной, детальной и высокоточной информации о современных геодинамических процессах. Разработаны технологии предварительной и тематической обработок аэро- и космических изображений для системно-геодинамического дешифрирования [4]. Практическое применение этих технологий в Широтном Приобье, Надым-Пур-Тазовском регионе, на полуострове Ямал, в Волго-Уральской, Прикаспийской и Северо-Кавказской нефтегазоносных провинциях показало эффективность их использования для решения задач обзорно-регионального (м 1:2500000 - 1:1000000) и регионального (м 1:500000 - 1:200000) районирования, а также для детального (м 1:100000 - 1:25000) моделирования месторождений (залежей) углеводородного сырья [4].
На космических изображениях обзорно-регионального уровня генерализации отчетливо дешифрируется диагонально-решетчато-блоковая структура современного ландшафта Тазовского полуострова (рис. 1) и полуострова Ямал (рис. 2), а также прилегающих акваторий. Крупные (условно второго ранга) полосы линейно ориентированных компонентов ландшафта шириной 27-32 км прослеживаются в северо-западном и северо-восточном направлениях (рис. 1, 2). Они расчленяют полуострова на крупные (120х130 км) ромбовидные в плане блоки, формируя закономерно упорядоченную диагонально-решетчато-блоковую структуру. Группировки термокарстовых озерных котловин приурочены к указанным полосам линеаментов, особенно к узлам их пересечений. Скопления наиболее крупных (в поперечнике до 20-28 км) кот-
2S 0 25 50 КМ
I_I_I_I
Рис. 1. Север Западно-Сибирской низменности, Тазовский полуостров, Поздневесеннее сканерное космическое изображение с зонами линеаментов северо-восточного (1-1) и северо-западного (2-2) простирания. Фрагмент обзорного сканерного космического изображения, полученного 07.07.1987г. в 12 час. 17 мин. с ИСЗ "Метеор-30" сканером МСУ-С в диапазоне 0,7-1,1 мкм с высоты 554 км
25 0 25 50км
1_1_I_I
Рис. 2. Север Западно-Сибирской низменности. Полуостров Ямал. Диагонально-решетчато-блоковый рисунок современных геодинами-ческих процессов: зоны геодинамически активных флексурно-разрывных нарушений северо-западного (1-1) и северо-восточного (2-2) простираний расчленяют полуостров на ромбовидные в плане блоки. Фрагмент тематически обработанного обзорного сканерного кос-мического изображения, полученного 30.06.1984 г. в 07 ч. 30 м. с ИСЗ "Метеор-30"сканером МСУ-С в диапазоне 0,7-1,1 мкм с высоты 583 км при высоте Солнца 21о
ловин тяготеют к узлам пересечения северо-западных и северо-восточных зон линеаментов второго ранга. Полученные результаты совпадают с данными системно-геодинамического изучения Надым-Пур-Тазов-ского региона, Тимано-Печорской провинции, Верхнекамского региона и свидетельствуют о контролирующей роли зон геодинамически активных нарушений в распределении и развитии крупных компонентов ландшафта.
Диагональные зоны нарушений и особенно узлы их пересечений способствуют более интенсивному тепломассопереносу из фундамента и нижних горизонтов осадочного чехла. Этот вывод подтверждается сопоставлением результатов системно-геодинамического анализа дневной поверхности с тектонической картой фундамента. Простирание и местоположение диагональных разломов в фундаменте и зон линеаментов в современном ландшафте практически совпадают. Узел пересечения северо-восточных и северо-западных зон разломов в фундаменте, расположенный в юго-восточной части полуострова Ямал, контролирует местоположение интрузии. В современном ландшафте этому участку соответствуют узел пересечения диагональных зон линеаментов второго ранга и группировка крупных озерных котловин термокарстового происхождения.
Космические изображения, полученные поздней весной, иллюстрируют дифференцированное таяние ледового покрова на озерах и на прилегающих к полуостровам акваториях. Отчетливо дешифрируются озера и участки акваторий с ледовым покровом и со свободной ото льда поверхностью.
Региональные (м 1:200000) системно-геодинамические работы выполнены в пределах газоконденсатных месторождений: Бованенков-ского, Крузенштерновского и Харасавэйского [4]. В итоге подтвержден диагонально-решетчато-блоковый рисунок современных геодинамических процессов (рис. 3). Крупные блоки, намеченные по результатам обзорно-регионального дешифрирования, зонами нарушений третьего ранга расчленяются на средние по размерам (30х40 км) блоки. Диагональные зоны нарушений четвертого ранга шириной 1,8-2,2 км разделяют ромбовидные в плане блоки с размерами 12х15, 12х13, 8х9 км. Блоки закономерно ориентированы. В их пределах отдешифрированы локальные флексурно-разрывные нарушения тех же простираний.
По результатам гидрологического дешифрирования поздневесен-них космических фотоснимков в качестве возможных индикаторов зон геодинамически активных нарушений выявлены диагональные
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.