ВЛИЯНИЕ ТЕКТОНИЧЕСКИ НАПРЯЖЕННЫХ ЗОН НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ СТРУКТУР НА ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Э. ШВЫДКИН, В. ВАССЕРМАН, С. ЧЕРНОВ, ЦОПР НПУ «Казаньгеофизика» Р. ХИСАМОВ, ОАО «Татнефть»
Рис. 1. Распределение напряжений в упругих моделях антиклиналей поперечного изгиба из 30%-го студня желатина. М. В. Гзовский, 1960:
а — мощность деформируемой толщи меньше ширины антиклинали; б — мощность деформируемой толщи соизмерима с шириной антиклинали; в — мощность деформируемой толщи больше ширины антиклинали
Процессы развития и совершенствования разведочной геофизики, создание новых методов и модификаций, накопление огромного объема информации и практически полная компьютеризация всей системы геофизических работ сопровождались естественным ростом изученности недр страны. В результате совершенствования геофизических технологий в основных нефтегазоносных провинциях России выявлены почти все крупные и большинство средних месторождений углеводородов. В основном они связаны с масштабными антиклинальными структурами, до недавнего времени составлявшими основу мирового нефтегазового комплекса в целом и России в частности.
В настоящее время ситуация кардинально изменилась — в мире ищут нефть и газ в значительно более трудных условиях, сложных труднокартиру-емых ловушках, малоамплитудных поднятиях небольших размеров и т. д. По этому же пути вынуждены идти и российские нефтяники, при этом ситуация осложняется недостатком финансирования, что приводит к сокращению прироста запасов нефти и газа как по стране, так и по основным нефтедобывающим районам. Объем бурения за десять лет сократился в 4 раза, прирост запасов нефти — в 7—8 раз.
Современные модификации сейсморазведки (МОГТ, 3Д) при известных достоинствах обладают некоторыми недостатками. Среди них — высокая стоимость полного цикла исследований и его большая продолжительность.
Именно поэтому в настоящее время в мире все большее внимание уделяется различным легким «мобильным» геофизическим и геохимическим методам.
Физико-геологические предпосылки применения методов и технологий выявления и локализации скоплений углеводородов в структурах базируются на изучении и учете изменений пет-рофизических свойств и химических параметров огромных объемов пород,
перекрывающих залежь под влиянием миграционных потоков углеводородов.
Особенности проявления нефтегазоносных залежей в геофизических и геохимических полях в разное время изучались многочисленными исследователями.
В качестве методов прямого локального прогноза широко применяются легкие методы полевой геофизики: магниторазведка в наземном и воздушном варианте, различные модификации электроразведки — ВП, ЕП, 43 и высокоточная гравиразведка. Отдельно следует выделить геохимические и геоэлектрохимические методы, основанные на явлении восходящей струйной миграции углеводородов и тяжелых металлов, содержание которых в нефтях значительно выше, чем во вмещающих породах.
Большинство же исследователей и геолого-геофизических организаций отдают предпочтение развитию одиночных методов и технологий, доказывая их высокую эффективность.
Однако решение поисково-разведочных задач высокой степени достоверности может быть получено при комплексном использовании методов.
Комплекс геофизических и геохимических методов (ГГХМ), включающий магниторазведку, электроразведку ЕП
и геохимические исследования ореолов УВГ и металлов-индикаторов, разработанный в НПУ «Казаньгеофизика», широко применяется с 1998 г. в Волго-Уральском регионе.
Результаты опытно-методических работ, проведенных на территории Татарстана, Марий Эл, 4увашии, Башкирии и Ульяновской области показали, что измеряемые поля генетически связаны со скоплениями углеводородов и в известной степени отражают форму и размеры залежи.
В то же время полученные геолого-геофизические материалы указывают на более широкое распространение надвигово-разрывной тектоники и приуроченность скоплений углеводородов к наиболее активно развивающимся тектоническим нарушениям земной коры. Вопросам динамического происхождения ловушек нефти и определяющему влиянию надвигово-разрывной тектоники в процессах миграции и аккумуляции нефти посвящены многочисленные литературные источники, появившиеся преимущественно в последнее десятилетие [1, 2, 3].
Накопленные данные убедительно доказывают необходимость учета влияния тектонических нарушений на
18
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 7-8/2004
■¡ЙшИШ
—
35 30
20
15
10
5
0
■5
■10
■15
-20
-25
Л Т л о к, нТл
О 500 1000 1500 2000 М
тектонические нарушения
4-1 4-19
геохимические профили
Рис. 2. Карта локальных аномалий магнитного поля Участок Русский Шуган
формирование аномальных геофизических и геохимических полей в осадочном чехле при интерпретации результатов исследований на перспективных структурах. До настоящего времени основное внимание уделялось изучению глубинной разломной тектоники кристаллического фундамента, хотя выделение зон разрывных нарушений и трещиноватости в терригенно-карбонатной толще осадочного чехла возможно по комплексу геолого-геофизических методов (сейсмо-, электро-, магнито-, грави разведка, геохимическая съемка, геоморфология и т. д.). Для успешного их выделения и создания тектонофизической модели углеводородной залежи необходимо рассмотреть процесс формирования тектоно-физических деформаций горных пород.
Многолетние геологические, геофизические и геохимические исследования, проводимые в различных условиях, указывают на наличие тесной связи скоплений углеводородов с зонами тре-щиноватости горных пород, глубинными разломами земной коры и наиболее активно развивающимися тектоническими нарушениями. Изучение тектонической активности на площади исследований, тектонофизических деформаций горных пород, особенностей формирования разломов и блоков в осадочном чехле является обязательным условием для успешного поиска и разведки скоплений углеводородов [3, 4].
Эти тектонические процессы определяют миграцию и аккумуляцию углеводородов в осадочных породах, контролируют постседиментационные преобразования пород-коллекторов, оказывают решающее влияние на процесс формирования геофизических и геохимических полей в районе залежи углеводородов и выше.
Следует подчеркнуть, что достоверность прогноза и эффективность поисков месторождений нефти и газа в значительной степени зависит от уровня знаний о тектоническом строении исследуемого района.
Рассматривая процесс формирования трещин в породе, большинство исследователей выделяет тектонические и литогенетические трещины.
Литогенетические, образующиеся при литификации осадков, характеризуются невыдержанностью направлений на коротких расстояниях, частым выклиниванием и заполнением вещественным составом перекрывающей или вмещающей породы. В подавляющем большинстве эти трещины преобразуются в тектонические. По мнению многочисленных исследователей, в земной коре образуется система трещин ортогонального и диагонального направлений, формирование которой объясняется вращением
Земли. На наличие в разновозрастных породах Русской платформы двух развитых систем трещиноватости — северо-западной и северо-восточной — указывает Г. В. Чарушин. Для Волго-Ураль-ского региона характерными являются тектонические нарушения этого направления, а зоны трещиноватости пересекаются приблизительно под углом 70—90° [5]. Постседиментационная тектоническая активность фундамента под воздействием глубинных термодинамических процессов приводит к деформации пород осадочной толщи и перераспределению давления в ней. Периодическая активизация отдельных блоков фундамента сопровождается формированием поднятий и структур в терригенно-кар-бонатной толще, при этом на периклина-ли и крупных крыльях структур развиваются зоны интенсивной трещиноватости.
Наибольшая густота трещин на этих участках объясняется тем, что деформация пород в них происходит на всем протяжении роста структуры. На рис. 1 по результатам экспериментальной тектоники показано распределение напряжений в упругих моделях антиклиналей в зависимости от соотношения мощности деформируемой толщи и ширины антиклинали.
Экспериментальные данные достаточно хорошо подтверждаются резуль-
татами сейсморазведки, которые отмечают, что картина распределения тектонических нарушений в разрезе изменяется в зависимости от ширины блока основания по отношению к мощности осадочной толщи.
В последние годы в литературе появились многочисленные работы в которых изучаются тектонически напряженные зоны нефтегазоносных структур геофизическими методами [6, 7, 8]. При изучении многочисленных месторождений Западной Сибири, Башкирии и Татарстана по геологическим, геофизическим данным и результатам бурения выявлено, что природные резервуары в этих регионах имеют дизъюнктивно-блоковое, а не пликативное строение, как правило, они разбиты на отдельные блоки малоамплитудными дислокациями. Узкие зоны дезинтеграции пород и узлы их пересечения являются зонами повышенной проницаемости геосреды и прослеживаются практически до дневной поверхности, при этом довольно часто являются латеральными флю-идоупорами. Для небольших структур Волго-Уральской нефтеносной провинции отдельные блоки, образованные дизъюнктивными дислокациями, вероятно, и определяют границы резервуара и контура нефтеносности.
О 500 1000 1500 2000 М
Рис. 3. Карта изолиний потенциала естественного электрического поля. Участок Русский Шуган
Однако при отсутствии углеводородов сформировавшиеся в осадочном чехле тектонические нарушения и малоамплитудные дизъюнктивные дислокации практически не выявляются геофизическими методами, за исключением сейсморазведки и геоморфологических исследований. При этом существующие традиционные технологии прогноза стремятся обосновать только перспективные на нефть и газ ловушки, хотя в целом по используемым критериям генетического локального прогноза «пустые» ловушки не отличаются от «перспективных» [9].
И только при наличии углеводородов в разрезе в осадочном чехле отмечаются достаточно интенсивные изменения физических свойств пород и формируются четко выраженные локальные геохимические и геофизичес
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.