Тема 13. Методы геофизических исследований

Методы геофизических исследований при поисках залежей нефти и газа и при изучении геологического строения нефтегазо­носных областей основаны на изучении и анализе физических полей, отражающих различные особенности строения земной коры. При геофизических исследованиях изучаются естественные поля земной коры — магнитное, гравитационное, тепловое, ра­диоактивное, а также электрические и упругие свойства пород. На использовании естественных полей основаны методы гравиразведки, магниторазведки и электроразведки (теллурических токов), а также геотермия и радиоактивный каротаж. Электриче­ские и упругие свойства пород изучаются в искусственном поле, возбужденном специальными техническими средствами. На изу­чении искусственного поля основаны сейсморазведка и электро­разведка. Разрешающая способность этих методов выше по сравне­нию с методами, основанными на изучении естественных полей.

Гравиметрическая разведка

Гравиметрический метод разведки основан на изучении поля силы тяжести специальными приборами — гравиметрами. На­пряженность гравитационного поля Земли в СИ измеряется в м/с². По данным гравиметрической разведки составляется карта гра­витационного поля в изаномалах. На гравиметрических картах (рис. 75) различают максимальные и минимальные аномалии силы тяжести и зоны повышенных градиентов, соответствующие на карте сгущениям изаномал.

Аномалии гравитационного поля связаны с распределением массы относительно легких и тяжелых пород. Подъем границы менее плотных пород в среде более плотных определяет минимум силы тяжести; погружение этой границы — максимум. Так, внед­рение штока соли в терригенные породы обусловливает минимум силы тяжести. Зоны повышенных градиентов соответствуют тек­тоническим или седиментационным контактам пород различной плотности.

На гравитационное поле влияют не только осадочный чехол и особенности его строения, но и глубина залегания и внутренняя неоднородность фундамента. В связи с этим гравитационное поле следует рассматривать как сумму аномальных полей, вызванных различными факторами. Это обусловливает сложность геологического чтения гравитационных карт. Для правильной их интерпретации необходимо привлекать другие виды исследований – магниторазведку, сейсморазведку, глубокое бурение и др.

При региональных работах гравиметрическая съемка производится в масштабах 1:1 000 000 - 1:200 000. Для составления карт в этих масштабах расстояния между пунктами наблюдения должны быть от 2 до 4 км. Детальная гравиметрическая съемка производится в масштабах 1:100 000 – 1:25 000 с более вы­сокой плотностью пунктов наблю­дения.

Для выявления и детализации соляных куполов, рифогенных со­оружений или других резких структурных форм рекомендуется проведение высокоточных грави­метрических съемок.

Магнитная разведка

Магнитометрический метод основан на изучении аномалий геомагнитного поля. Эти аномалии обусловлены различными магнит­ными свойствами горных пород в земной коре. Формирование ано­мального поля связано с магнит­ной неоднородностью пород кристаллического фундамента, так как осадочная толща, как правило, не содержит в своем составе магнитовозмущающих пород. На геомагнитное поле влияют так­же проникающие в осадочную толщу интрузивные и эффузивные тела, преимущественно основного состава. В настоящее время обычно производят аэромагнитную съемку.

Приборы для замера магнитного поля называются магнито­метрами. Замеры производят непрерывно по строго ориентирован­ным маршрутам полета самолетов. Обычно съемка выполняется в масштабе 1:200 000, при этом расстояние между маршрутами 2 – 4 км, а высота залетов 0,5 - 1,0 км. Напряженность магнитного поля измеряется в СИ в А/м. На картах аэромагнитной съемки аномальное геомагнитное поле отображается изолиниями рав­ных значений вектора напряженности AT (рис. 76).

Магнитные свойства пород фундамента платформ имеют боль­шую дифференциацию, чем их плотностная характеристика, в связи с чем магнитометрические карты отличаются от гравиметрических карт большей расчлененностью.

При большой мощности осадочной толщи в геосинклинальных и краевых прогибах геомагнитное поле становится однообразным.

Геомагнитные аномалии в прогибах обычно отражают_основные интрузии, интенсивно проникающие в осадочный чехол. В большинстве случаев они располагаются в виде цепочки. На платформе магнитные аномалии, как правило, группируются в сложные системы, по которым можно расчленить фундамент на блоки. Эти блоки различаются внутренней структурой, возрастом консолидации, глубиной среза и т. п.

По материалам магнитной съемки можно достаточно надежно рассчитать глубины залегания магнитовозмущающих тел. Это дает представление о мощности осадочного чехла. Магнитометри­ческие карты могут также дать ценный материал для изучения структурных форм осадочного чехла. По элементам внутренней структуры фундамента и глубине его залегания можно выделить антеклизы, синеклизы, своды, валы и региональные флексуры.

Гравиметрические и магнитометрические наблюдения исполь­зуются при составлении тектонических схем крупных регионов.

Электроразведка

При электроразведке объектами исследования являются го­ризонты, сложенные соленосными сульфатными и карбонатными породами. Эти породы отличаются высоким (бесконечно высоким) сопротивлением. Объектом исследования также может быть по­верхность кристаллического фундамента.

При электроразведке изучаются как естественное, так и искус­ственное электромагнитные поля.

Е стественное электромагнитное поле используется при магнитотеллурическом методе или методе теллурических токов (ТТ) и при магнитотеллурическом профилировании (МТП) и зондиро­вании (МТЗ). При этих методах изучается переменное поле на­пряженности так называемых теллурических токов, природа которых связана с активностью солнечного излучения.

Метод теллурических токов позволяет оценить глубину зале­гания фундамента и мощность осадочного чехла. Наблюдения по этому методу отображаются на картах и профилях средней на­пряженности тока.

Приподнятое положение высокоомных гори­зонтов характеризуется максимумом напряженности токов, погру­жение их соответствует минимуму. Этот метод можно использо­вать для выявления и картирования локальных поднятий низко-проводящих горизонтов. Эффективность методов теллурических токов и магнитотеллурического зондирования повышается, если осадочные породы, залегающие над солью или фундаментом, характеризуются высокой электропроводностью и сравнительной однородностью.

Методы вертикального и дипольного зондирования (ВЭЗ и ДЭЗ) электропрофилирования основаны на изучении искусственно создаваемых с помощью постоянного тока полей. Эти методы при­меняются как при региональных исследованиях,

так и при выяв­лении и картировании локальных структур. Они дают хорошие результаты, когда опорные электрические горизонты высокого со­противления залегают на относительно небольших глубинах — до1 км.

Сейсмические методы разведки

Сейсмические методы разведки основаны на изучении харак­тера распространения упругих волн в толще пород. Они возбуж­даются с помощью взрывов, а также с помощью невзрывных источников (диносейсами и вибросейсами) и регистрируются специальными приборами — сейсмографами. Методы сейсморазведки различаются по видам используемых волн. При одном из них регистрируются волны, отраженные от раздела (границ) пород с различной акустической жесткостью, при втором — преломленные волны. Первый называется методом отраженных волн (MOB), второй — корреляционным методом преломленных волн (КМПВ). Каждый из этих методов имеет модификации, различающиеся по условиям возбуждения и регист­рации волн, а также по обработке полученных материалов.

Метод отраженных волн используется для изучения поверх­ности отражающих границ в осадочном чехле и дает возможность выявлять и картировать различные структурные формы в осадоч­ной толще. Корреляционным методом преломленных волн изу­чается поверхность фундамента и более глубоких разделов зем­ной коры. Он используется главным образом для региональных исследований.

Сейсмические наблюдения проводятся по сетке профилей. В тех случаях, когда на изучаемой территории нет выявленных другими видами исследований (геологической съемкой, электро­разведкой и др.) поднятий, сейсмические профили располагаются по редкой сетке (до 10 км) и затем сгущаются в зонах намеча­ющихся положительных структурных форм. Для детальных ис­следований применяется сетка с расстоянием между профилями 2—3 км. Основная часть профилей ориентируется вкрест прости­рания предполагаемых или выявленных структур. Часть профи­лей является продольными, или связующими. По ним произво­дится увязка материалов, полученных по всем сейсмическим про­филям. По результатам работ составляются временные и струк­турные карты по опорным горизонтам. Время прохождения волны от опорного горизонта до поверхности земли пересчитывается по скоростям распространения упругих волн. Это дает возможность строить структурные карты по опорным сейсмическим горизон­там. Временные карты строятся в изохронах, структурные карты – в изолиниях. В зависимости от детальности исследований карты составляются в масштабе 1:25 000 или 1:50 000.

В настоящее время в нефтегазодобывающих районах присту­пили к изучению нижних структурных этажей, залегающих под региональными несогласиями, мощными соленосными толщами, а также зон выклинивания с целью поисков ловушек неструктур­ного типа. Для решения этих сложных задач необходимо повы­шение точности и глубинности проводимых сейсмических исследований. Основным направлением в повышении геологической эффективности сейсморазведочных работ при решении сложных задач является совершенствование методики и техники сейсмо­разведки.

В настоящее время большинство полевых исследований про­водится с группированием сейсмоприемников или взрывных скважин. Широко применяются многократные наблюдения по профилям (метод общей глубинной точки — МОП). Для сложно построенных районов со значительными углами падения пород применяются метод регулируемого направленного приема (МРНП) и голография (изучение пространственного распространения волн). При сложных орогидрографических условиях используют способ «ломаных» профилей.

Для повышения точности сейсморазведки у нас в стране вне­дрены сейсмические станции с магнитной записью, созданы циф­ровые сейсмические станции и при обработке сейсмического ма­териала используются электронно-вычислительные машины.

Следует указать, что сейсморазведка по разрешающей способ­ности, глубинности исследования и многообразию решаемых геоло­гических задач занимает первое место среди геофизических ме­тодов.

Контрольные вопросы

1.Что такое гравиметры.

2. В каких масштабах проводится гравиметрическая сьемка при региональных работах.

3. На чем основан магнитометрический метод?

4. Как называются приборы для выявления магнитных аномалий?

5. Естественные и искусственные поля.

6. Сейсмические методы разведки.

7. ТТ, МТЗ, МТП.

8. МОВ, КМПВ,МРНПВ.

9. Основные принципы выделения продуктивных и маркирующих горизонтов в разрезе скважин.

Занятие № 14