2.4. Региональные геофизические исследования

Региональные геофизические исследования являются одной из важнейших составных частей поисково-разведочного процесса на нефть и газ. В геологически закрытых районах они должны опережать все виды геолого-разведочных работ, являясь вместе с данными геологической съемки, опорного и параметрического бурения основой для разработки научно обоснованных направлений дальнейших поисковых работ на нефть и газ.

Региональные геофизические исследования на стадии оценки зон нефтегазонакопления концентрируются в пределах крупных тектонических элементов, проводятся в масштабе 1:500000 и крупнее.

Задачей этих исследований является уточнение местоположения и строения крупных тектонических элементов, наметившихся по геолого-геофизическим данным первой стадии региональных работ.

Геофизическими работами на второй стадии региональных работ уточняется местоположение и изучается строение отдельных крупных тектонических элементов: тектоника осадочного чехла в целом или его отдельных структурных комплексов, в том числе зон стратиграфического выклинивания и замещения литолого-стратиграфических комплексов, рельеф, структура и вещественный состав фундамента.

На этой стадии регионального изучения основное значение приобретают сейсмические методы исследований и бурение параметрических скважин. Объем региональных работ и комплекс применяемых методов находятся в прямой зависимости от сложности строения региона в характера решаемых геологических задач.

Результаты региональных работ должны представляться в виде карт и геолого-геофизических разрезов в масштабах и с сечениями, предусмотренными действующими инструкциями по геофизическим работам и комплексными программами региональных работ. Материалы геофизических исследований должны включаться в итоговые документы по проблеме поисков нефти и газа.

Комплекс региональных геофизических исследований на суше включает все четыре метода полевой геофизики: магнитометрический, гравиметрический, электроразведочный и сейсмический.

Выбор рационального комплекса региональных геофизических работ на нефть и газ должен учитывать специфику геолого-геофизических условий и обеспечивать получение максимальной геологической информации по изучаемой территории при наименьших экономических затратах.

Региональные reофизические исследования должны комплексироваться с региональными геологическими работами (дешифрирование материалов дистанционных съемок, а также геологической, геохимической, аэрогеологической съемок), параметрическим и опорным бурением, а геофизические профили «привязываться» к разрезам глубоких скважин, в которых выполнен комплекс промыслово-геофиэических исследований (электрокаротаж, ВСП, индукционный каротаж и др.)

В первую очередь в процессе региональных геофизических работ проводятся аэромагнитная и гравиметрическая съемки масштаба 1:200000 (в отдельных районах масштаба 1:500000). Густота сети съемок, расположение и точность пунктов наблюдений, точность определения аномалий устанавливаются в соответствии с действующими инструкциями по магнито- и гравиразведке и в зависимости от поставленных геологических задач. Детальные магнитометрическая и гравиметрическая съемки на стадии оценки зон нефтегазонакопления проводятся в наиболее перспективных районах

Магниторазведка. Метод основан на изучении особенностей магнит­ного поля, связанных с различными магнитными свойствами горных по­род. Изменение магнитных свойств и разные формы залегания магнит­ных пород создают различные магнитные аномалии, т. е. отклонения на­пряженности геомагнитного поля в данном районе от нормальных его значений для данной области.

Магниторазведка широко используется при производстве региональ­ных исследований для изучения региональной тектоники, определения мощностей осадочных образований платформенного чехла и глубины за­легания складчатого фундамента, выявления и трассирования зон ре­гиональных разрывных нарушений и в отдельных районах для поисков локальных структур, соляных куполов и др.

Магниторазведка на территориях платформ в основном применяется при региональных исследованиях. Магнитное поле древних платформ обусловливается рельефом и составом кристаллического фундамента. Это дает возможность выделять крупные выступы, впадины, а иногда и зоны поднятий, определять глубины и составлять схемы рельефа фундамента. Большое влияние на магнитное поле оказывает петрографическая неод­нородность фундамента. Четкими магнитными аномалиями выделяются интрузии изверженных пород основного состава (габбро-диабазы, амфи­болиты), внедрившиеся по расколам фундамента. Характер магнитных аномалий дает возможность проследить погребенные продолжения структур складчатого обрамления платформенных областей, выделить блоки древней консолидации как участки сравнительно однообразного магнитного поля, облекаемые полосами магнитных аномалий. Горизон­тальные сдвиги на участках погребенного фундамента можно определить по смещению полос магнитных аномалий в плане. Границы крупных ре­гионов, окаймленных разломами, устанавливаются по резкой смене ха­рактера магнитного поля (например, границы Уральской складчатости, Русской платформы).

В настоящее время аэромагнитные исследования нашли широкое при­менение при проведении геофизических исследований в морских усло­виях, в частности, для изучения геомагнитного поля в Каспийском, Азов­ском, Аральском, Охотском и других морях.

Гравиразведка. Метод основан на изучении естественного поля силы тяжести на земной поверхности, что позволяет выявлять аномалии гра­витационного поля, обусловленного изменением плотности.

Гравиразведка широко применяется на стадиях региональных работ. Она используется для решения многих геоло­гических задач, в том числе для: изучения регионального геологического строения недр; геотектонического районирования строения складчатого фундамента и изучения его крупных структурных элементов; поисков крупных структур в осадочном чехле платформенных областей; поисков зон развития рифовых образований и соляно-купольных структур; выяв­ления и трассирования региональных разрывных нарушений.

Гравиметрические работы в настоящее время широко применяются в пределах акваторий морей и океанов. Региональные гравиметрические работы на море ведутся при помощи специальных гравиметров на борту корабля и донными гравиметрами.

Гравитационное поле, как правило, отображает глубинную тектонику: крупным положительным структурным элементам обычно соответству­ют крупные гравитационные относительные максимумы, а отрицатель­ным - относительно малые гравитационные минимумы. Однако в ряде областей, наоборот, минимумам силы тяжести соответствуют поднятия поверхности фундамента, а максимумам - впадины. Это объясняется тем, что на характер гравитационного поля платформ большое влияние оказы­вают петрографический состав пород и глубинное строение фундамента. Отрицательные гравитационные аномалии обычно характерны для гра­нитных интрузий. Положительные аномалии вызываются участками фундамента, сложенными гнейсами, обогащенными габбро-норитами, ам­фиболитами и другими породами с повышенной плотностью. Все это должно учитываться при анализе результатов гравиметрических исследо­ваний. В связи с этим при интерпретации региональных гравиметрических исследований необходимо использовать дополнительные данные (резуль­таты опорного и параметрического бурения, данные сейсморазведки).

Геологическая эффективность применения поисковых гравиразведочных работ в районах с различным тектоническим строением неодинакова. Большая эффективность применения гравиразведки при поисках нефтегазоносных структур отмечается при рациональном комплексировании гравиразведки с другими геофизическими методами (сейсморазведкой или совокупности электроразведки и магниторазведки).

Большое практическое значение имеет выделение на платформах по гравитационным аномалиям зон развития флексур, которые обычно со­ответствуют разломам фундамента и ограничивают отдельные его блоки.

Лучшие результаты дает гравиразведка при изучении складчатых об­ластей. Краевые прогибы, характеризующиеся глубоким залеганием фун­дамента, выделяются обычно большими отрицательными аномалиями си­лы тяжести. Крупные региональные минимумы характерны также для межгорных впадин, например Ферганской. В этих областях гравиразвед­ка успешно применяется для выявления различных структурных зон.

Карты аэромагнитной и гравиметрической съемок должны являться основой для предварительного тектонического районирования территории: выделения платформенных территорий и геосинклинальных областей, приближенного определения глубины залегания фундамента, выделения крупных поднятий и впадин, трассирования разломов, изучения вещественного состава фундамента.

Задачи гравиметрических работ при региональных исследованиях в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции

Программа региональных работ в ТПП на 2001-2005 годы. 2000 г.

В Республике Коми неизученными территориями, где проведение гравиметрической съемки обязательно, являются Мезенская синеклиза, глубинные области Тиманского складчатого поднятия и Западно-Уральская складчато-надвиговая зона.

На территории Мезенской синеклизы планируется проведение гравиметрической съемки масштаба 1:50000 вдоль планируемых региональных сейсмических профилей. По этим же линиям планируется проведение электроразведочных (по методике ВЭЗ) и магниторазведочных работ.

На Тиманском складчатом поднятии проведение переинтерпретации гравиметрических данных по современным технологиям сейсмогравитационного моделирования необходимо с целью разработки общей структурной модели Тиманского аллохтона, оценки глубины залегания поверхности срыва в области ее выполаживания и поиска крупных антиклинальных структур в автохтоне для обоснования постановки региональных и поисковых сейсморазведочных работ.

В Тимано-Печорской провинции комплексные исследования, основанные на совместном использовании гравиметрической и сейсморазведочной информации должны выполняться, во-первых, при уточнении тектонического районирования. Выполненное в середине 80-х годов тектоническое районирование, основанное, главным образом, на морфологическом анализе производных гравиметрического поля и разномасштабных структурных картах, в некоторых участках оказалось не достаточно корректно. Это проявилось, например, в отнесении Верхне-Возейского блока к Хорейверской впадине.

Проведенные работы региональных профилей РС позволили по-новому осветить геологическое строение крупных структурных элементов провинции, но вместе с этим возникли и новые проблемы, которые невозможно решить средствами только лишь сейсморазведки. К таким задачам относится существование Косью-Роговского и Коротаихинского аллохтонов и их пограничной структуры – гряды Чернова, глубинного строения Печоро-Колвинского авлакогена, определение вещественного и структурного состояния допалеозойских образований Вычегодского прогиба и т. д.

Поэтому в первую очередь необходимо вести комплексную переинтерпретацию данных сейсмогравиметрии на региональных профилях РС по технологиям сейсмогравитационного моделирования. Необходимо по этим профилям провести гравиметрическую съемку 1:100 000 и 1: 50000. Необходимо не только дополнение методами гравиразведки с использованием современных интерпретационных технологий, но и широкомасштабное проведение магниторазведки и электроразведки.

Во-вторых, на сложных в геологическом отношении участках, где до настоящего времени еще не проведены поисковые сейсморазведочные работы, необходимо выполнить обоснование постановки этих работ с целью поиска зон тектонического дробления, погребенных грабенов, рифогенных образований и т.д.

В состав этих исследований необходимо включить разработку методических приемов выявления и анализа сложных тектонических и седиментационных форм, таких как рифовых объектов, зоны тектонического скучивания, многоярусной складчатости, погребенных грабенов, зон тектонической трещиноватости. и т. д. Вопросы геологической интерпретации аномального волнового поля разрабатывались на протяжении многих лет и усилиями многих специалистов. Необходимо произвести адаптацию этих методических разработок для условий комплексной и гравиметрической интерпретации.

Комплексная интерпретация гравитационных и сейсмических материалов необходима в условиях, где волновые поля не достаточно разрешены и однозначны. К этим условиям необходимо отнести территории с развитием многоярусной тектонической складчатости и участки сложного структурного состояния пород осадочного чехла.

Для сложно построенных зон внутренней складчато-надвиговой зоны Верхнепечорской впадины необходима разработка структурных моделей. Основными объектами исследования должны являться территория Сарьюдинской складчато-чешуйчатой зоны, Курьинской антиклинальной зоны и Патраковской складчато-покровной зоны. Основная задача исследований состоит в прогнозировании размещения надвиговых дислокаций, их вещественного состава, развития трещинно-эродированных зон в нижнепалеозойских отложениях. Должны быть проведены гравиметрические работы масштаба 1:25000. Комплексная переинтерпретация должна сопровождаться переобработкой сейсмических материалов.

На Среднепечорском поперечном поднятии необходимо выполнить крупномасштабную (1:25000) гравиметрическую съемку на всей его территории совместно со структурами южного замыкания Большесынинской впадины. Результатом этих исследований будут являться структурно-тектонические модели по субширотным направлениям через всю территорию Предуральского прогиба, выполненные по линиям существующих сейсмических профилей.

На территории Большесынинской впадины основным объектом исследования для гравиразведки являются территории Большеаранецкой антиклинали, Мичабичевникской тектонической пластины, Улдоркыртинской антиклинали и Среднещугорской тектонической пластины. Имеющиеся материалы позволяют прогнозировать существование автохтонных структур на перечисленных площадях. Основная задача первого этапа комплекса интерпретационных гравиметрических работ состоит в выявлении автохтонных и параавтохтонных структур и подготовки обоснования для выполнения крупномасштабной гравиметрической съемки и проведения сейсморазведочных исследований с последующей комплексной их интерпретацией.

В Косью-Роговской впадине волновые поля на площадях внутренней складчато-надвиговой зоны содержат обширные участки отсутствия регулярной записи и допускают многовариантность интерпретации. На этих территориях обязательно необходимо выполнять совместную интерпретацию сейсмических и гравиметрических материалов. Независимую интерпретацию гравиметрических данных необходимо выполнить в тыловой области Кожимской складчатой зоны, где намечено существование ранее не выявленных надвиговых складок. Аналогичные объекты существуют и между Интинскими и Кожимскими дислокациями.

Гряда Чернышева является пограничным образованием между Косью-Роговской впадиной Предуральского передового прогиба и субплатформенной структурой Хорейверской впадины. Поэтому однозначная структурно-стратиграфическая интерпретации геолого – геофизических данных на гряде Чернышова возможна только при комплексировании интерпретации сейсмических и гравиметрических материалов.

В Коротаихинской впадине по результатам интерпретации материалов региональных сейсмостратиграфических профилей 04 РС и 15 РС было установлено, что во внутренней области Коротаихинской впадины размещен крупный структурный элемент вдвигово-поддвигового типа. Сверху он перекрыт сложной структурой дислокаций Сабриягинской и Пестаншорской складчато-надвиговых зон, а с восточной стороны его тыловая часть обрезана тектонической пластиной, сформированной нижнепалеозойскими (?) карбонатными (?) образованиями. Решение вопроса о вещественном составе как покрывающих тектонических пластин, так и автохтонных и параавтохтонных структур различного генезиса без привлечения аппарата интерпретации гравиметрической информации, практически невозможно.

Электроразведочные работы. На первой стадии региональных работ ведутся маршрутные и мелкомасштабные исследования, в основном, магнитотеллурическим методом (модификации теллу­рических токов (ТТ), магнитотеллурического профилирования (МТП), магнитотеллурического зондирования (МТЗ)) с задачей изучения рельефа фундамента или перекрывающих его выисокоомных горизонтов и расчленения осадочной толщи на крупные комплексы с различной проводимостью.

Прово­дятся также работы методами вертикального электриче­ского зондирования (ВЭЗ), дипольного электрического зондирования (ДЭЗ) и др.

Региональные электроразведочные работы целесообразно вести до выполнения региональной сейсморазведки или в сочетании с минимальным ее объемом для количественного истолкования данных электроразведки.

При изучении рельефа непроводящего основания (фундамента), подстилающего литологически разнородный осадочный чехол, мощностью до 6-10 км и более, применяется магнитотеллурическое зондирование (МТЗ). Если на исследуемой территории имеются одна или несколько глубоких скважин, маршруты должны проходить через эти пункты бурения, в каждом из которых необходимо выполнять МТЗ. В результате работ составляются: карта суммарной продольной проводимости (S) осадочных отложений и в благоприятных условиях - профили и карты мощностей осадочного чехла (рельефа непроводящего основания).

Для регионального изучения верхней (3,0-3,5 км) части разреза, в которой нередко развиты экранизирующие промежуточные высокоомные образования (галогенные, карбонатные осадки, эффузивы значительной мощности), целесообразно применение метода ЗС (ЗСТ). Исследование в тех же точках МТЗ по маршрутам позволит не только проследить рельеф высокоомной промежуточной толщи, но и при наличии опорных скважин расчленить исследуемую часть разреза на отдельные крупные комплексы по значениям их продольной проводимости и тем самым получить представление о строении верхней части осадочного чехла.

При неглубоком (до 2,0-2,5 км) залегании поверхности промежуточного высокоомного экрана для регионального прослеживания его поверхности применяется модификация ТТ. Карта средней напряженности Е поля ТТ качественно характеризует рельеф высокоомной экранизирующей толщи.

При региональной электроразведке рельефа непроводящего основания на глубинах до 3-5 км, перекрытого достаточно однообразными осадочными отложениями небольшого сопротивления, могут быть применены упрощенные модификации МТЗ - магнитотеллурическое профилирование (КМТП) с опорным МТЗ.

Электроразведочные работы на стадии оценки зон нефтегазонакопления проводятся выборочно на тектонических элементах, где геоэлектрический разрез является благоприятным для выявления крупных структур.

Сейсмические региональные работы на первой стадии включают сейсмогеологические наблюдения, КМПВ в комплексе с МОВ-МОГТ по отдельным опорным профилям большой протяженности до нескольких десятков, а иногда и сотен километров, расположенным на расстоянии друг от друга 50-100 км и более. Особенно большое значение при региональных исследованиях принадлежит КМПВ, который успешно применяется для изучения поверхности фундамента, глубинного зондирования, трассирования нарушений.

При региональных исследованиях с помощью сейсморазведки проводится изучение общих черт геологического строения исследуемых территорий для выявления и изучения крупных структурных элементов, определения глубин залега­ния и характера рельефа фундамента, мощности осадочной толщи, вы­деления зон нарушений и др.

При выборе местоположения профилей КМПВ используются данные магнитной и гравиметрической съемок, которые позволяют выбирать наиболее интересные в геологическим отношении районы.

Для изучения более глубоких слоев применяется метод глубинного сейсмического зондирования (МГСЗ).

Региональные сейсмические наблюдения проводятся по методике многократного профилирования МОВ, МОГТ и МПВ ОГП на опорных протяженных профилях.

Положение и ориентировка опорных профилей определяются данными предыдущих геологических и геофизических исследований. Опорные профили должны пересекать основные крупные структур­ные элементы и увязываться со скважинами глубокого бурения.

Рекомендуется совмещать сейсмические профили с другими гео­физическими профилями (гравиразведочными, магниторазведочными, электроразведочными и др.) с целью облегчения совместной комплексной интерпретации всех геофизических материалов.

Региональные сейсмические исследования проводятся по системе линейных профилей, располагающихся вкрест простирания крупных тектонических элементов. Густота сети профилей в их протяженность выбираются с учетом размеров изучаемых геологических объектов, орогидрографических особенностей местности и в зависимости от требуемого масштаба и точности съемки. В областях, характеризующихся относительной однородностью геолого-геофизических условий (при наличии сети опорных профилей), с целью ускорения геолого-разведочного процесса и удешевления региональных работ на их ранней стадии могут применяться точечные наблюдения - зондирования (ТЗ, МПВ).

Рекомендуемые расстояния между сейсмическими профилями при региональных работах – 10-50 км.

Региональными сейсмическими работами изучается земная кора на всю ее мощность (с большей детальностью до фундамента и в общих чертах до поверхности МОХО). На основе этих работ, с учетом данных других геофизических методов, выделяются крупные тектонические элементы земной коры (поднятия и впадины), уточняется схема тектонического районирования, определяется общая мощность осадочного чехла и его региональное строение, изучается строение и вещественный состав фундамента и более глубоких слоев земной коры, трассируются крупные разломы.

Сейсмические работы на стадии оценки зон нефтегазонакопления выполняются КМПВ в комплексе с МОГТ по отдельным профилям рядовой сети, расположенным между опорными профилями. Расстояние между ними не должно превышать 25-30 км, протяженность профилей может составлять 75-100 км.

Первый этап региональных сейсмических исследований в Тимано-Печорской провинции был выполнен в 1960-80-х годах, когда сейсморазведкой (MOB, КМПВ и на последнем этапе МОГТ) была от­работана каркасная сеть взаимопересекающих региональных профилей (профили системы "Ф" и "L") через всю территорию региона (рис.1). Всего отработан 31 профиль общим объемом 4130 пог. км. Совместно с пробуренными параметрическими и отдельны­ми поисковыми скважинами этот комплекс региональных работ позволил представить современную модель геологического строения провинции и оценить ресурсную базу углеводородного сырья.

Второй этап региональных сейсморазведочных исследований на территории Тимано-Печорской провинции начался с разработки единой целевой программы. Основная цель работ - создание сейсмостратиграфической модели провинции на базе региональных сейсмостратиграфических (РС) профилей. На первом этапе предполагалось выполнить серию исследований по линиям сейсмических профилей, а в дальнейшем по результатам интерпретации заложить несколько глубоких параметрических скважин.

Начало работ в виде согласования генеральной схемы размещения региональных сейсмостратиграфических профилей на карте масштаба 1:100000 было положено в 1988 г. В ее разработке принимали участие геологические организации провинции - ПГО “Ухтанефтегазгеология”, ПГО “Печорагеофизика”, ГП “Севергазпром”, ТПО ВНИГРИ, Коми филиал УрО АН СССР. Генеральная схема профилей разработана так, чтобы все крупные структурные элементы второго порядка имели 3-4 пересечения и опирались на скважины, вскрывшие фундамент. Первоначально предполагалось исследовать региональными профилями территорию, расположенную только к востоку от Тиманских дислокаций. Однако в процессе выполнения работ появился интерес к строению самого Тимана и Предтиманского прогиба, и исследования были распространены на эти объекты.

Первые полевые работы проведены в зимний сезон 1988-1989 гг. на восточной части профиля 15РС от Печоро-Колвинского авлакогена до отрогов Пай-Хойского складчатого сооружения. Они показали, что выдерживать проектное положение профилей на практике не удается. При проектировании последующих работ профили прокладывались в проектном створе с уклонением 10-20 км.

Региональной программой 1989 г. было предусмотрено отработать в пределах ТП НГП и Мезенской синеклизы взаимоувязанную сеть из 31 профиля РС субширотного и субмеридионального прости­рания, в большинстве своем опирающихся на ранее пробуренные глубокие скважины. Общий объем предусматривался в 12260 пог. км (8580 пог.км, или 70% в Республике Коми, 3680 пог.км, или 30% в Ненецком Автономном округе и Архангельской области). Работы планировалось завершить в 1997 г.

По состоянию на 01.01.2000 г. отработано из утвержденного программой объема 5681 км (46,3 % запланированного объема), из них 3141 км (11 профилей) 30% в Ненецком Автономном округе и Архангельской области и 2540 км в Республике Коми. На территории Республики Коми завершена отработка 13 профилей (12, 13, 15 и I7-РС, 33 – 41 РС), 11 профилей отработаны частично, 10 профилей не начаты отработкой. Таким образом, пока не приходится говорить о наличии какой­-то взаимоувязанной системе профилей РС на территории Республики Коми.