Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МАГНИТОВАРИАЦИОННОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ (МВП) ДЛЯ РУДНЫХ ПОИСКОВ И ГЕОКАРТИРОВАНИЯ

Ермолин Е.Ю.1, Ингеров И.А.2 , Ингеров О.И.3

1 Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург 2 «AGCOS» LTD, Канада, Торонто, Онтарио

3 «PHOENIX GEOPHYSICS», Канада, Торонто, Онтарио

Краткое резюме доклада

Традиционный метод магнитовариационного профилирования (МВП) [1,2,3,4] был создан в 1950-e -1970e е годы под низкочастотную (0.1 Гц и ниже) аппаратуру и соответственно был рассчитан на решение региональных задач, поиск и оценку параметров крупных аномалий электропроводности.

В начале 2000-х годов в практику электромагнитный работ стали широко внедряться легкие переносные высокочастотные варианты многофункциональной аппаратуры пятого поколения, высокочастотные малогабаритные индукционные датчики для измерения магнитных компонент электромагнитного (ЕМ) поля, прецизионные треноги для установки и транспортировки магнитных датчиков, легко и быстро переводимые из походного положение в рабочее и обратно [5,6]. Эти составляющие позволили свести время наблюдения на точке измерений до 10-20 минут, а подготовительно заключительные операции на точке измерений свести к первым минутам. Были разработаны и внедрены в практику двумерные (2D) инверсии данных [7], а также оперативные приемы оценки параметров аномальных проводящих тел [8,9,10].

Благодаря этому высокочастотный вариант МВП в настоящее время стал высокочувствительным и производительным методом для рудных поисков и геокартирования в интервале глубин 0-3 км. Метод геологически и экономически эффективно и оперативно решает задачи от картирования маломощных рудных даек под наносами, до поиска рудных тел различной формы в широком интервале глубин.

Поисковый вариант метода не требует плотной регулярной сети, так как индукционные векторы чувствуют объект на расстоянии и указывают направление на аномальный объект, находящийся в стороне от точек измерений. На поисковой и разведочной стадиях эффективным является комплексирование метода с редкой сетью точек (Аудио) магнитотеллурическим зондированием (МТЗАМТ), ас также с модификациями метода вызванной поляризации (ВП).

В связи с тем, что МВП не требует заземлений (измеряются только три ортогональные магнитные компоненты ЕМ поля), метод может применяться круглогодично в условиях самого разнообразног рельефа и самых разнообразных климатических зонах.

Список литературы

1.Parkinson W.D. Direction of rapid electromagnetic fluctuation. Geophys. J. 2, 1959. P. 1-14.

2.Wiese H., Geomagnetic Tiefentellurik. Deutche Akad. Wiss., Belin. 1965.

3.Рокитянский И.И., Исследование аномалий электропроводности методом магнитовариационного профилирования. Наукова думка. Киев., 1975, 276 с.

4.Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Модели и методы магнитотеллурики. М.: Научный мир, 2009. 680 с.

5.Ingerov O. et all., 2008. Hi sensitivity EM prospecting technique based on measurement of three magnetic components of natural EM field. 19th IAGA WG Workshop on Electromagnetic Induction in the Earth, Beijing, p.965-970.

6.Ingerov O. et all., 2009. Non-grounded Surface Electroprospecting Technique., 70th EAGE annual Conference. Amsterdam #6149.

7.Rodi W, Mackie R L. Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversion. Geophysics, 2001,66: 174_187

8.Rokityansky, I.I., l982. Geoelectromagnetic Investigation of the Earth's Crust and mantle. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 378 pp.

9.Ingerov O., Ermolin E. The parameter estimation of 2D conductive isometric bod-ies by singular points at the tipper frequency characteristic. Proceedings of 20th Induction Workshop IAGA, Giza, Egypt-2010, September 1824. P. 303-306.

10.Ермолин Е.Ю. Ингеров O., Ингеров И. Картирование субвертикальных проводящих объектов по данным МВЗ. 5-я Всероссийская школа-семинар имени М.Е. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитным зондированиям Земли, Санкт-Петербург, 2011. с. 245-249.

34

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

ТЕХНОЛОГИЯ И ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ СТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СЕЙСМИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ (СПСО) ПРИ ПОИСКАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В УСЛОВИЯХ

ШЕЛЬФА

Берг-Вишняков А.Э.

Канд. техн. наук, выпускник Ленинградского Горного Института 1957г., независимый консультант. geologberg@yahoo.com

Аннотация

Целью предлагаемой технологии становления электромагнитного поля под воздействием сейсмического облучении (СПСО) при поисках месторождений углеводородного сырья в условиях шельфа - является снижение уровня ошибок при отборе под бурение ловушек примерно в два-три раза. Данная технология основана на бинарном сейсмо-электромагнитном эффекте в промышленных коллекторах УВС, впервые обнаруженном в 1980 г. на месторождении Голицына (Черное море) и запатентованном в США № 7 303 790 с приоритетом от 5 октября 2005 г. В докладе будут затронуты все элементы технологии и приведены примеры использования ее на движущемся судне.

Summary

The goal of proposed technology of transient electromagnetic field under seismic wave action is decrease in 2-3 times of error level of selection of seismic prospects for drilling. The technology is based on binary seismo-electromagnetic phenomenon. The phenomenon was discovered in1980 on Golizino field (Black Sea), patent USA N 7 303 790, priority: October 5, 2005. In the paper is described all aspects of the technology including some examples of application with moving vessel.

Хорошо известно, что в мире бурится много пустых (сухих) поисковых скважин. Каждая пустая скважина - это неоткрытое месторождение или продуктивная залежь, это огромные затраты и гигантские потери времени. Например, как на Яламе, так и на Курмангазы (Каспийское море), где уже пробурено по две пустых скважины, почти наверняка будут открыты промышленные запасы углеводородного сырья (УВС), но при современной технологии поисков на это потребуются годы и млрд. денег. Причина сложившегося положения одна - высокий уровень ошибок при селекции перспективных нефтегазовых ловушек на продуктивные и нет до начала бурения.

Не секрет, что каждая продуктивная залежь имеет ловушку (антиклинальную, тектоническую, литологическую и т.п.), но не каждая ловушка имеет залежь Сейсморазведка выделяет множество перспективных ловушек, разграничить которые на продуктивные и нет пока с достаточной точностью не удается.

Целью предлагаемой технологии становления электромагнитного поля под воздействием сейсмического облучении (СПСО) при поисках месторождений углеводородного сырья в условиях шельфа - является снижение уровня ошибок при отборе под бурение ловушек примерно в два-три раза. Данная технология основана на бинарном сейсмо-электромагнитном эффекте в промышленных коллекторах УВС, впервые обнаруженном в 1980 г. на месторождении Голицына (Черное море) [2] и запатентованном в США № 7 303 790 с приоритетом от 5 октября 2005 г. [1],

В80-е годы было обнаружено [2] , что при возбуждении акустического импульса одновременно

свозбуждением электромагнитного импульса в коллекторах, содержащих промышленные скопления УВ, возникает электромагнитный отклик, связанный с взаимодействием этих импульсов в коллекторах. Это взаимодействие относительно недавно получило название “бинарный сейсмо-электромагнитный эффект”.

Опыт показывает, что при воздействии только акустических импульсов детектируемые отклики сейсмо-электрического эффекта от залежей на поверхности земли наблюдаются только для залежей до глубин 300 м [3], в то время как отклики бинарного эффекта (БЭ) зафиксированы от залежей с глубиной более 5 км. Таким образом, метод СПСО это электроразведка с одновременным облучением среды сейсмической волной. Технология СПСО в принципе может давать сейсмический временной разрез и геоэлектрический разрез, но это не главное - эти данные получают много и давно - СПСО инициирует и выделяет прямой отклик от залежи. А это позволяет выявить продуктивную ловушку, оконтурить залежь, определять глубину ее залегания и оценивать предполагаемые запасы до начала бурения. Цель этого доклада - показать как и почему это возможно.

35

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

2. Физические основы бинарного эффекта. Осадочный чехол горных пород рассматривается как огромная пористая мембрана сложного строения. Эта мембрана заполнена флюидами различного состава и концентрации. Преобладающая часть чехла насыщена солевыми растворами с концентрацией 1-300 г/л. Небольшая часть пор заполнена рассеянными УВ. Последние иногда замещают солевые растворы в хорошо проницаемых коллекторах, образуя промышленные залежи УВ сырья. УВ имеют удельное электрическое сопротивление на 8-9 порядков выше, чем солевые растворы. Графически возникновение бинарного эффекта проиллюстрировано на рис. 1.

Рис. 1. 1- акустический источник в пункте взрыва SP, 2- кабель питающей линии, 3- импульсный генератор электрического тока, 4- питающие электроды, 5- приемные электроды MN.

Здесь показан поперечный разрез среды и типичное временное распределение сейсмической волны и электромагнитного поля в геологической среде. На дневной поверхности

изображена упрощенная схема возбуждения и измерения полей

На врезке изображен продуктивный коллектор (hydrocarbon deposit), несущий поверхностные заряды (surface eletrical charge): сверху +, снизу -, водонасыщенная покрышка (salt water saturated rocks) и условно показаны векторы: P - градиент давления акустической волны от источника 1, J - плотность электрического тока индуцированного кабелем 2 и R - электрический отклик коллектора на бинарное воздействие.

Одновременно созданные или с выбранной временной задержкой, акустические и электромагнитные колебания проходят через все породы чехла с различной скоростью и на различных временах в зависимости от расстояния до источников колебаний. Градиент давления P акустической волны вызывает смещение жидкой фазы относительно твердого скелета в хорошо проницаемых слоях (cейсмическая модель M.A. Biot [4]). Электромагнитное поле распространяясь через слои с различным удельном сопротивлением заряжает границы раздела слоев стационарными электрическими зарядами [5,6,7]. Для коллектора с УВС на рис. 1 имеем следующее выражение для поверхностной плотности электрического заряда σ(t):

σ(t) = εоε(ρ1−ρ2)J(t) и т.к. ρ1>>ρ2, σ(t)=εoερ1J(t), где εoε - диэлектрическая постоянная среды,

ρ1,2 - удельные электрические сопротивления коллектора с УВ и вмещающей среды, соответственно.

Отсюда видно, что именно на поверхности коллектора с УВ достигается максимальное значение плотности электрического заряда σ(t) из всех пластов с высокой проницаемостью.

Представляется, что взаимодействие акустических колебаний и стационарных электрических зарядов происходит вследствие указанного выше смещения жидкой фазы в поровом пространстве коллектора, которое разряжает его заряженную поверхность [1]. Этот разряд и генерирует отклик J (t) бинарного эффекта, фиксируемый на поверхности земли. Согласно модели Biot смещение жидкой фазы происходит только в хорошо проницаемых пористых слоях и, кроме того, наибольшая плотность поверхностных зарядов наблюдается на поверхности высокоомных слоев. Только коллектора с УВC соответствуют этим условиям и в них будет наблюдаться максимальный

36

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

бинарный эффект. Опыт показывает, что это именно так. Аналогичный эффект был получен С.А. Назарным и В.А. Комаровым (СПб Университет) [7] при моделировании на образцах.

Сигналы бинарного эффекта от реальных залежей УВ. microVolts

Рис. 2.

В качестве природной модели для изучения бинарного эффекта в промышленных коллекторах была выбрана восточная газоконденсатная залежь месторождения Голицына (Украинский сектор Черного моря). Данная залежь имеет два продуктивных горизонта: верхний на глубине около 500 м залегает в терригенных отложениях майкопского яруса и нижний на глубине 2200 м в карбонатах нижнего палеоцена и верхнего мела. Мощность верхнего продуктивного горизонта около 12 м, нижнего

– 60 м. Измерительная установка, показанная на рис.1., на первом этапе исследования располагалась южнее вне контура залежи на дне моря глубиной около 30 м. Судно становилось на якорь и производилось около 1000 накоплений сигналов с целью снижения уровня помех. Делалось 3 серии измерений при длительностях электромагнитного импульса 2, 5 и10 сек. Затем эта же установка располагалась около продуктивной скважины и измерения повторялись в том же порядке. Аномальный сигнал вычислялся как разность первого и второго накоплений на каждом из времен длительности электромагнитного импульса. Полученный результат показан на рис. 2.

Здесь верхний отклик по времени 1 сек. соответствует импульсу с длительностью 10 сек., средний - 5 сек и нижний -2 сек. Из рисунка видно, что наиболее четкий сигнал зафиксирован для импульса 2 секунды. Отклик имеет два максимума: первый на времени 0,5 сек. и второй - 1,4 сек. Решение прямой задачи для параметров данного разреза и предположения, что продуктивные залежи генерируют отклик на бинарное воздействие дало близкий результат.

3. Основные технические характеристики разработанной морской технологии метода

СПСО

1.Технология предназначается для обнаружения промышленных залежей УВС в выявленных сейсмикой ловушках, определения их контуров и глубины залегания (до 6 км). По данным съемки с технологией СПСО даются рекомендации по заложению скважин глубокого бурения или отказу от бурения в точках рекомендованных по данным других геолого-геофизических методов.

2.Погрешность определения положения контуров залежей не более +/- 150 м. Находится путем повторного прохождения профиля. Контроль технологии проводится при прохождении профиля вблизи скважины, достоверно расположенной на контуре залежи.

3.Погрешность определения глубины залегания залежи не более +/-200 м х(1+Н/2 ) для малоизученных акваторий и +/-50 м (1+Н/2) для изучены хорошо. Вычисляется по трем близко расположенным зондированиям.

4.Рекомендации по заложению поисковых скважин подтверждаются с вероятностью не менее 75%, т.е. из 4 рекомендованных скважин по данным СПСО допускается одна пустая. Иными словами, данная технология обеспечивает коэффициент успешности бурения (Exploration Success Rates) не менее 75%. (В настоящее время коэффициент успешности поискового бурения (wildcatting) около 25%)

37

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

5.Рекомендации по отказу от бурения подтверждаются с вероятностью 85%, т.е. допускается одна ошибка на 6 отказов. Не считается ошибкой технологии, если на изученной с технологией СПСО акватории в пробуренной по данным других методов скважине обнаружат УВС не дающие стабильных промышленных притоков или залежи нерентабельны для разработки вследствие малых запасов.

6.Технология предназначена для работы на акваториях с глубиной от 5 до 300 м и соленостью выше 10 промилле. Однако она может быть модифицирована для работ на глубинах до 2000 м или при солености выше 1,0 промилле. Другой вариант модернизации позволит использование СПСО на суше.

7.Потребляемая мoщность от борт-сети судна не более 50 кВт.

8.Производительность работ на прямолинейных профилях не менее 7 км/час.

9.Производительность при зондированиях на стопе судна не менее 5-ти в сутки.

4.Общий объем испытаний технологии СПСО составил 3310 пог. км профилей. Из них 250 км на Баренцевом море в спорном с Норвегией секторе ; 2200 км в Украинском секторе Черного моря ; 170 км в Болгарском секторе Черного моря ; 250 км в Печерском море у побережья о.Колгуев ; 200 км в Печорском море на Мурманской структуре, 240 км в Мексиканском заливе. По результатам указанных съемок было дано 23 рекомендации, подтверждены бурением 21 , ошибочный прогноз один - так была пропущена маломощная Южно-Голицынская залежь, разработка которой оказалась не рентабельной.

Перечень контуров залежей УВС, построенных по данным СПСО и подтвержденных бурением:

Черное море: 1. Контуры западной и восточной залежей месторождения Голицына. 2. Контуры верхней и глубокой залежей месторождения Шмидта. 3. Контур месторождения Штормовое. 4. Контур залежи на поднятии Гамбурцева.

Баренцево и Печорское моря. 5. Морское продолжение месторождения Песчаноозерское (о. Колгуев)

6. Пересечен контур залежи на поднятии Октябрьское. 7. Пересечен контур залежи на Мурманской структуре.

Мексиканский залив. 8. Пересечен контур залежи на площади Main Pass (Устье Миссиссипи)

Перечень рекомендаций по отказу от бурения:

9.Структура Сельского (рекомендация подтверждена двумя сухими скважинами* в своде структуры).

10.Структура Штормовое (подтверждение: 2 сухих скважины* в своде структуры).

11.Структура на площади Main Pass (подтверждение: 3 сухих скважины).

* - Сухие скважины были пробурены после получения наших рекомендаций об отказе от бурения.

Перечень контуров неразбуренных залежей УВС, построенных по данным СПСО:

12.Контур неструктурной залежи на западном крыле структуры Сельского.

13.Контур неструктурной залежи на восточном крыле структуры Сельского.

14.Контур залежи на западном своде структуры Гамбурцева.

15.Контур неструктурной залежи на площади Main Pass.

Примеры сопоставления результатов бурения и данных технологии СПСО показаны на рис. 4, где приведены: структурная карта поднятий Штормовое и Сельского, на которых была проведена площадная съемка СПСО по сети 2х2 км, контур залежи месторождения Штормовое по данным СПСО (показан красным), сухие и продуктивная скважины на структурах Штормовое и Сельского. Поисковое бурение проводилось после работ СПСО, основываясь на сейсмических данных. Первая восточная скважина на структуре Штормовое выявила водоносный коллектор с высокой проницаемость, вторая (центральная) - получила из выявленного коллектора непромышленный приток газа и только третья скважина, пробуренная в контуре СПСО дала промышленный газ с глубины около 2000 м. Позднее бурение подтвердило контур залежи СПСО. Очевидно, что более эффективно было бы разбуривать залежь внутри контура СПСО сразу.

На своде поднятия Сельского по данным СПСО проводить бурение было нецелесообразно в связи с отсутствием каких-либо откликов от залежей УВС. Две сухие скважины подтвердили наш прогноз полностью.

38

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

Рис. 3.

Заключение

Рассмотренная выше морская технология есть первый шаг в практическом использовании бинарного сейсмо-электромагнитного эффекта [1,2] . Классическая геофизика не встречалась с этим эффектом в продуктивных коллекторах, поэтому технология СПСО открывает новую страницу в истории геофизики. Очевидно, что новый эффект может быть использован и на суше. По мере его изучения откроются новые возможности его использования и появятся новые технологии, полезные для геологоразведки. Технология СПСО в силу ряда причин пока не находит широкого применения, но по мере истощения мировых запасов УВС интерес к ней будет расти и расти. Автор надеется, что ознакомившийся с этим докладом специалист заинтересуется бинарным эффектом и примет активное участие в его изучении и реализации.

Список литературы

1.Berg. Method of Seismo-Electromagnetic Detecting of Hydrocarbon Deposit, US Patent № 7,330,790. October 2005.

2.А.Э. Вишняков (Берг), Е.Д. Лисицын, М.Ю. Яневич и др. Отчеты по НИР и хоздоговорным работам. 3. Фонды НИИГА (Севморгео), 1980-81 гг.

4.A.H. Thompson, G.A. Gist. Geophysical application of electrokinetic conversion. The Leading Edge, №12, 1993

5.M.A. Biot. Theory of Propagation of Elastic Waves in a Fluid-Saturated Porous Solid. J. Acoust. Soc.Am. 28, 1956

6.Ю.В. Якубовский, Л.Л. Ляхов. Электроразведка.”Недра“, 1964 г.

И.Е. Тамм. Основы теории электричества. Гостоптехиздат, 1954 7. С.А. Назарный, В.А. Комаров. Вызванная сейсмоэлектрическая поляризация. Изд. СПб Университета, 2001г.

39

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ЗАПАДНОГО ФЛАНГА ПЕЧЕНГСКОЙ СТРУКТУРЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДВУХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АМТЗ С АППАРАТУРОЙ

КВВН-7

Скороходов А.А.1 , Варданянц И.Л.2 , Жамалетдинов А.А.1,3

1 ФГБУ науки Геологический институт Кольского научного центра РАН, г. Апатиты 2 Санкт-Петербургский государственный университет

3 Санкт Петербургский филиал ФГБУ науки Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, г. Санкт-Петербург, abd.zham@mail.ru

Аннотация

Данная работа посвящена результатам аудиомагнитотеллурического зондирования западного фланга Печенгской структуры. В первом приближении структура может быть представлена в виде двумерного анизотропного объекта. Решение обратной задачи производится путем двумерного моделирования для двух независимых мод магнитотеллурического поля. При создании стартовой модели были учтены результаты электропрофилирования на постоянном токе и данные сейсмического зондирования ОГТ. Описана процедура моделирования и представлена итоговая модель глубинной электропроводности восточного фланга Печенгской структуры.

Summary

Present work is devoted to magnetotelluric research of West wing of Petchenga Structure considered as resistivity high-contrasted two-dimensional anisotropic object. Results of audio-frequency magnetotelluric sounding provided by KVVN-7 equipment are presented. Task to study deep structure of the object is defined. The decision of this task is solved in terms of classic two-dimensional modeling, when magnetotelluric field is considered as two independent modes. Making a model, results of previous geophysical researches also were taken into account. A modeling process is described and a conductivity model of the Petchenga structure is presented. The results of this work are of both practical and methodological interest. In the end the received results have been analyzed.

Печенгский рудный район - это одна из главнейших никеленосных провинций России. В ней сосредоточены значительные концентрации комплексных сульфидных медно-никелевых руд, генетически и пространственно связанных с массивами ультраосновных и основных пород.

40

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

Строение литосферы..., 1993]. Высокая электропроводность "продуктивной" толщи обусловлена наличием в ней многочисленных слоев филлитовидных сланцев с сульфидно-углеродистой и магнетитовой минерализацией. В толще филлитовидных сланцев залегают интрузивные тела габбро- верлит-серпентинитов, обладающих в большинстве высоким удельным электрическим сопротивлением. С ними связаны известные месторождения богатых медно-никелевых руд – Каула, Каммикиви, Ждановское и другие. По признаку высокой электропроводности "продуктивная" и Пороярвинская толщи Печенгской структуры были прослежены на территорию Норвегии, в пределы Пасвикской структуры [Zhamaletdinov et al., 1995].

Несмотря на то, что в изучение Печенгской структуры вложено огромное количество сил и средств, до сих пор нет единого мнения o ее глубинном строении. Главным образом это касается вопроса о моноклинальном, либо синклинальном соотношении структур северного и южного крыльев Печенги. В настоящей работе предпринята попытка решить этот вопрос методом аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ) на примере западного фланга Печенгской структуры.

На западном фланге Печенгская структура сужается, при этом сохраняется чередование слоев (рис.1). Здесь вся структура была подвержена сильному сжатию, и характеризуется сильно выраженной анизотропией.

В 2011 году по профилю Куэтс-Шуорт (рис.1), пересекающему западный фланг Печенги, и на Шуониярвинском гранитоидном блоке, сотрудниками ГИ КНЦ РАН были проведены АМТЗ в диапазоне частот 1-1000 Гц с применением аппаратуры КВВН-7, созданной при сотрудничестве ЦФТПЭС, ГИ и ПГИ КНЦ РАН, СПбФ ИЗМИРАН [Колобов и др., 2009]. Был поставлен вопрос о том, сможет ли АМТЗ в условиях резкого контраста удельного сопротивления решать структурные задачи.

Измерения трех компонент магнитного поля (Hx, Hy, Hz) и двух компонент электрического поля (Ех, Еу) проводились с шагом 1 км. Приемные линии (по 200 м) ориентировались вдоль и вкрест магнитного меридиана. По наблюденному полю строились кривые кажущегося сопротивления ρxy и ρyx.

Целью работ было определить глубинное строение и параметры анизотропии западного фланга Печенгской структуры.

Для достижения цели было проведено моделирование с применением программы, разработанной И.Л. Варданянц (СПбГУ) TCURV11 [Вардянянц, 1978, 1979]. Эта программа для расчета отклика магнитотеллурического поля от двумерных структур использует метод конечных разностей на прямоугольной неравномерной сетке. Решения выводятся для Е и Н поляризаций. Далее рассчитанное поле можно поворачивать на любой заданный угол.

Расчет модельных полей было решено проводить в направлениях Е- и Н-поляризации, чтобы упростить процесс моделирования. В этом случае изменение параметров модели в наиболее яркой степени отражается на расчетных кривых. Для того, чтобы можно было сравнивать наблюденные и модельные кривые, измеренные данные математически поворачивались по направлениям Е и Н поляризации [Бердичевский, 2009].

Моделирование осуществлялось в несколько этапов. На первом этапе была создана априорная модель. Основой модели послужили результаты дипольного профилирования на постоянном токе по геолого-геофизическому профилю Шуони-Куэтс и сейсмический разрез по профилю ОГТ, расположенному на траверзе Кольской сверхглубокой скважины [Пожиленко и др., 2002]. Результаты дипольного профилирования позволили точно определить границы структур и значения удельного сопротивления на поверхности, а сейсмический разрез – вероятное продолжение структур на глубину.

Были построены 3 априорные модели, характеризующие разное соотношение проводящих структур и глубину их залегания. Сравнение этих моделей с экспериментальными данными помогло определить примерный уровень выполаживания проводящих слоев.

Из этих моделей была выбрана та, которая больше других соответствовала измеренным данным. Следующим этапом был подбор модели с изотропными структурами. Моделировались различные варианты углов падения и мощностей слоев, а также их соотношение.

И на последнем этапе, когда модель качественно стала соответствовать наблюденным данным, в процесс моделирования помимо корректировки положения и удельного сопротивления была введена анизотропия структур.

В настоящее время моделирование не завершено. Кроме того, в этом году получены новые данные АМТЗ с аппаратурой Phoenix Санкт-Петербургским горным институтом на профиле, пересекающем Печенгскую структуру параллельно сейсмическому профилю ОГТ. Эти данные будут учитываться при дальнейшем моделировании.

41

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

Пример модели, позволяющей получить наилучшее согласие между экспериментальными и теоретически рассчитанными данными, приведен на рис. 2. На нем же приведен пример сопоставления теоретических и экспериментальных кривых АМТЗ для Е- и Н-поляризации.

На текущем этапе можно сделать следующие выводы:

1.Проводники Печенгской структуры на западном фланге представляют собой клиновидную структуру, круто падающую в южном направлении и выполаживающуюся на глубинах 3-5 км;

2.Проводящие горизонты обладают сильной анизотропией (λ=3); 3.Северная и южная зоны Печенгской структуры имеют характер моноклинальных структур, по-

видимому, не связанных между собой, как это было показано ранее по результатам прослеживания токопроводящих каналов в поле МГД-источника «Хибины» [Жамалетдинов, 1990].

а).

б).

Список литературы

1.Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И., Модели и методы магнитотеллурики. – М.: Научный мир, 2009.

2.Варданянц И.Л. Расчеты методом сеток магнитотеллурических полей над двумерно-неоднородными

Рис.2. Пример сопоставления модели и наблюденных данных в точке «5 км» а) кривые кажущегося сопротивления, красным показаны модельные, синим –

экспериментальные; б) геоэлектрическая модель западного фланга Печенгской структуры вдоль профиля Шуони-Куэтс (треугольником обозначена точка наблюдения «5-ый км»)

средами. // Вопросы геофизики, вып.27, Л., 1978. С.36-40 (часть 1), вып.28, Л., 1979. С.40-50 (часть 2).

3.Жамалетдинов А.А. Модель электропроводности литосферы по результатам исследований с контролируемыми источниками поля (Балтийский щит, Русская платформа). – Л. Наука, 1990.

4.Колобов В.В., Куклин Д.Н., Шевцов А.Н. / Семиканальная цифровая станция частотного зондирования КВВН-7 //Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов – КНЦ РАН, Апатиты, 2009.

5.Пожиленко В.И., Гавриленко Б.Г., Жиров Д.В. Жабин С.В. / Печенгско-Аллареченский рудный район // Геология рудных районов Мурманской области. – КНЦ РАН, Апатиты, 2002.

6.Строение литосферы Балтийского щита. Отв. ред. Н.В. Шаров – М. 1993.

7.Zhamaletdinov A.A., Ronning J.S., Lile O.B., et al. Geoelectric investigations with the "Khibiny" source in the Pechenga-Pasvik area // Geology of the eastern Finnmark-western Kola Peninsula region. Edit. D. Roberts, O. Nordgulen, Geological Survey of Norway, Special publication N 7. Trondheim, 1995. P. 339-348.

42

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ И ГЕОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФЛЮИДОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ

БАССЕЙНОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Алексеев С.Г., Ворошилов Н.А., Штокаленко М.Б.

ФГУ НПП «Геологоразведка», Санкт-Петербург, sga49@mail.ru

Аннотация

Рассмотрены новые способы обработки геофизических данных по территории нефтегазоносной провинции Восточной Сибири, приведены результаты комплексного использования геофизических и геохимических методов для прогноза и поисков УВ.

Summary

New methods of processing geophysical dada on East Siberian oil and gas area have been considered. Results of complex uses of geophysical and geochemical methods to forecast hydrocarbon have been shown.

1.Под флюидодинамической системой понимается тектонически обособленный объем земной коры со свойственными только для него давлением и температурой, контролирующими флюидные потоки, осуществляющие перенос компонентов и энергии. Флюидодинамические системы возникают, действуют и отмирают в пределах всей твердой оболочки земли. Они различаются по глубине заложения и по составу. Наиболее древние из глубокозаложенных систем характеризуются высоким содержанием углерода (С > Н), это С–системы. Самые молодые и залегающие на сравнительно небольших глубинах, где Н > С, это – Н-системы. К первым из них тяготеют месторождения алмазов, редких, редкоземельных и цветных металлов. С Н-системами, характеризующимися высокой

активностью Н2О и широким развитием водородосодержащих минералов (амфиболов, слюд и др.) связано подавляющее число гидротермальных или метаморфогенно-метасоматических рудных месторождений. Размещение скоплений углеводородов и сопутствующих, генетически связанных с ними месторождений твердых полезных ископаемых, контролируется, по мнению академика Ф.А.Летникова, смешанными С-Н системами, которые также глубоко как и С– системы дренируют литосферу.

2.Непреложным атрибутом флюидодинамической системы является зона глубинных разломов и оперяющих их разноранговых, иерархически увязанных тектонических дизьюнктивных структур. Миграция флюидов по таким зонам происходит по системам пор и трещин. С глубиной на смену хрупким деформациям приходят пластические, при этом трещиноватость и пористость исчезают. Здесь начинает работать (по академику Ф.А.Летникову) механизм флюидного массопереноса через толщу пород литосферы. Он заключается в скольжении пленок флюида вдоль плоскостей рассланцевания пород, на субмолекулярном уровне. Новый подход позволяет объяснить роль глубинных разломов в переносе флюидных и других компонентов из мантии к верхним горизонтам земной коры.

Геохимические исследования по изучению вещественного состава глубинных флюидов выявили, что главными компонентами флюидов литосферы являются газы системы С-Н-О, меньшую роль играют кислотные соединения на базе F, Cl, S с участием соединений азота и благородных газов. Наиболее энергоемкими по массе являются Н2, С2Н6, СН4, NН3, HCl, CО, к ним примыкают SO2 SO3 HF СO2, F2, и замыкают He, Ar, O2, SiF4 SiCl4. Помимо летучих компонентов в состав флюидов входит широкий спектр микроэлементов в комплексах с Cl и F, частично с P, Se, Te, S. Образование тех или иных комплексов носит избирательный характер, зависящий от свойств элемента и наличия на конкретном энергетическом уровне соответствующего лиганда. По мере падения термодинамических параметров флюида происходит смена миграционных форм элементов. Например, путём образования комплексов с органическими соединениями, синтезирующимися по мере эволюции системы в геологическом разрезе. Именно такими компонентами характеризуется состав наложенных ореолов рассеяния химических элементов и газовых ореолов, которыми на современной дневной поверхности проявляются углеводородсодержащие флюидодинамические системы, определяющие перспективы обнаружения месторождений УВ.

3. Из сказанного выше вытекают требования к технологиям прогноза и поисков месторождений УВ. Они должны быть комплексными и ориентированы на структурно-тектоническую характеристику искомых объектов. При этом каждый из включенных в комплекс методов должен иметь значительную глубинность. Естественно, технологии должны быть увязаны с данными основного метода поисков

43

Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара

месторождений УВ – сейсморазведкой.

4.Применительно к природным и геологическим условиям Европейской части РФ и Западной Сибири разработан и широко опробован прогнозно-поисковый комплекс, включающий гравиразведку, магниторазведку (в аэро- и наземном вариантах), геоэлектрохимию и атмохимию по сорбированным газам. В отдельных случаях использовалось магнитотеллурическое зондирование (МТЗ).

5.Для прогноза углеводородных и рудных месторождений по материалам гравиметрических и магнитных съёмок разведки и магниторазведки предлагается новый способ обработки обработки данных

–послойная фильтрация поля с пересчетом выделенных частотных составляющих в нижнее полупространство. Глубинная привязка результатов настраивается на моделях, удовлетворительно согласуется с сейсмическими, магнитными и электрическими разрезами. Возможность построения указанным способом неограниченного количества геофизических разрезов и срезов позволяет называть предложенный метод томографией, т.е. послойным исследованием. Метод применяется также для построения сейсмо-плотностных разрезов.

6.В докладе приведены первые результаты опробования новой технологии прогноза и поисков месторождений УВ применительно к геологическим условиям Восточной Сибири. По данным грави- и магниторазведки были выявлены глубинные флюидодинамические системы, имеющие клинообразную и конусообразную формы и характеризующиеся пониженными значениями избыточной плотности и

намагниченности. В пределах отдельных участков комплексом геоэлектрохимических и атмохимических методов оконтурены потенциально перспективные УВ объекты.

44