Методика поисков структур в Башкирской АССР
Г. П. ОВАНЕСОВ и М. Ф. МАРТЬЕВ
Территория Башкирской АССР включает в себя три крупные структурно-тектонические области: область западного склона горного Урала, Предуральский прогиб и область восточной окраины Русской платформы (рис. 1).
Область горного Урала, занимающая всю восточную часть Башкирии, до самого последнего времени не являлась непосредственным объектом поисковых и разведочных работ на нефть, так как здесь интересующие нефтяников отложения чаще всего выведены на дневную поверхность.
Для поисков нефтяных месторождений в этой зоне может оказаться перспективной самая западная часть, характеризующаяся более спокойной складчатостью.
Предуральский прогиб. Каменноугольные и сакмаро-артинские слои в пределах Предуральского прогиба погружаются на значительную глубину.
Для области Предуральского прогиба характерны два типа поднятий, совершенно неизвестные в области платформы. Первым типом являются погребенные рифовые массивы, сложенные известняками сакмаро-артинского возраста, а вторым - узкие меридионально вытянутые брахиантиклинальные складки, местами осложненные дизъюнктивными нарушениями
Промышленная нефть в обоих типах структур приурочивается к сакмаро-артинским карбонатным отложениям. При этом в рифовых массивах коллекторами являются органогенные пористые известняки и доломиты, в брахиантиклиналях же залежи нефти находятся в трещиноватых мергелях и известняках и реже в пористых породах
Характерной чертой нефтеносных поднятий депрессии является их резко выраженная конфигурация. Углы падения в брахиантиклиналях и углы склонов поверхности массивов часто превышают 45°.
Довольно четко намечается закономерность расположения этих структур в виде двух линий, протягивающихся в общем почти параллельно друг другу. При этом полоса распространения рифовых поднятий почти вплотную примыкает к западному краю депрессии, полоса же узких брахиантиклинальных складок располагается восточнее на 2-8 км.
К числу особенностей геологического строения Предуральского прогиба относится также резкое несоответствие структуры нефтеносных сакмаро-артинских отложений структуре вышележащих осадков кунгурского яруса и уфимской толщи.
Другой особенностью является то, что по кунгурским отложениям в ряде случаев намечаются обширные поднятия на тех участках, где поверхность артинских отложений лежит горизонтально или даже образует впадину. Наконец, также в области глубокого погружения артинских отложений породы галогенного кунгура часто образуют линейно вытянутые структуры диапирового типа, связанные с соляной тектоникой.
Еще меньше соответствия наблюдается между структурами сакмаро-артинских и уфимских отложений. Уфимские отложения характеризуются изменчивой мощностью, резко возрастающей в области глубоких мульд и сокращающейся на участках поднятий галогенного кунгура.
Платформенная область Башкирии представляет обширную площадь, расположенную к западу от Предуральской депрессии. Осадочные отложения, участвующие в строении этой области, на всем огромном пространстве ее представлены весьма однообразно и более выдержаны по мощности, чем в депрессии.
Фаунистически охарактеризованные девонские отложения, развитые на платформе, имеют мощность от 350 до 600 м и представлены в нижней части в основном терригенными породами. В области депрессии мощность девонских образований достигает 170-320 м, но терригенной является лишь очень незначительная часть их, соответствующая главным образом такатинским слоям.
Каменноугольные отложения представлены карбонатными породами и имеют значительно большую мощность в депрессии, изменяющуюся от 800 до 1200-1300 м. На платформе мощность каменноугольных отложений составляет 700-850 м
Терригенными породами сложены нижняя часть визейского яруса и частично верейский горизонт среднего карбона.
Сакмаро-артинские отложения в платформенной области представлены весьма однообразной фацией эпиконтинентального моря, и мощность их от Туймазов к Стерлибашеву изменяется от 130-150 до 400 м. В Предуральской же депрессии мощность указанных отложений на коротком расстоянии возрастает до 1200 м.
Мощность кунгурских отложений в платформенной области также сильно колеблется. По направлению от Туймазов к Стерлибашеву она изменяется от 130 до 650-700 м.
Мощность уфимских отложений по направлению с востока на запад постепенно уменьшается Ее максимальное значение в восточных районах не превышает 150-350 м, снижаясь на западе до нескольких десятков метров.
На большей части площади платформенной Башкирии имеют развитие морские и лагунно-прибрежные верхнепермские отложения казанскою и татарского ярусов, мощность которых в противоположность мощности уфимских осадков уменьшается в направлении с запада на восток и северо-восток до полного исчезновения
Тектоническое строение платформы резко отличается от строения депрессии В пределах изученной части платформы установлено наличие больших пологих структур с углами падения крыльев от нескольких десятков минут до 2-4°.
Случаи несоответствия верхнепермских структур структурам по более древним горизонтам наблюдаются весьма часто в платформенной области Башкирии. Это несоответствие вызвано различными причинами.
Наиболее широко развит тип несоответствия структур, связанный с пластическими деформациями в кунгуре. Этот тип распространен в восточной части платформенной Башкирии, где он приурочен к полосе наибольшего развития галогенных отложений кунгура, главным образом гипсов и каменной соли. В этом случае верхнепермские структуры повторяются лишь до кунгура. Все нижележащие поверхности (начиная с кровли артинских отложений) имеют иной структурный план. К таким структурам можно отнести крупную хорошо выраженную Стерлибашевскую структуру, Каргалинскую, Сараевскую к др. Все они характеризуются значительной мощностью галогенных кунгурских отложений (300-600 м), содержащих прослои каменной соли.
Существенное значение при выработке соответствующей методики разведочных работ в Башкирии имеет выявление в геологическом разрезе размывов и перерывов в осадконакоплении, обусловленных тектоническими подвижками, которые проявлялись по-разному в пределах отдельных структурных элементов первого порядка во времени.
Самый древний и, вероятно, самый длительный перерыв, известный в платформенной Башкирии, относится к додевонскому периоду. В местах повышенного залегания пород кристаллического фундамента (Туймазы) этот перерыв явился наиболее длительным, так как здесь нижнеживетские породы непосредственно налегают на кристаллический фундамент. В местах погружения кристаллических пород накапливались мощные толщи бавлинской свиты.
Перерыв между верхнебавлинской толщей и фаунистически охарактеризованным девоном уже менее длителен. На верхнебавлинскую толщу в восточных районах платформенной Башкирии ложатся такатинские слои эйфельского яруса девона (Стерлибашево, Елатминка, Кебячево, Давлеканово, Сараево), причем мощность такатинских слоев уменьшается в западном и северо-западном направлениях.
В северных районах Башкирии нижнеживетские отложения в разрезе отсутствуют (Старо-Петровка, Орьебаш, Калтасы). В более восточных районах северной Башкирии в ряде случаев отсутствуют и верхнеживетские отложения, а также значительная часть пашийских и кыновских отложений (Апрелово, Каирово, Караидель, Байкибашево).
Следующим региональным перерывом следует считать перерыв меж ту франским и фаменским ярусами, сопровождающийся размывом кровли франского яруса (аскынских слоев). Этот перерыв хорошо выражен на Балтаевской и Константиновской площадях, где размыто не менее 80- 100 м известняков (скв. 1, 9, Балтаево). Прослои известняковой брекчии как следы размыва аскынских слоев обнаруживаются на всей обширной области платформенной Башкирии.
Повсеместно наблюдается размыв верхней части турнейского яруса небольшой амплитуды. Только на отдельных локальных площадях (Чекмагуш, Константиновка, Арлан и др.) имеется более глубокий размыв карбонатных пород (до верхнефранских) и заполнение эрозионных углублений в них терригенным материалом.
На размытой поверхности намюрского яруса залегают отложения башкирского яруса, мощность которых постепенно увеличивается с запада на восток с 17-25 до 80-100 м Наращивание разреза башкирского яруса происходит за счет нижних горизонтов; в более восточных районах вскрывается и более полный разрез его.
Не менее четко выраженный размыв (правда, неповсеместный) имеется в кровле сакмаро-артинских отложений. Отсутствует размыв этих отложений в более восточной части платформенной Башкирии, в зоне развития нижнекунгурских доломитов (Стерлибашево, Давлеканово, Сараево, Кебячево, Кировская).
Эти причины обусловили ряд структурно-тектонических этажей в разрезе палеозойских отложений Башкирии, что в значительной мере усложняет методику поисков погребенных структур в каменноугольных и девонских отложениях.
Основные черты методики геологоразведочных работ, применяемой в данное время в платформенной части Башкирии, сводятся к следующему.
В области юго-восточного склона Татарского свода, где развиты крупные, резко выраженные в артинских отложениях структуры, удовлетворительно отвечающие структурам карбона и девона, глубокое разведочное бурение проводится на этих структурах или группе структур, подготовленных структурно-поисковым бурением.
В краевой восточной части этой области, где не наблюдается отчетливого совпадения артинских структур со структурами карбона и девона, для подготовки площади к разведке глубоким бурением артинская структура должна быть обязательно подтверждена по угленосной свите бурением глубоких скважин станками «Уфимец». В этом случае наряду с выявлением структурной формы изучаются также литолого-фациальный состав угленосной свиты и ее нефтеносность.
Для ускорения подготовки площадей к промышленной разведке здесь проводятся также детальные сейсморазведочные работы МОВ. В целях повышения достоверности результатов сейсморазведки и повышения геологической эффективности разведочных работ в целом необходимо в широких пределах осуществлять эти работы в комплексе с бурением глубоких разведочных скважин.
В Камско-Бельской седловине, где основным промышленно нефтеносным горизонтом пока является угленосная свита, наблюдается достаточно хорошее соответствие артинских структур структурам угленосной свиты и несоответствие их структурному плану, намечающемуся по отложениям терригенного девона. Такое же соотношение между указанными структурными этажами имеет место также по всей северо-западной окраине Башкирии (район Арлана, Уртаула и др.).
Подготовка площадей к промышленной разведке в этих районах в первую очередь осуществляется структурно-поисковым бурением. Опорным маркирующим горизонтом при этом является кровля артинского яруса. С учетом размерности структур структурно-поисковые скважины размещаются по профилям с расстоянием: между ними до 5-6 км и между скважинами до 2-4 км.
В результате такого картирования: в северо-западной части Башкирии, выявлено до 50 артинских структур. В Бирской седловине артинские структуры приурочены к шести тектоническим валам северо-западного простирания, прослеживающимся на протяжении всей седловины.
Следует отметить, что в районах несогласного залегания нижнепермских отложений с отложениями карбона и: девона применялось также картирование и по верейскому горизонту. Однако установленное несогласное залегание этого горизонта с более древними отложениями карбона и девона заставило почти совсем отказаться от этого промежуточного и малоэффективного этапа подготовки площадей к глубокой разведке.
Подготовленные структурно-поисковым бурением по артинским отложениям площади передаются в промышленную разведку на поиски нефти, в нижнем карбоне. Поиски структур в. девонских отложениях проводятся, путем углубления отдельных разведочных скважин, расположенных в сводовых частях выявленных поднятий, или по результатам сейсморазведки. При помощи сейсморазведки оказалось, возможным не только решать региональные задачи, связанные с изучением тектоники девона, но и осуществлять в отдельных районах с благоприятными сейсмогеологическими условиями поиски пологих платформенных структур с амплитудой порядка 30-50 м.
Результаты разведки на некоторых сейсмических поднятиях указывают на удовлетворительное совпадение данных сейсмики и бурения, но часты еще случаи несовпадения этих данных. В последние годы для повышения точности сейсморазведочных работ в больших объемах осуществляется бурение так называемых параметрических скважин. Эти скважины используются для определения скоростей сейсмических волн в толще, залегающей выше кровли кунгура. В платформенной части Башкирии имеются большие площади, где современные технические средства и методические приемы работ MOB, имеющиеся в распоряжении сейсморазведчиков, не обеспечивают решения геологических задач
Для повышения геологической эффективности сейсморазведочных работ в платформенной части Башкирии намечается осуществить следующие мероприятия.
1. При детальных сейсмических исследованиях сеть профилей должна быть не реже 1-1,5 пог. км профиля на 1 км2 площади.
2. Для получения хороших отражений по профилям, обеспечивающих качественную корреляцию их, необходимо широко внедрять группирование сейсмографов, проводить отработку профилей на двух фильтрациях, а также по мере необходимости резко сокращать интервалы между взрывными скважинами (взрывной интервал).
3. Значительно повысить точность учета скоростей распространения упругих колебаний как в надкунгурской толще, так и в толще пород нижележащих отложений. Для более точного учета скоростей в надкунгурской толще необходимо в среднем на каждые 15-20 км2 изучаемой площади бурить одну параметрическую скважину до верхней части разреза кунгура. Для изучения скорости V2 в карбонатной части разреза в районе сейсмических работ необходимо бурить глубокие параметрические скважины
4. Сейсмокаротажные работы в этих и других скважинах необходимо проводить сейсмозондом. В районах со сложными сейсмогеологическими условиями для MOB широко внедрить корреляционный метод преломленных волн (КМПВ).
5. Практиковать комплексирование сейсморазведки с глубоким бурением
Существенной причиной, тормозящей производство сейсморазведочных работ на высоком уровне в платформенной части Башкирии, является резкий недостаток аппаратуры, приборов и сейсмического оборудования.
В области Башкирского свода, выявленного глубоким бурением по карбону и девону, артинский ярус не отражает тектонику нижележащих горизонтов, а каменноугольные и девонские отложения дислоцированы согласно. Поэтому поиски структур в девонских отложениях, промышленная нефтеносность которых установлена на Куш-Кульском месторождении, проводятся здесь глубоким структурно-поисковым бурением на угленосную свиту станками «Уфимец» и бурением глубоких поисковых скважин
Направление поисков нефтяных месторождений в пределах Башкирскою свода определяется увеличением мощности и улучшением фаций терригенной толщи девона на юг и юго-восток от центральной части свода
В области Бельского прогиба структурные соотношения палеозойских отложений предполагаются аналогичными тектонике Камско-Бельской седловины Основным объектом разведки в этом прогибе является терригенная толща девона, так как мощность угленосной свиты здесь 5-10 м и представлена она алевролито-аргиллитозыми породами. Здесь подготовка площадей к промышленной разведке девонских отложений проводится путем картирования по артинскому ярусу, но передаче в глубокое бурение под-лежат только крупные структуры, вероятно, в какой-то степени отражающие глубинную тектонику. Такие поднятия рекомендуется проверять также сейсморазведкой.
Разработка изложенной выше методики поисков структур в карбоне и девоне, основывающейся на дифференцированном подходе к подготовке площадей к глубокой разведке, стала возможной после оснащения разведчиков новым типом станков («Уфимец») и широкого разворота сейсморазведочных работ в платформенной части Башкирии.
Применение изложенной методики повысило качество подготовки площадей под глубокую разведку и привело к значительному сокращению числа неудачных скважин. Ряд месторождений был открыт первыми разведочными или глубокими структурно-поисковыми скважинами, пробуренными станками «Уфимец».
Наибольшее число нефтяных месторождений открыто в области Бирской седловины, где к настоящему времени закартировано более 50 локальных поднятий. Из этого числа уже проверено глубоким бурением 15 структур, и на каждой из них открыты залежи нефти.
Применение этой методики в период 1952-1957 гг. привело к открытию свыше 30 новых месторождений, из которых наиболее крупными являются Шкаповское, Арланское и др.
В Предуральской депрессии к настоящему времени выполнен большой объем геологических и геофизических исследований, связанных с поисками залежей нефти в рифогенных массивах и структурах кинзебулатовского типа.
В результате многолетнего опыта применения геофизики в депрессии был установлен рациональный комплекс для поисков рифогенных массивов и антиклинальных структур кинзебулатовского типа, состоящий из электроразведки и гравиразведки.
В северной части Предуральской депрессии (севернее широты Ишимбая), где рифовые массивы и структуры кинзебулатовского типа залегают неглубоко, основным поисковым правилом для ввода того или иного участка в разведочное бурение является сочетание поднятия опорного электрического горизонта с максимумом силы тяжести. Надо отметить, что результаты бурения в северной части Предуральской депрессии свидетельствуют о большой эффективности такого комплекса.
В результате широкого развития разведочного бурения на геофизических объектах к северу от Ишимбая было открыто более 20 рифогенных массивов и антиклинальных структур кинзебулатовского типа. Некоторые из них оказались промышленно нефтеносными.
В южной части Предуральской депрессии (южнее широты Ишимбая) поиски рифов и структур кинзебулатовского типа значительно затрудняются из-за более сложной геолого-геофизической обстановки. Глубина залегания артинского ложа, а вместе с этим рифов и структур кинзебулатовского типа по мере движения на юг значительно возрастает. На юге артинские известняки в рифовой фации вскрываются на абсолютных отметках порядка -1300 м и более, тогда как вершина Столяровского рифа имеет отметку -240 м.
С увеличением глубины залегания артинского ложа в южной части депрессии ухудшаются физико-геологические предпосылки, необходимые для применения геофизических методов разведки. Это объясняется тем, что при движении на юг резко возрастает мощность терригенных отложений уфимской свиты, галогенных осадков кунгура и особенно каменной соли.
Галогенная толща кунгурского яруса сильно маскирует строение артинского ложа и оказывает основное и достаточно сложное влияние на гравитационное поле. Это приводит к тому, что рифогенные массивы и структуры артинских отложений не получают здесь ясного отражения в строении поверхности галогенного кунгура, а также на карте аномалий силы тяжести. При таких условиях поиски их становятся довольно затруднительными.
Однако, несмотря на трудности, геофизические исследования электроразведочным и гравиметрическим методами являются здесь пока основным источником для направления поисков рифов и структур кинзебулатовского типа.
Для выбора мест возможного и наиболее вероятного наличия рифовых массивов на юге депрессии обычно берутся в основу следующие основные принципы.
1. Центральные части кунгурских поднятий, с которыми связано обычно скопление мощных залежей каменной, соли, соответствуют прогибам артинского ложа.
2. Наиболее глубокие прогибы в кровле кунгура, представляющие собой синклинальные блоки, сложенные уфимскими красноцветами, могли образоваться только в прогибах между рифами, т. е. на участках глубокого залегания артинского ложа. Поэтому если по данным электроразведки и гравиразведки очертить границы глубоких прогибов кровли кунгура и зоны мощных скоплений каменной соли, то оставшиеся промежуточные площади будут представлять интерес для поисков рифов и структур кинзебулатовского типа. Промежуточные площади характеризуются обычно высоким залеганием (выше -700 м) кровли галогенного кунгура и относительно повышенными значениями гравитационного поля.
3. Характерной особенностью полосы развития рифогенных массивов на юге депрессии, является, кроме того, наличие элементов широтного простирания как у поднятий галогенного кунгура, так и у аномалий силы тяжести. К настоящему времени бурением установлено, что рифогенные массивы имеют также широтное простирание и располагаются в районе склонов кунгурских поднятий, характеризующихся сравнительно большими градиентами силы тяжести. Эти особенности обычно и берутся в основу выбора участков для поисков новых массивов. На площадях с благоприятной геофизической характеристикой производится структурно-поисковое бурение станками типа «Уфимец» или роторными станками, так как глубина залегания артинских отложений в южной части депрессии нередко превышает 1800-2000 м. Первые поисковые скважины обычно задаются профилями и бурятся до артинских отложений. Последующие скважины вводятся в бурение после оценки результатов предыдущих. При разведке обнаруженного рифового массива скважины могут задаваться треугольником, что позволяет быстрее и точнее определять направление подъема массива.
Область развития линейно вытянутых кунгурских поднятий, развитых восточнее полосы рифов, представляет интерес для поисков структур кинзебулатовского типа.
На основании соотношений кунгурских структур с артинскими благоприятными зонами для поисков антиклинальных структур здесь можно предполагать краевые части кунгурских соляных антиклиналей. Анализ геофизических материалов позволяет наметить ряд таких зон, приуроченных к краевым частям поднятий опорного электрического горизонта, характеризующихся несколько повышенными значениями силы тяжести.
Для подготовки к разведке бурением эти зоны в первую очередь следует изучить сейсморазведкой. При проектировании буровых разведочных работ скважины следует располагать по профилям, секущим эти зоны вкрест простирания.
В заключение следует отметить, что несовершенство геофизического комплекса, состоящего из электроразведки и гравиразведки, в деле поисков рифов и антиклинальных структур на юге депрессии заставило искать дополнительные пути для более успешного решения этих задач. В последние годы (1956-1957 гг.) для этих целей, была (применена сейсморазведка. (КМПВ и МОВ).
Материалы, полученные в результате применения КМПВ, позволяют говорить о том, что поиски рифогенных массивов этим методом будут более эффективными, чем другими геофизическими методами. Об этом свидетельствуют результаты опытно-методических работ, проведенных КМПВ на известных рифогенных массивах. На профильном разрезе через Введеновский, Южно-Введеновский и Тереклинский массивы видно, что эти массивы по данным КМПВ хорошо отражаются в поперечном разрезе (рис. 2).
В результате работ КМПВ 1957 г. получен опыт в разделении кунгурских и артинских волн, что позволит в будущем более правильно интерпретировать получаемые материалы.
Установлено, что артинская волна является более интенсивной, чем кунгурская. Граничная скорость первой достигает 6000-6400 м/сек, тогда как у кунгурской она равна 4500-5200 м/сек. Доказано также, что существуют четкие динамические признаки преломленных волн над рифогенными массивами.
Как правило, над рифами наблюдается более быстрое затухание артинской волны, чем кунгурской.
Наряду с этим выяснено также, что наличие резко выраженных кунгурских поднятий, не связанных с артинскими поднятиями, очень сильно осложняет производство работ КМПВ, обусловливает сильные искажения волн, не позволяет выявлять истинную картину строения артинских отложений.
Следует отметить, что еще много имеется неясных вопросов как в методике производства полевых работ КМПВ и МОВ, так и в методике обработки материалов.
Трудности применения сейсморазведки в Предуральском прогибе КМПВ и МОВ обусловлены сложным геологическим строением кунгурских отложений, залегающих над изучаемой поверхностью артинских известняков.
Башнефть.
Рис 1. Структурно-тектоническая схема БАССР.
1 - осевые линии валов; 2-нефтяные месторождения;. 3- границы тектонических регионов.
1- гипсы; 2 - ангидриты; 3 - каменная соль; 4 - глина: 5 - мергель; 6 - доломит; 7 - артинский ярус; 8 - наблюденная кривая силы тяжести Dg, 9 - кривая локализованных аномалий dDg, 10- поверхность опорного электрического горизонта; 11- разрез по II преломляющему сейсмическому горизонту (по данным КМПВ).