Рациональный комплекс региональных геолого-геофизических исследований Днепровско-Донецкой впадины
Р.И. АНДРЕЕВА, И.Ш. БИРБРАЕР, В.К. ГАВРИШ, М.В. ЧИРВИНСКАЯ
Для правильного ориентирования поисковых работ на нефть и газ большое значение имеет знание регионального строения Днепровско-Донецкой впадины: характера залегания кристаллического фундамента в пределах крупных структурных элементов распространения осадочного комплекса пород, несоответствия структурных планов по различным горизонтам, истории формирования впадины и т.д.
Анализ геолого-геофизических работ, проведенных в Днепровско-Донецкой впадине, показал, что для регионального изучения впадины определенную роль сыграли все применяемые здесь методы [3].
Магниторазведочный метод помог изучить тектонику и гипсометрию докембрийского фундамента впадины и определить распространение вулканитов в ее пределах [1]. Глубины залегания докембрия и эффузивов рассчитаны в 200 пунктах.
По результатам магнитометрического метода были составлены первые тектонические схемы Днепровско-Донецкой впадины, отражающие наличие региональных тектонических нарушений северо-западного простирания.
Этот метод сыграл существенную роль при региональном геологическом районировании и отчасти при поисках структур типа Ромен - Логовиков. Таким образом, применение магниторазведочного метода для регионального изучения Днепровского-Донецкой впадины следует признать вполне целесообразным. В дальнейшем рекомендуется детализация ряда магнитных аномалий для выполнения количественных расчетов глубин залегания возмущающих масс, характеризующих глубину поверхности докембрийского основания в пределах склонов массивов и глубину залегания эффузивных пород в погруженных частях впадины.
Гравиметрический метод разведки на всех этапах изучения Днепровско-Донецкой впадины играл ведущую роль при региональном тектоническом районировании и поисках локальных структур, осложненных соляной тектоникой. При помощи этого метода существенно уточнялась тектоническая схема Днепровско-Донецкой впадины [4].
Этим методом в общих чертах определено местоположение региональных тектонических нарушений, отделяющих склоны кристаллических массивов (Украинского и Воронежского) от Днепровского грабена. Кроме того, гравитационной съемкой в Днепровском грабене выявлено около 30 локальных гравитационных аномалий, которые обусловлены соляными штоками.
Выполненные гравиметровые исследования явились, таким образом, необходимым элементом комплекса геолого-геофизических работ.
Опыт применения высокоточных гравиметров за границей показал, что этот метод открывает широкие и экономически эффективные возможности использования гравиметрии для решения различных задач при детальной разведке структур (трассирование сбросов, количественные расчеты и пр.). Поэтому при получении таких высокоточных гравиметров рекомендуем повторные высокоточные гравиметрические работы на ряде площадей для изучения локальной тектоники поднятий осадочной толщи.
Электроразведочными работами покрыто почти 2/3 территории Днепровско-Донецкой впадины. Результаты этих работ дополняли данные гравиметрии и магниторазведки в части регионального тектонического районирования впадины. Так, например, трассирование регионального нарушения в области влияния Черниговского максимума силы тяжести осуществлялось при помощи электроразведочного метода. Кроме того, этим методом осуществлялись поиски локальных структур в осадочной толще. Электроразведочными работами определялись участки распространения засолоненных вод. В последнее время этот метод используется для решения гидрогеологических вопросов и для определения границы распространения галогенной перми.
Целесообразно в дальнейшем для региональных исследований и изучения геоэлектрического разреза покрыть электроразведкой незаснятую часть территории, на что потребуется примерно 5 млн. руб.
Сейсморазведочные работы играли ведущую роль при изучении тектоники осадочной толщи как для решения вопросов региональной геологии, так и для поисков, разведки и подготовки структур к глубокому разведочному бурению [4]. Этим методом впервые выявлено 34 структуры. Совершенно очевидна целесообразность использования сейсморазведки для площадных рекогносцировочных работ во всей Днепровско- Донецкой впадине. Для этого потребовалось бы на площади 60 000 км2 прострелять 20 000 пог. км рекогносцировочных профилей (расстояние между профилями 5 км, а между связками 8 км). Выполнение такого объема потребовало бы создания 40 сейсмических партий (средняя годовая производительность партии принята 500 пог. км) только для рекогносцировочных исследований. Следует, однако, подчеркнуть, что сейсмический метод необходим и для детальной разведки структур и подготовки их к глубокому роторному бурению. Для решения этой первоочередной задачи была использована подавляющая часть объема сейсмических работ, выполняемых в Днепровско-Донецкой впадине. Общий объем сейсмических работ, выполненных во впадине, составляет 15,1 тыс. пог. км стоимостью 35 800 тыс. руб., что составляет стоимость бурения 18 роторных скважин. Следовательно, для регионального изучения Днепровско-Донецкой впадины только сейсмическим методом разведки не было технической базы. Помимо того что сейсмические работы не могли обеспечить рекогносцировочные исследования всей Днепровско-Донецкой впадины в нужные сроки, с их помощью нет возможности осветить литологию и стратиграфию осадочного комплекса пород. Кроме того, для правильной интерпретации сейсмических данных требуются знание стратиграфического разреза и изучение его скоростной характеристики, что приводит к необходимости комплексирования сейсморазведки с поисковым и разведочным бурением.
Исходя из реальных возможностей, можно рекомендовать региональное изучение впадины вкрест простирания отдельными рекогносцировочными сейсмическими профилями МОВ и КМПВ в комплексе со структурно-поисковым и разведочным бурением.
Широкую перспективу для глубинного изучения Днепровско-Донецкой впадины открывает метод глубокого сейсмозондирования, который уже применяется в некоторых районах Советского Союза.
Для выполнения задач, поставленных промышленностью перед нефтяной службой Украины с целью регионального изучения впадины и поисков структур в осадочных отложениях, широко применялись также геологические методы разведки.
Геологической съемкой различных масштабов охвачена вся территория Днепровско-Донецкой впадины. Благодаря этим работам изучены геоморфология и стратиграфия четвертичных и частично третичных отложений.
Геологосъемочные работы для поисков структур, благоприятных в нефтегазоносном отношении, проведены на отдельных участках Днепровско-Донецкой впадины общей площадью 8400 км2.
Эти работы сыграли положительную роль в изучении стратиграфии четвертичных и частично третичных отложений. На начальном этапе геологических исследований в Днепровско-Донецкой впадине они способствовали также выявлению некоторых структур по подошве «пестрых» глин неогена. Однако в последующие годы с большей геологической эффективностью стало применяться структурно-картировочное бурение, поэтому геолого-съемочные работы самостоятельно не применялись.
Следует отметить, что подошва «пестрых» глин неогена может быть использована как вспомогательный маркирующий горизонт при бурении взрывных сейсмических скважин.
Структурно-картировочное бурение успешно применялось для рекогносцировочных исследований Днепровско-Донецкой впадины с целью поисков локальных поднятий в осадочной толще, а также изучения стратиграфии третичных и верхней части мезозойских осадков. Этим методом впервые выявлено 47 структур. В структурно-картировочных скважинах до 1953 г. не производился электрокаротаж, что снижало эффективность их использования. Структурно-картировочными работами покрыта почти вся территория Днепровско-Донецкой впадины.
Ввиду того что тектоника третичных отложений впадины отражает поведение более древних слоев, структурно- картировочное бурение обеспечивало поиски структур в осадочных отложениях на тех площадях, которые в рассматриваемый период не могли быть покрыты рекогносцировочными сейсмическими работами.
Ранее указывалось, что геологическая эффективность структурно-картировочных работ ниже сейсмического метода разведки, которым можно изучать тектонику как мезозойских, так и палеозойских отложений. Однако применение его являлось целесообразным из-за необходимости своевременного выявления разведочных площадей и меньшей стоимости структурно-картировочных работ по сравнению с сейсмическими исследованиями. Стоимость 1 км2 структурно-картировочных работ составляет 380 руб., в то время как стоимость 1 км2 сейсмических работ равна 780 руб., т.е. вдвое дороже. Помимо того, структурно-картировочные работы позволили повсеместно изучить стратиграфию третичных осадков и построить геологическую карту дотретичных отложений для всей Днепровско-Донецкой впадины, что играет существенную роль при изучении вопросов ее формирования.
Из сказанного вытекает рациональность применения структурно-картировочных работ для регионального изучения Днепровско-Донецкой впадины в реально существующих ныне условиях.
Следует, однако, отметить, что структурно-картировочные работы, проводимые с густотой сети 0,03-0,06 структурных точек на 1 км2, обусловливали иногда пропуск поднятий небольших размеров (Петрово-Роменское, Поздняковское и др.). Для улавливания таких структурных форм необходима густота сети примерно 0,15 точек на 1 км2. Это существенно увеличило бы затраты на структурно-картировочные работы.
Учитывая, что постановка сейсморазведочных исследований все равно необходима и структуры небольших размеров этими работами сравнительно легко улавливаются, отпадает необходимость повсеместно увеличивать густоту сети структурно-картировочных скважин.
Таким образом, основная задача структурно-картировочных работ - выявление достаточно крупных по размерам структурных форм (улавливаемых при густоте сети 0,07-0,08 структурных точек на 1 км2), на которых в первую очередь будут поставлены сейсмические и другие виды работ. При получении указаний о наличии поднятий целесообразно сгущать сеть скважин до 0,1 и более точек на 1 км2 с обязательным вскрытием в сводовой части поднятий дотретичных отложений или маркирующих горизонтов в мезозое.
Необходимо отметить, что для регионального изучения впадины на юго-западном склоне Воронежского кристаллического массива из-за фациального замещения маркирующего горизонта мергелей киевского яруса возможности применения структурно-картировочного бурения ограничены.
Структурно-поисковое бурение также применялось для регионального изучения Днепровско-Донецкой впадины, но в небольшом объеме. Были пробурены скважины всего по нескольким профилям.
Структурно-поисковым бурением в пределах профилей была изучена стратиграфия мезозойских отложений и выявлены отдельные поднятия.
В дальнейшем для решения некоторых частных вопросов региональной тектоники целесообразно проведение таких работ в комплексе с сейсморазведочными исследованиями на отдельных участках Днепровско-Донецкой впадины.
Структурно-поисковое бурение в комплексе с сейсморазведкой (МОВ и КМПВ) и роторным бурением может успешно применяться также для поисков стратиграфических, литологических и экранированных залежей нефти и газа при неглубоком залегании каменноугольных горизонтов в пределах бортов впадины и на крыльях региональных прогибов. Поиски таких залежей до сих пор не производились, хотя указания о возможности наличия таких залежей имеются в трудах ряда исследователей (Хельквист Г.А., Черпак С.Е., Гавриш В. К.).
Целесообразна постановка поисков стратиграфических залежей в пределах Днепровско-Донецкой впадины. Как опытный участок для поисков такого рода залежей нами рекомендуется район Кременчугского выступа [2]. В области выступа возможны тектонические нарушений и слабо выраженные структурные формы (район Остапья), которые могут быть ловушками для скопления флюидов, поступающих из более глубоких нефтегазоносных горизонтов (района Зачепиловки, Михайловки).
Для примера нами рассчитана стоимость комплексных структурно-поисковых и сейсмических работ в районе Кременчугского выступа.
Стоимость двух профилей МОВ и КМПВ, расположенных друг от друга на расстоянии 3-5 км, общей длиной 40 км, равна 160 тыс. руб. При сейсмических работах особое внимание следует обратить на выделение поверхности угловых несогласий.
На сейсмических профилях рекомендуется бурить через 1-2 км десять структурно-поисковых скважин глубиной 850-1200 м до вскрытия докембрия, а в погруженных частях - до кровли нижнекаменноугольных отложений.
Скважины на профилях целесообразно располагать в шахматном порядке. Стоимость этих работ составит около 1600 тыс. руб.
Для изучения стратиграфии и нефтегазоносности палеозойских отложений и привязки сейсмических горизонтов в части, примыкающей к региональному тектоническому нарушению, рекомендуется пробурить одну роторную скважину (целесообразно эту скважину бурить станком «Уфимец») глубиной 2000 м до вскрытия докембрийского фундамента. Стоимость ее будет равна 2000 тыс. руб.
Таким образом, для решения поставленных задач потребуются общие затраты в сумме 3800 тыс. руб.
Аналогичный комплекс работ может быть рекомендован на юго-западном склоне Воронежского кристаллического массива и на крыльях региональных прогибов (Роменского, Исачковского). Однако в связи с большей мощностью осадочных отложений стоимость таких работ будет значительно большей (примерно 9400 тыс. руб.).
Глубокое разведочное бурение для регионального изучения Днепровско- Донецкой впадины выполнялось в небольшом объеме. На исследуемой площади были пробурены 3 опорные роторные скважины. Эти скважины дали ценные материалы для познания стратиграфии, изучения физических свойств пород и определения глубины залегания докембрия.
Как известно, в пределах ряда антиклинальных складок пробурено большое количество разведочных скважин. При их помощи удалось изучить стратиграфию и нефтегазоносность мезозойских и верхней части палеозойских отложений только в пределах этих поднятий. В области прогибов, где сохранилась наибольшая мощность осадков, стратиграфия и нефтегазоносность пород фактически не освещены из-за отсутствия разведочных скважин.
Для успешного решения вопроса о нефтегазоносности впадины необходимо знание полного стратиграфического разреза в межструктурных зонах. Кроме того, наличие крупных блоков (Лютеньский, Глинский, Талалаевский и др.) в пределах впадины может быть подтверждено только глубоким роторным бурением. Изучение стратиграфических залежей нефти и газа в областях склонов, примыкающих к региональным тектоническим нарушениям, также может быть осуществлено лишь при помощи глубокого разведочного бурения. Анализ произведенных исследований показывает необходимость проведения региональных геологогеофизических работ, о которых упоминалось выше, а также бурения ряда глубоких скважин, в том числе и опорных, для решения первоочередных вопросов структуры и нефтегазоносности Днепровско-Донецкой впадины.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреева Р.И. и Чирвинская М.В. Гипсометрия фундамента Днепровско-Донецкой впадины. Геология нефти, 1958, № 6.
2. Гавриш В.К. Перспективы нефтегазоносности каменноугольных отложений Кременчугского выступа Днепровско-Донецкой впадины. Геология нефти, 1958, № 10.
3. Чирвинская М.В. Геологические результаты геофизических работ в Днепровско-Донецкой впадине. Сб. «Геологическое строение и нефтегазоносность ДДВ и С-3 окраин Донбасса». Изд. АН УССР, Киев, 1954.
4. Шерешевская С.Я. Результаты гравиметрических работ, выполненных в ДДВ и С-З окраинах Донецкого складчатого сооружения. Тр. ИГН АН УССР, серия геофиз., вып. I, Киев, 1956.
Трест Укрнефтегеофизика