О ПРИМЕНЕНИИ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ МЕТОДОМ РНП ДЛЯ ПОИСКОВ РИФОВЫХ МАССИВОВ В ЮЖНОМ ПРЕДУРАЛЬЕ
Ф.И. Хатъянов, Я.И. Шульц, В.В. Куряева
Рифовые массивы ассельско-сакмаро-артинского возраста вот уже 30 лет служат объектом для поисков залежей нефти и газа в южной части Предуральского прогиба (Башкирско-Оренбургское Предуралье). Интерес к ним возрос за последние годы в связи с открытием приуроченных к рифам газоконденсатных месторождений [5].
Рифовые массивы располагаются вдоль флексуроподобного погружения ассельско-сакмаро-артинских отложений западного борта краевого прогиба, в узкой полосе их перехода от мелководных (платформенных) фаций на западе к глубоководным (депрессионным) фациям на востоке [8]. Для рифовых массивов Южного Предуралья характерно резкое несоответствие структуры формам подстилающих и покрывающих их отложений. Если подрифовые отложения карбона и девона образуют склоны очень пологих платформенных структур, или моноклинали [8], то в надрифовых галогенных образованиях кунгура и терригенных пермо-триасовых отложениях распространены дисгармоничные структуры, осложненные проявлениями соляной тектоники. Поэтому поиски рифовых массивов, залегающих на большой глубине (1500-2500 м), затруднены и связаны с большими затратами средств. Эти поиски проводятся комплексом геофизических методов, состоящим из гравиметрии, электроразведки (в последние годы также сейсморазведки), и структурно-поисковым и разведочным бурением [5].
В настоящее время методика поисков рифов сводится к определению по геофизическим данным положения полосы и в ее пределах перспективных участков вероятного распространения рифов, на которых затем ставится бурение поисковых скважин.
На многих перспективных площадях, выявленных в Башкирско-Оренбургском Предуралье, обнаружены нефтеносные и газонефтеносные рифовые массивы. Однако их открытие было сопряжено с бурением значительного числа скважин, так как геофизические методы до сих пор не обнаруживали точное местоположение и конфигурацию рифов. Для решения последней задачи после длительного перерыва были возобновлены опытные работы по применению сейсмического метода для поисков рифов.
Сложное строение рифовых массивов и перекрывающих их галогенных кунгурских и терригенных пермо-триасовых образований, осложненных соляной тектоникой - при большой глубине залегания рифов - потребовало применения в этом регионе метода РНП, имеющего в подобных сейсмогеологических условиях ряд преимуществ перед другими модификациями сейсморазведки [3, 4, 6].
В таких условиях метод РНП, обладающий значительно большей разрешающей способностью, позволяет во многих случаях разделить взаимно накладывающиеся (интерферирующие) волны, выделить полезные волны и построить по ним достаточно протяженные отражающие площадки. В то же время опыт применения обычной модификации отраженных волн не дал положительных результатов [3].
Сопоставление результатов РНП с данными КМПВ также указывает на преимущества метода РНП. Построение сводных годографов преломленных волн от горизонтов с крутыми углами наклона (более 20°) невозможно в связи с тем, что при наблюдениях по падению такой преломляющей поверхности скользящая по ней волна не может быть зарегистрирована. Количественная интерпретация материалов КМПВ проводится во многих случаях по одиночным годографам и недостаточно надежна. Глубокие преломляющие горизонты, прослеженные таким образом, не могут быть привязаны по глубинам, и их даже приближенная стратиграфическая приуроченность остается невыясненной. Вследствие этого сейсмические разрезы, как основные результативные материалы метода РНП, в методе КМПВ имеют второстепенное значение, а предпочтение отдается качественным признакам аномальных записей преломленных волн на сейсмограммах [2]. Однако последние не дают однозначной информации об их источниках. Вследствие этого, несмотря на значительную трудоемкость и стоимость метода КМПВ, пока не удается получить надежной информации о возможном наличии и местоположении рифа.
В течение 1959-1961 гг. трестом Башнефтегеофизика методом РНП были проведены опытные работы на семи перспективных для поисков рифов площадях: Канчуринской, Кумертауской, Ермолаевской, Маячной, Молокановской, Казлаирской и Якуповской (рис. 1). В проведении работ и обработке материалов РНП принимали участие Г.К. Абдракипов, В.И. Белошицкий, 3.С. Борщенко, Ю.Н. Воскресенский, Л.И. Гаврилов, А.Д. Капцан, А.А. Николаевский, Э.Р. Оразов, Д.А. Санников, О.В. Пономаренко, Я.И. Шульц и др. Методика и некоторые результаты этих исследований изложены в ряде работ [3, 4, 6].
Анализ результатов РНП и данных бурения на перечисленных выше площадях позволяет сделать некоторые выводы о возможностях применения метода РНП для поисков рифовых массивов.
Во многих случаях методом РНП можно построить достаточно протяженные коррелирующиеся отражающие границы в терригенных уфимских и галогенных кунгурских образованиях, а также в более глубоких сакмаро-артинских и каменноугольных отложениях [3]. Достоверность построений глубоких отражающих горизонтов в значительной море определяется по точности учета резкой промежуточной преломляющей границы на поверхности галогенной кунгурской толщи. Для приближенного изучения строения последней используются данные разведок электрометрии и гравиметрии. Для уточнения положения крутых склонов кунгурских поднятий и прогибов служат сейсмические методы РНП, а иногда и MOB, а сводовые части кунгурских поднятий хорошо прослеживаются методом преломленных волн. Метод РНП позволяет во многих случаях выявлять угловое несогласие между отражающими горизонтами в уфимских терригенных отложениях и отражающим горизонтом от поверхности галогенного кунгура, связанное с диапировым строением кунгурских поднятий (рис. 2 и 3). Однако вследствие очень сложного строения поверхности галогенного кунгура, часто образующей соляные поднятия с крутыми, подвернутыми склонами и диапировыми прорывами каменной соли и гипсов, полный учет неоднородностей верхней части разреза весьма затруднителен.
Первоначально поисковые признаки рифового массива по данным РНП основывались только на изучении отражающих горизонтов в кунгурской галогенной толще и вблизи поверхности сакмаро-артинских отложений. На многих разрезах РНП отмечается определенная закономерность в строении глубоких отражающих горизонтов. Горизонты, залегающие в верхней части галогенной кунгурской толщи, повторяют конфигурацию ее поверхности, а горизонты, залегающие в нижней ее части, в большей степени соответствуют строению поверхности сакмаро-артинских отложений. Поэтому по соотношению структурных форм верхних и нижних отражающих горизонтов можно судить о вероятном наличии или отсутствии на глубине рифового массива. Например, на профиле, проходящем через центральную часть Канчуринского рифового массива, последний получил достаточно отчетливое отображение в виде поднятия отражающих горизонтов в нижней части галогенного кунгура, в то время как в верхней его части отражающие горизонты залегают почти горизонтально, повторяя строение поверхности этой толщи (рис. 2). Кроме того, подобные поднятия отражающих горизонтов могут соответствовать поднятиям горизонтов внутри галогенной кунгурской толщи, обусловленным внутриформационными перемещениями галогенных пород (ангидритов и каменной соли) в процессе пластических деформаций, на участках глубокого залегания сакмаро-артинских отложений. Таким образом, геологическая интерпретация поднятий глубоких отражающих горизонтов не всегда однозначна. Однако использование дополнительных данных как по результатам РНП, так и других геофизических методов во многих случаях позволяет повысить вероятность обнаружения рифа на перспективной площади. Так, на разрезе, проходящем через южную вершину Кумертауского рифового массива, непосредственно под сводом кунгурского поднятия, выявленного электроразведкой и РНП, было установлено поднятие глубоких отражающих горизонтов (см. рис. 3), сопровождающееся локальной положительной аномалией, а не минимумом силы тяжести, характерным для соляных кунгурских поднятий в подобных условиях. На основании изложенного было сделано заключение, что поднятие глубоких отражающих горизонтов, вероятно, связано с наличием на глубине рифового массива. Бурением скважины на своде этого поднятия действительно была установлена вершина рифового массива. Таким образом, комплекс данных РНП, гравиметрии и электрометрии позволил обнаружить погребенный риф на Кумертауской площади (см. рис. 1).
Другая возможность обнаружения рифов методом РНП связана с изучением подрифовых и надрифовых отражающих горизонтов на участке рифового массива и за его пределами. На разрезе РНП, пересекающем Канчуринский рифовый массив (см. рис. 2), видно, что непосредственно под рифом на глубинах соответственно 2200-2500 и 2700- 2800 м прослеживаются отражающие горизонты, обозначенные индексами С2 и C1, по которым отмечаются поднятия с амплитудами 200-300 и 100-200 м. Эти поднятия в подрифовых отложениях значительно более пологие, чем конфигурация поверхности рифа, и между обоими поверхностями наблюдается угловое несогласие. Первоначально считали, что поднятия горизонтов С2 и С1 означают наличие антиклинальных складок в карбоне. Однако результаты бурения последних лет показали, что рифы вдоль западного борта Предуральского прогиба (Кунакбаевский, Тастубский и др.) расположены не на антиклинальных складках карбона, а на участках почти моноклинального или слабо выраженного флексуроподобного погружения подрифовых горизонтов от платформы к краевому прогибу. Поэтому было сделано предположение, что эти поднятия отображают «ложные» структуры подрифовых горизонтов, возникшие в результате прохождения прямой и отраженной волны через рифовый массив, в котором скорость ее распространения больше, чем в покрывающих и окружающих риф отложениях. Такое явление известно и широко используется при поисках рифов в далеком от Предуралья регионе - Пермском бассейне Северной Америки [9]. Действительно, данные о скорости распространения упругих волн в районе профиля РНП (см. рис. 2) показывают, что рифовые отложения в скв. 5 и 3 представлены весьма плотными и незначительно пористыми известняками (пористость около 2-4%), характеризуются по данным сейсмокаротажа скоростью, равной соответственно 6500 и 6000 м/сек, в то время как вмещающие кунгурские отложения имеют скорость около 4500 м/сек. При внесении соответствующих поправок разность скоростей распространения упругих волн поднятия по горизонтам С2 и С1 уже не отмечаются.
Следует отметить, что «ложное» поднятие подрифовых горизонтов может отсутствовать, если амплитуда рифового массива невелика или скорость распространения упругих волн в рифовых образованиях недостаточно отличается от скорости в отложениях, окружающих риф. Однако и в этом случае, как и при «ложном» поднятии подрифовых отражающих горизонтов, можно ожидать угловое несогласие между отражающим горизонтом в нижней части галогенного кунгура, испытывающим резкий подъем в сторону вершины рифа, и моноклинальным залеганием более глубоких (подрифовых) отражающих горизонтов. Такое угловое несогласие - следствие реальных структурных взаимоотношений рифовых сакмаро-артинских образований и подстилающих их платформенных отложений карбона [8]. Даже в случае некоторого искажающего влияния верхней части разреза можно ожидать, что этот эффект примерно в равной степени будет влиять на глубокие отражающие горизонты и не отразится на угловом несогласии между ними.
Указанный косвенный признак возможного наличия рифа был использован на Канчуринской и северной части Кумертауской площадях, а также подтвержден на Совхозной перспективной площади, в пределах которой сейсмические работы методом РНП были проведены в 1961 г. ВНИИгеофизикой.
Таким образом, угловое несогласие отражающих горизонтов в нижней части кунгурской толщи, образующих поднятие, и подрифовых отражающих горизонтов, залегающих моноклинально, может служить более надежным поисковым признаком, чем просто антиклинальный перегиб отражающих границ в кунгурской толще.
При рассмотрении того же профиля (см. рис. 2) было отмечено, что глубокие отражающие площадки значительно хуже прослеживаются и коррелируются в самих рифовых образованиях и непосредственно под рифовым массивом, чем на склонах рифа и в покрывающих последний галогенных отложениях кунгура. Так, на разрезе РНП, пересекающем южную, наиболее отчетливо выраженную, вершину Кумертауского газонефтеносного рифового массива, отражающие горизонты, расположенные внутри рифа и под ним, не прослеживаются, образуя некоторое подобие «слепой зоны» (см. рис. 3). Это, вероятно, связано с рассеиванием и поглощением отраженных волн при прохождении через рифовый массив, характеризующийся резкими и частыми чередованиями пористых, трещиноватых и плотных зон. Такие «слепые зоны» отсутствия коррелируемости отражающих площадок отмечаются и на других профилях, пересекающих южную вершину Кумертауского рифа. Для изучения природы таких «слепых зон» были собраны и изучены данные о пористости, трещиноватости и скорости распространения упругих волн в рифовых образованиях различных массивов южной части Башкирского Предуралья (Введеновского, Тереклинского, Грачовского, Старо-Казанковского, Канчуринского и др.). Оказалось, что пористые, трещиноватые и плотные зоны в рифовых массивах очень сложно чередуются. При этом пористость рифовых образований по данным керновых определений и радиоактивного каротажа (НГК) изменяется от 0-2 до 10-20% при среднем значении пористости рифового массива равном 6-7%, а скорости упругих волн, по данным сейсмокаротажа, - в интервале от 4600-4800 до 6500- 6700 м/сек. На рис. 4 приведена схема изменения скорости упругих волн и пористости рифовых образований Грачевского массива, на которой видно, что в пределах нефтеносной части рифового массива резко изменяются пористость и скорость распространения упругих волн, что, несомненно, оказывает влияние на рассеивание, затухание и поглощение отраженных волн.
Анализ данных бурения и РНП показывает, что достаточно протяженных и коррелирующихся отражающих площадок от поверхности рифового массива во многих случаях проследить не удалось. Это, по-видимому, связано не только с искажающим влиянием верхней наиболее изменчивой части разреза, но и с весьма неоднородным строением (шероховатостью) поверхности рифового массива [8]. Последнее указывает на необходимость изучения подрифовых отражающих горизонтов.
На основании изложенного выше можно определить следующие признаки наличия погребенного рифового массива по данным РНП:
· угловое несогласие отражающих горизонтов в низах кунгура, испытывающих подъем, и в подрифовых отложениях, залегающих моноклинально;
· «ложное» поднятие отражающих горизонтов сравнительно небольшой амплитуды в подрифовых отложениях при наличии поднятия в низах кунгура;
· «слепая зона» прослеживаемости отражающих площадок в толще рифового массива и в подрифовых горизонтах;
· поднятие глубоких отражающих горизонтов в нижней части галогенного кунгура при наличии дополнительных благоприятных данных других методов.
Все эти поисковые признаки в совокупности могут встречаться не на каждом рифовом массиве и не всегда являются однозначными. Поэтому результаты РНП должны использоваться в комплексе с другими геолого-геофизическими методами, что позволяет существенно повысить вероятность обнаружения рифа на перспективной площади. Данные гравиметрии и электрометрии необходимо максимально использовать еще и потому, что стоимость этих методов при съемке рифов незначительна.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев Б.А. Геофизические методы в региональной структурной геологии. Госгеолтехиздат, 1960.
2. Блохин П.А., Годин Ю.Н., Ефимкина С.С., Шуршева Т.Я. К вопросу о поисках рифогенных массивов. Прикладная геофизика, выпуск 28. Гостоптехиздат, 1960.
3. Воскресенский Ю.Н., Шульц Я.И. Геология нефти и газа, 1961, № 9.
4. Иванов Л.И. Геофизические разведочные работы в Башкирской АССР. Состояние и перспективы развития геофизических методов поисков и разведки полезных ископаемых. Гостоптехиздат,1961.
5. Ованесов Г.П., Пастухов А.Г., Билалов Р.С. Геология нефти и газа, 1960, № 10.
6. Рябинкин Л.А. Результаты и перспективы применения метода РНП. Труды МИНХ и ГП им. И. М. Губкина, вып. 31. Гостоптехиздат, 1960.
7. Хатьянов Ф.И., Насыров С.С. Методика поисков газонефтеносных структур в Башкирско-Оренбургском Приуралье. Башкнигоиздат, 1960.
8. Шамов Д.Ф. Геология нефти и газа, 1959, № 8.
9. Van Siс1еn D.С. Organic Reefs of Pennsylwanian Oge in Haskell County, Texas, Loophysics, vol. XVII, 1957.
Башнефтегеофизика
Рис. 1. Карта перспективных площадей.
Западная граница Предуральского
краевого прогиба по отложениям:
1 - кунгурским, 2 - артинским, 3 - ассельско-сакмарским, 4 - соляные кунгурские поднятия; 5 - кунгурские прогибы, выполненные пермо-триасовыми отложениями, 6 - сейсмические профили РНП, 7 - осложнения в строении глубоких отражающих горизонтов, связанные, вероятно, с рифовыми массивами, 8 - контуры поднятий глубоких отражающих горизонтов, связанные, вероятно, с рифовыми массивами, 9 - границы склонов поднятий глубоких отражающих горизонтов, 10 - поднятия глубоких отражающих горизонтов, не связанные с рифовыми массивами, 11 - скважины, вскрывшие рифовые массивы, 12 - скважины, не вскрывшие рифовые массивы, 13 - перспективные площади, выявленные комплексом геолого-геофизических методов, 14 - контуры рифовых массивов по данным бурения, 16 - контуры газоводяного или водонефтяного разделов.
Перспективные участки и рифовые массивы I- Мусинский, II-Канчуринский, III - Кумертауский, IV - Ермолаевский, V-Маячный, VI - Молокановский, VII-Кунакбаевский, VIII - Казлаирский.
Рис. 2. Геолого-геофизический разрез через Канчуринский рифовый массив- Тr - третичные, Р2uf - уфимской свиты, P1kg - кунгурского яруса, P1as-s-a - ассельско-сакмаро-артинские; C3 - верхнего карбона.
Отложения: 1 -рифовой фации, 2- глубоководной депрессионной фации, 3 - платформенной фации; 4 - гипс; 5 - ангидрит; 6 - каменная соль; 7-отражающие площадки по данным РНП; 8 - отражающие горизонты c1 и с2 по данным РНП после внесения поправок DНр и DHkg; 9 - кривая изменения скорости упругих волн в кунгурских отложениях вдоль профиля (+значения V2 по данным сейсмокаротажа, х - значения v2, вычисленные по приближенной формуле; 10- амплитуда (DНр) «ложного» сейсмического поднятия горизонтов c1 и с2, возникшего из-за прохождения отраженной волны через рифовый массив, 11 - кривая изменения поправок (DHkg) в значении отражающих горизонтов c1 и с2 за счет горизонтальной зональности скорости упругих волн в кунгурских отложениях.
Рис. 3. Разрез по 5 профилю РНП через Кумертауский рифовый массив.
Рис. 4. Схема скоростей распространения упругих волн и пористости рифовых образований Грачевского массива.
1 - скважины (в числителе - скорость распространения упругих волн в рифе по данным сейсмокаротажа; в знаменателе - средневзвешенное значение пористости рифовых отложений по данным радиоактивного каротажа и определений по керну); 2 - изогипсы поверхности сакмаро-артинских отложений; 3 - изолинии скорости; 4 - изолинии пористости; 5 - контур водонефтяного контакта Грачевского рифового массива.