|
УДК 550.834 |
Применение глубинного сейсмоторпедирования при изучении грабенообразных прогибов
В. В. МАКАЛОВСКИЙ (Пермнефть), В. А. СИЛАЕВ (КО ВНИГНИ)
На юго-востоке Пермской области в пределах Башкирского свода установлено ступенчато-блоковое строение палеозойских отложений, выявлен ряд ступеней, ограниченных с запада узкими линейными прогибами северо-западного простирания [2]. По бортам эти прогибы осложнены разрывными нарушениями, в результате чего они приобретают грабенообразный характер. Морфологически они имеют много общего с девонскими грабенообразными прогибами Башкирии [3], но отличаются от них простиранием и временем формирования. Бурением уже доказано существование двух таких грабенов: Дороховского и Тавдинского. При этом первый уверенно прослеживается на расстоянии 45 км.
Наиболее четкие признаки выделения грабенообразных прогибов следующие: выпадение из разреза скважин, пересекающих плоскость нарушения, отдельных пачек каменноугольных и девонских отложений; наличие линейно вытянутых узких (до 2 км) прогибов по нижнепермским маркирующим горизонтам и соответствующих им зон локального увеличения мощностей (до 50 м) сакмарско-нижнеартинских пород. На временных разрезах сейсмических профилей МОГТ, пересекающих эти прогибы, отмечается возрастание времени регистрации отражений от горизонтов карбона и девона или чаще всего хаотическая, малоразрешенная запись этих колебаний.
Грабенообразные прогибы контролируют формирование цепочек локальных структур и залежей нефти пластово-сводового и тектонически экранированного типов. Так, вдоль Дороховского грабена уже открыто восемь залежей нефти и газа в отложениях девона, нижнего и среднего карбона, вдоль Тавдинского - две залежи в образованиях нижнего карбона.
По результатам комплексной интерпретации материалов аэрокосмогеологических исследований на восточном склоне Башкирского свода намечается широкое развитие ландшафтных микродепрессий, предположительно отражающих грабенообразные прогибы, и поперечных им систем трещиноватости [1]. По-видимому, дизъюнктивные нарушения играют гораздо более важную роль в тектонике восточной окраины платформы, чем до сих пор представлялось. Связано это со значительной сложностью их обнаружения. Так, в южной части Дороховского вала пробурено более 50 скважин и только 3 из них пересекли плоскость нарушения, причем 2 - в карбонатных толщах. Из-за неблагоприятных сейсмогеологических условий и малой амплитуды вертикального смещения разрывные нарушения удается зафиксировать лишь в немногих сейсмических разрезах. Поэтому изучение элементов геологического строения зон тектонических нарушений требует значительных объемов глубокого бурения и сейсморазведки.
В таких условиях в процессе поисково-разведочного бурения было начато использование нового метода скважинной сейсморазведки, разрабатываемого КО ВНИГНИ и получившего наименование глубинного сейсмического торпедирования (ГСТ) [4, 6].
ГСТ основано на многократном проведении взрывов в открытом стволе глубоких скважин и регистрации упругих колебаний многоканальными расстановками сейсмоприемников на земной поверхности. Эти наблюдения в меньшей степени зависят от поверхностных сейсмогеологических, орогидрографических условий и предусматривают ускоренное (около одного светового дня) проведение полевых работ по сравнению с геофизическими исследованиями.
Геологическая интерпретация материалов ГСТ основана на использовании различных типов волн, совместно регистрируемых на одной сейсмограмме. К таким волнам относятся продольная и обменная проходящие и отраженные от нижележащих границ раздела. По проходящим волнам строятся графики v(x), которые используются при качественной оценке структурного эффекта и вычислении статических поправок, а по отраженным - методом полей времен определяется рельеф участков границ, примыкающих к скважине [5].
Работы с применением метода ГСТ были проведены для уточнения строения Ярушинского поднятия в южной части Дороховского вала. Это поднятие подготовлено структурным бурением по маркирующим горизонтам в сакмарском ярусе. С юго-запада его ограничивает узкий линейный прогиб, совпадающий с ландшафтной микродепрессией, которая интерпретировалась как продолжение Дороховского грабенообразного прогиба. Скв. 87 не подтвердила западного крыла структуры по отложениям карбона и девона, а вскрыла их на тех же отметках, что и в своде поднятия.
Место заложения этой скважины характеризуется крайне неблагоприятными сейсмогеологическими условиями. На поверхность здесь выходят рыхлые, слабоуплотненные кайнозойские глины, супеси мощностью до 8 м, подстилаемые трещиноватыми доломитами филипповского горизонта и закарстованными известняками артинского яруса. Мощность ЗМС колеблется от 2 до 8 м, скорость 900-1000 м/с. Из-за сложных поверхностных условий стандартным сейсмокаротажем не зарегистрировано даже первых вступлений проходящих волн.
Наблюдения по методу ГСТ велись по двум профилям от скв. 87 (рис. 1, А). Длина каждого направления 1200 м. При регистрации колебаний на земной поверхности использовалось группирование 15 сейсмоприемников на базе 50 м. Взрывы торпед осуществлялись в открытом стволе скважины в карбонатных породах девонского и каменноугольного возраста на глубинах от 1700 до 800 м с расстоянием между точками взрывов от 50 до 100 м.
На сейсмограммах получены проходящая и отраженные волны от двух опорных горизонтов II и III, отождествляемых с визейскими и кыновскими терригенными отложениями, которые образуют гиперболическую форму годографа. В поле лучевых скоростей (рис. 1, Г) наблюдается небольшое возрастание их величин в восточном направлении с удалением пунктов приема от скважины, что может быть объяснено суммарным действием горизонтального градиента скорости и квазианизотропии. С глубиной в этом интервале профиля амплитуда приращений лучевых скоростей остается постоянной. В отличие от восточного на западном профиле выделен аномальный участок записи, который был отождествлен с нарушением (см. рис. 1, В, Г). При выделении нарушения использовались следующие признаки.
1. Наличие временных ступеней между отдельными участками годографов проходящей и отраженных волн после ввода статических поправок.
2. Присутствие на записи волн, характеризующихся отрицательной кажущейся скоростью.
3. Приуроченность временных ступеней годографов волн к участкам аномальных значений лучевых скоростей.
На сейсмограмме ГСТ отмечается сложная волновая картина. Вначале регистрируется четкая двухфазная проходящая волна, которая образует годограф со смещенным минимумом времени на запад от скважины, и дважды отмечаются резкие изменения во времени регистрации проходящей волны. Отраженные волны II и III вблизи скважины фиксируются четко, а при удалении от нее наблюдаются уменьшение регулярности их записи и временная ступень на годографе этих колебаний. Кроме того, на записи ГСТ регистрируются волны, которые характеризуются отрицательной кажущейся скоростью и, по-видимому, образуются от плоскости тектонического нарушения. Наблюдаются две такие волны: первая - Р1 связана с объектом в верхней части разреза, а вторая - Р2 обусловлена нарушением в визейских отложениях.
В западной половине профиля на графиках лучевых скоростей наблюдается обширная отрицательная аномалия величиной 480-330 м/с. С глубиной она возрастает и по характеру изменения не может быть обусловлена неоднородностью в верхней части разреза. Кроме того, выделенную аномалию нельзя объяснить горизонтальным градиентом скорости и квазианизотропии, поэтому ее связывают с погруженной вертикальной зоной (грабенообразным прогибом).
В 450 м от скв. 87 начинается нарушение, которое образует на западе несколько ступеней (рис. 2). Отражающие горизонты II и III испытывают в направлении нарушения небольшой подъем, который сменяется резким опусканием визейских и кыновских отложений. При этом амплитуда опускания по вышележащим тульским отложениям составляет 30-50 м, по нижележащим кыновским она уменьшается до 20-40 м.
Для проверки выделенного участка нарушения и установления его границ на расстоянии 750 м от скв. 87 была пробурена скв. 116, которая вскрыла девонские и каменноугольные отложения на 60-80 м ниже скв. 87 и подтвердила данные ГСТ. В этой скважине также были проведены сейсмические исследования, которые показали, что зона нарушений продолжается дальше на запад и состоит из нескольких ступенеобразных участков. На расстоянии 250-300 м от скв. 116 визейские отложения испытывают подъем на 40-50 м, кыновские - на 25-30 м. Через 650 м он сменяется резким опусканием по указанным отложениям с амплитудой соответственно 50-60 и 35-40 м. Западную границу зоны нарушений из-за ограниченной длины профиля наблюдений ГСТ определить не удалось. По разрезу грабенообразный прогиб прослеживается снизу вверх по крайней мере выше отметок -300 - -280 м (верхних точек взрыва ГСТ), так как признаки нарушения на сейсмограммах ГСТ сохраняются и при указанных глубинах взрывов.
Проведенные работы впервые в Прикамье позволили детально изучить строение грабенообразного прогиба; выяснить и проследить нарушения по всей толще палеозоя от девона до нижней перми включительно; установить величины вертикального смещения блоков и углы наклона плоскостей сместителя. В результате оказалось, что строение Дороховского прогиба гораздо сложнее, чем предполагалось. По сути дела, это не грабенообразный прогиб, а зона тектонического дробления, где опущенные (грабенообразные) блоки чередуются с приподнятыми (горстовидными).
Мнения о блоковом строении грабенообразных прогибов и контролируемых ими залежей высказывались ранее [3] в основном по результатам анализа гипсометрического положения ВНК. Однако информация, полученная только на основе данных наземной сейсморазведки и бурения требовала большого числа и плотной сетки скважин.
Хорошая геологическая информативность, небольшая трудоемкость и оперативность получения результатов позволяют рекомендовать ГСТ в комплексе с поисковым и разведочным бурением для изучения сложно построенных объектов, имеющих тектонические нарушения. В частности, в обстановке, сходной с условиями Дороховского вала, первую скважину следует закладывать в своде структуры (приподнятом блоке), а затем с помощью наблюдений ГСТ уточнять положение нарушений и корректировать размещение последующих скважин.
Подобная методика комплексирования разведочного бурения и ГСТ позволит получить значительный экономический эффект от ускорения разведочного процесса и сокращения числа непродуктивных скважин.
Метод ГСТ в комплексе с поисково-разведочным бурением можно применять и за пределами Пермской области, например при разведке сложно построенных объектов, связанных с девонскими грабенами на юго-восточном склоне Русской платформы, тектонически нарушенных структур Прикаспийской впадины, ДДВ и других регионов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гацков В.Г. Особенности применения аэрокосмогеологических исследований в комплексе нефтегазопоисковых работ на юге Пермского Приуралья (на примере Уфимского плато). -Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. геол.-минерал. наук, 1980 (ИГиРГИ).
2. О блоковом строении палеозоя Уфимского плато/К.С. Шершнев, В.В. Макаловский, В.Ф. Ланцев и др. - В кн.: Геология, поиск и разведка месторождений горючих полезных ископаемых. Пермь, 1978, с. 10-17.
3. Орлов Ю.А. Тектоника и нефтеносность девона платформенной Башкирии. М., Наука, 1979.
4. Силаев В.А. О результатах сейсмического торпедирования глубоких скважин. - В кн.: Межвузовский сб. науч. трудов. Пермь, 1979, с. 28-32.
5. Силаев В.А., Шихов Б.С. Исследование скоростного поля околоскважинного пространства по данным глубинного сейсмоторпедирования.- В кн.: Сейсмические исследования земной коры и рудоперспективных структур Урала. Свердловск, 1980, с. 103-110.
6. Силаев В.А. Сейсмическое торпедирование глубоких нефтяных скважин. - Физика Земли, М. АН СССР, 1981, № 10, с. 106- 111.
Поступила 31/VIII 1982 г.
Рис. 1. Аномальный участок записи на профиле, выделенный методом ГСТ.
1 - стратоизогипсы (м) по реперу НГК в сакмарском ярусе; 2 - линия профиля ГСТ; 3 - линии лучевых скоростей.
А - участок структурной карты Ярушинского поднятия (по материалам авторов); Б - то же, с расположением профиля ГСТ; В-сейсмограмма ГСТ; волны: Р - проходящая, II, III - отраженные от опорных горизонтов, отождествляемых с визейскими и кыновскими терригенными отложениями, Р1 Р2 - обусловленные нарушениями в пермских и визейских отложениях; Г - график лучевых скоростей
Рис. 2. Сейсмогеологический разрез через Дороховский грабенообразный прогиб по профилю ГСТ.
1- поверхность репера НГК в сакмарском ярусе; 2- отражающие горизонты, отождествляемые с кровлей: I - Верейского горизонта, II - визейских терригенных отложений, III - кыновских терригенных отложений; 3 - разрывные нарушения; А - сейсмогеологический разрез; Б - график пластовых скоростей (м /с)