|
УДК 550.8.072.(470.66) |
Количественная оценка соотношения структурных планов глубокозалегающих горизонтов Терско-Сунженской зоны дислокаций
Э.А. ГОНЧАРЕНКО (СевКавНИПИнефть), Г.Н. ПРОЗОРОВА, Б.Г. ВОБЛИКОВ (Грозн. нефт. ин-т)
В последние годы основным направлением геологических исследований на территории старейшего в стране Терско-Сунженского нефтегазоносного района стал прогноз нефтегазоносности глубокозалегающего терригенно-карбонатного подсолевого юрского комплекса. Вероятность наличия в этих отложениях залежей УВ зависит в первую очередь от существования здесь структур-ловушек.
Выявление закономерностей в изменении морфологических параметров складок с глубиной и формализация таких связей - одно из направлений прогнозирования. Хорошо известны [1] закономерные изменения с глубиной пористости, проницаемости, геофизических параметров, физико-химических свойств нефти и рассеянного ОВ, а также предложены методы их выявления. На изучении типов таких связей основана классификация складок по соотношению структурных планов, выделены унаследованные, погребенные и новообразованные группы поднятий. Однако чаще связь параметров складок с глубиной оценивалась пока лишь качественно. Из отмеченных показателей большое значение имеет определение количественных закономерностей изменения морфологии складок при наличии уровней угловых несогласий, компетентных и пластичных толщ в разрезе, конседиментационного роста поднятий, пликативных и нарушенных разрывами деформаций.
В литературе [5] существует мнение, что основным фактором изменения морфологии складок региона с глубиной является стратиграфическое положение деформированных слоев. Качественное изменение характера складчатых деформаций в разрезе происходит на границе юры и мела, мела и палеогена, среднего и нижнего миоцена. Некоторые из этих уровней служат также и границами угловых несогласий.
При выяснении тенденций в изменении морфологии складок Терско-Сунженской зоны дислокаций в качестве основной независимой переменной была выбрана средняя современная глубина (гипсометрия) залегания горизонта в пределах складки. Фактическими данными при выполнении работы послужили структурные карты по кровле акчагыльского яруса, караганского горизонта, майкопской серии, верхнемелового отдела, аптского яруса, подсолевого юрского комплекса и среднеюрского отдела. Структурные карты по верхним горизонтам (от акчагыла до майкопа) были построены на основе результатов бурения многочисленных поисково-разведочных и эксплуатационных скважин, по юрскому комплексу - методом схождений с использованием карт мощностей и данных сейсморазведочных работ. Необходимо отметить также, что для пластичного майкопского комплекса была проведена палинспастическая реконструкция структурной поверхности.
При построении и решении задачи создания математических моделей складок в координатах «современная гипсометрия - морфологические параметры» использовались парный корреляционный анализ и предложенная ранее [2] известная методика множественной корреляции. Основная ее идея состоит в том, что для исследуемых статистических совокупностей, каждая из которых представляет собой набор одного из параметров складок, привязанных к определенным гипсометрическим отметкам, с помощью метода наименьших квадратов МНК выводятся уравнения функции от нескольких переменных.
Программа МНК составлена для ЭВМ «Минск-22». Ее особенность - гибкость (значение функции может задаваться оперативно с пульта управления ЭВМ). По этой программе можно отыскивать зависимости функции от пяти аргументов в линейной, квадратичной и кубической, а также в логарифмической и обратной единице системах с количеством коэффициентов не более десяти.
Для решения поставленной задачи были взяты материалы по геологическому строению десяти поднятий различных тектонических зон региона, обладающих максимальной информативностью (Старогрозненское, Октябрьское, Брагунское, Правобережненское, Малгобек-Горское, Карабулак-Ачалукское, Червленское, Заманкульское, Бенойское, Датыхское).
В программе каждый анализируемый (простой или сложный) морфологический параметр привязывается к гипсометрической отметке замка складки, снятой со структурных карт по кровле акчагыльских, караганских, майкопских, верхнемеловых, аптских, подсолевых верхнеюрских и среднеюрских отложений. Для каждой площади были определены зависимости:
с различными вариациями,
где S - площадь
складки, км2; А - амплитуда поднятия, м; L - длинная ось складки, км; l -
короткая ось складки, км; I - интенсивность поднятия,
м/км2; 
-
удлинение складки, равное отношению осей; V - объем складчатой формы, км3; Н - гипсометрия
замка складки, м.
Для каждого
поднятия получен ряд математических моделей. Так, для Октябрьского (рисунок) зависимость 
представлена в виде следующего уравнения:
Для этого уравнения корреляционное отношение равно 0,999, что говорит об очень высокой, достаточно надежной связи между анализируемыми параметрами.
Как следует из уравнения, параметры А и L не участвуют в нем. Это связано с алгоритмом программы МНК. В ней поочередно выбираются (присоединяются) исходные параметры во всех вариантах и проверяется корреляционное соотношение [5]. Если какой-либо параметр не дает увеличения или, наоборот, дает уменьшение его во всех сочетаниях, то он отбрасывается.
Для этой же площади можно привести еще два примера полученных уравнений регрессии. Так, например, зависимость S=f(H) выражена в виде уравнения
Корреляционное отношение для этого уравнения составляет 0,882.
В табл. 1 приведены уравнения регрессии для вышеперечисленных зависимостей по Октябрьскому поднятию.
С целью проверки
данной методики были введены «веса» точек, т. е. определено их участие в
аппроксимации. Если придать отдельным точкам «веса», равные нулю, то эти точки
в аппроксимации участвовать не будут. Таким
образом,
задавая нулевые «веса» точкам (морфологическим параметрам) отдельных
стратиграфических уровней, получаем уравнение регрессии для всей совокупности
точек, включенных в анализ, но без той точки, для которой осуществляется
проверка.
Проверка дала хорошие результаты. Как и ожидалось, морфологические параметры поднятий в нижней части юрского осадочного чехла, полученные с помощью метода многомерной регрессии, отличались, иногда довольно значительно, от вычисляемых величин.
Здесь, однако, следует заметить, что методы сейсморазведки, которые в основном учитывались при оценке прогнозных размеров поднятий в подсолевых юрских отложениях, не являются прямыми методами изучения морфологии поднятий, и сравнение с результатами, полученными по предложенной методике, еще не говорит о слабой сходимости с реальными моделями. Только данные бурения окончательно решат вопрос о точности предложенной методики.
Анализ полученных зависимостей свидетельствует о том, что можно констатировать наличие связей как линейных, так и более сложных между глубиной и морфологическими особенностями складок и между отдельными признаками. Так, с глубиной увеличивается длина Бенойской, Датыхской, Заманкульской, Старогрозненской, Октябрьской, Правобережненской Червленской складок. Брагунская же складка с глубиной уменьшается по длине. Получение таких усредненных связей со значениями корреляционных отношений 0,7-0,85 и более позволяет использовать их для прогноза размеров складок в глубокозалегающих горизонтах альпийского комплекса путем экстраполяции (с помощью ЭВМ) на глубину в стратиграфическом диапазоне от плиоцена до подошвы верхнеюрских отложений. Необходимо знать при этом только мощности отложений нижнеюрской толщи альпийского комплекса, которые могут быть оценены по геофизическим и геологическим данным.
Для прогноза, прежде всего можно использовать линейные зависимости, к которым в первом приближении сводятся все виды парных связей. Из табл. 1 следует, что коэффициент корреляции линейной зависимости площади складки от глубины горизонта составляет 0,631 и увеличивается с усложнением связи. При линейной связи теснота сравнительно мала, так как не учитываются, например, скачкообразные изменения морфологии складок на границах структурно-тектонических подразделений, вся сложность генезиса складок, включающего конседиментационный и собственно складчатый механизмы. Простота же этих связей, различающихся величиной и знаком коэффициента пропорциональности, позволяет ориентировочно дать значения морфологических признаков складок на глубинах ниже разведанных к настоящему времени.
В табл. 2 приведены прогнозные значения основных параметров и показаны отклонения морфологических признаков, рассчитанных по методике МНК, от параметров, полученных по данным сейсморазведки и прогнозным построениям. Как следует из табл. 2, эти отклонения в целом одного порядка, хотя в некоторых тектонических зонах они несколько различаются. Однако и в этом случае можно уловить закономерности. Заметим, что, кроме перечисленных морфологических параметров, рассматривались также изменения направлений (азимута) и величины смещения сводовых частей складок соседних стратиграфических уровней. При этом учитывались данные сейсмо- и гравиразведки. Оказалось, что своды поднятий Сунженской антиклинали с глубиной (верхний мел - средняя юра) смещаются к югу на 2-6 км, а Терской - к северу на 3-5 км.
В результате исследований замечено, что если при описании взаимозависимостей использовать более сложные, чем линейная, связи, то корреляционные отношения растут до 0,9 и более. Как аналитический, так и графический анализ сложных связей свидетельствует о том, что общее для всех сложных кривых - форма, приближающаяся к периодическим линиям. Из анализа зависимостей L=f(H) следует, что по мере увеличения глубины периодически появляются то максимумы, то минимумы размеров длин складок. Все приведенные кривые хорошо коррелируются по наличию и стратиграфическому положению относительных экстремумов длин.
Так, относительно повышенными линейными размерами складок характеризуются среднемиоценовые и верхнемеловые отложения, а пониженными - верхнемайкопские и нижнемеловые. Предполагается относительное уменьшение размеров в некоторых интервалах юрского комплекса, т. е. там прогнозируются складки, меньшие по размерам, чем в верхнемеловых отложениях. Периодичность в изменении морфологии и относительном положении сводовых частей была отмечена ранее [3, 4] и хорошо согласуется с периодичностью колебательных и складкообразовательных движений. В соответствии с крупной цикличностью в разрезе периодически появляются толщи сходного литологического состава и мощности, особенности строения которых влияют на характер складчатости.
Параметры периодических кривых разных складок значительно дифференцированы. Отличаются углы наклона осевых линий периодических кривых, относительные амплитуды максимальных и минимальных участков, отсчитываемые поперек осевой линии. Снова намечается одно очень характерное положение: все эти различия проявляются одновременно в каждой современной антиклинальной зоне. По указанным признакам современная структурная зональность практически не фиксируется. По кривым изменения морфологии, как одному из комплексных показателей, складки группируются лучше в палеотектонических (по диагонали к современной структуре) ориентировках. Довольно четко также можно выделить отдельные поперечные зоны.
Аналогичные выводы можно сделать при рассмотрении графиков зависимости амплитуд складок от глубины, так как эти параметры довольно тесно взаимосвязаны.
Направленность в изменении ширины складок с глубиной имеет тоже свои особенности. Во-первых, градиент изменения очень мал, т. е. часто с увеличением глубины складки ширина ее почти не изменяется. Во-вторых, значительно яснее проявляется тенденция к уменьшению ширины, особенно в некоторых интервалах, например, в мезозойских отложениях. Есть поднятия (Октябрьское), где ширина складок в отложениях среднего миоцена выше, чем в меловых. Значит, при одной и той же ширине складчатой зоны в породах мела вероятно появление большего числа складок. Для ширины, как и для других параметров, характерна периодичность изменения.
В целом для складок Терско-Сунженской зоны дислокаций в первом приближении с глубиной погружения горизонтов увеличивается протяженность и несколько уменьшается ширина. Графически изменения морфологических параметров приобретают периодичность. Самый низкий фактически намеченный максимум кривой зафиксирован на стратиграфическом уровне нижний палеоген - верхний мел. В соответствии с периодическим характером кривой непосредственно ниже должно прослеживаться относительное уменьшение длин складок, по крайней мере, в интервале, равном половине расстояния между зафиксированными максимумами. Еще ниже, в стратиграфическом диапазоне подсолевая верхняя - средняя юра, должна проявиться обратная тенденция к увеличению размеров складок.
Особенности геологического строения региона, связанные в первую очередь с наличием в разрезе двух пластичных толщ, и отсутствие методики качественного прогнозирования положения глубокопогруженных структурных поверхностей и привело к попытке создания математических моделей с привлечением большого количества фактического материала. Решение такой задачи возможно только с использованием многофакторного анализа и ЭВМ. Таким образом, одним из возможных методов прогноза формы складок, осложняющих глубокопогруженные горизонты, является разработка аналитических и графических видов связей между современной глубиной залегания разновозрастных геологических поверхностей и границ и параметрами осложняющих их складчатых форм, что позволяет более уверенно оценивать прогнозные запасы УВ в глубокозалегающих частях осадочного чехла.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Деч В.Н., Кноринг Л.Д. Нетрадиционные методы комплексной обработки и интерпретации геолого-геофизических наблюдений в разрезах скважин. Л., Недра, 1978.
2. Гончаренко Э.А., Кашперский А.Я., Коцур Е.В. Прогнозирование структурных поверхностей с помощью многомерной регрессии.-РНТС ВНИИОЭНГ. Сер. Нефтегаз. геол. и гео-физ., 1974, № 11, с. 13-18.
3. Одесский И.А. Волновые движения земной коры. Л., Недра, 1972.
4. Одесский И.А. О математическом методе выявления скрытой ритмичности в строении геологических разрезов- В кн.: Проблемные вопросы литостратиграфии. Новосибирск, 1980, с. 144-149.
5. Стерленко Ю.А., Бурштар М.С., Стерленко З.В. Морфогенетические типы тектонических поднятий Северного Кавказа и Предкавказья.- Изв. Сев.-Кав. научн. центра Высшей школы. Сер. Естеств. науки, 1979, № 4, с. 12-16.
Таблица 1 Уравнения регрессионных зависимостей морфологических параметров (для Октябрьского поднятия)
|
Функция |
d0 |
Аргументы |
r |
|||||||||||
|
lgH |
lg L |
lg l |
lg I |
H |
L |
l |
I |
V |
1/H |
1/A |
1/L |
|||
|
S=f(V) |
11,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,45 |
|
|
|
0,981 |
|
S=f(V,A) |
-24,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,49 |
|
24,03 |
|
0,999 |
|
S=f(V,A,l) |
-28,01 |
|
|
-33,4 |
|
|
|
|
|
0,54 |
|
33,18 |
|
0,999 |
|
S=f (l, V, A, I) |
- 17,05 |
|
|
-57,0 |
|
|
|
|
-0,27 |
0,56 |
|
35,4 |
|
0,909 |
|
S=f (l,H,l,V,A) |
- 1,07 |
|
|
-74,7 |
|
- 1,03 |
|
|
-0,45 |
0,59 |
|
33,4 |
|
0,999 |
|
S=f(H) |
8,6 |
|
|
|
|
10,2 |
|
|
|
|
|
|
|
0,631 |
|
S=f (H) |
18,9 |
-285,6 |
|
|
|
40,8 |
|
|
|
|
|
|
|
0,833 |
|
S=f(H) |
382,2 |
-1031,3 |
|
|
|
84,9 |
|
|
|
|
-405,8 |
|
|
0,882 |
|
S=f (L) |
-57,8 |
|
|
|
|
|
4,9 |
|
|
|
|
|
|
0,873 |
|
S=f(L) |
561,1 |
|
-662,8 |
|
|
|
16,4 |
|
|
|
|
|
|
0,943 |
|
S=f (H, L) |
7624,1 |
-5820,6 |
|
|
|
|
62,2 |
|
|
|
|
|
-25078 |
0,989 |
|
S=f (l) |
-38,2 |
|
|
|
|
|
|
33,46 |
|
|
|
|
|
0,929 |
|
S=f(l) |
-20,9 |
|
|
-361,3 |
|
|
|
79,95 |
|
|
|
|
|
0,957 |
|
S=f (I) |
239,96 |
|
|
|
-146,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,841 |
|
S=f (V) |
11,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,45 |
|
|
|
0,981 |
|
A=f (H) |
1,004 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,53 |
|
|
0,980 |
|
L=f(H) |
10,96 |
|
|
|
|
2,56 |
|
|
|
|
|
|
|
0,889 |
|
L=f(H) |
12,14 |
-32,9 |
|
|
|
6,08 |
|
|
|
|
|
|
|
0,956 |
|
D=f(H) |
11,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-6,47 |
|
|
0,648 |
|
V=f (H) |
-25,46 |
|
|
|
|
26,06 |
|
|
|
|
|
|
|
0,743 |
|
V=f (H) |
-9,15 |
-451,3 |
|
|
|
74,3 |
|
|
|
|
|
|
|
0,843 |
|
V=f (H) |
895,4 |
-2234,2 |
|
|
|
179,9 |
|
|
|
|
-970,2 |
|
|
0,901 |
Таблица 2 Прогнозные параметры складок в юрских отложениях Терско-Сунженской зоны дислокаций
|
Складка |
Стратиграфический уровень |
Морфологические параметры поднятий |
|||||
|
площадь, км2 |
амплитуда, км |
длина, км |
|||||
|
по данным сейсморазведки и прогнозным построениям |
по методике многомерной регрессии |
по данным сейсморазведки и прогнозным построениям |
по методике многомерной регрессии |
по данным сейсморазведки и прогнозным построениям |
по методике многомерной регрессии |
||
|
Брагунская |
Кровля подсолевых пород |
119,3 |
92,2 |
0,75 |
Связи нет |
38,0 |
36,9 |
|
Кровля отложений средней юры |
68,8 |
89,8 |
0,55 |
Связи нет |
31,4 |
32,1 |
|
|
Заманкульская |
Кровля подсолевых пород |
46,2 |
61,7 |
0,15 |
0,14 |
19,6 |
21,6 |
|
Кровля отложений средней юры |
74,1 |
63,5 |
0,15 |
0,12 |
23,6 |
22,2 |
|
|
Карабулак-Ачалукская |
Кровля подсолевых пород |
46,6 |
44,5 |
0,425 |
0,59 |
12,4 |
12,25 |
|
Кровля отложений средней юры |
19,6 |
21,5 |
0,35 |
0,285 |
15,0 |
17,0 |
|
|
Старогрозненская |
Кровля подсолевых пород |
178,0 |
175,1 |
0,9 |
Связи нет |
39,6 |
52,8 |
|
Кровля отложений средней юры |
200,4 |
193,5 |
0,5 |
Связи нет |
57,6 |
57,5 |
|
|
Октябрьская |
Кровля подсолевых пород |
80,6 |
80,8 |
0,94 |
0,94 |
33,6 |
35,0 |
|
Кровля отложений средней юры |
184,0 |
184,0 |
0,95 |
0,95 |
41,6 |
38,7 |
|
|
Правобережная |
Кровля подсолевых пород |
80,4 |
88,5 |
0,55 |
0,52 |
25,6 |
29,7 |
|
Кровля отложений средней юры |
86,7 |
85,4 |
0,35 |
0,30 |
24,2 |
29,85 |
|
|
Червленская |
Кровля подсолевых пород |
35,0 |
41,9 |
0,35 |
0,35 |
17.4 |
20,5 |
|
Кровля отложений средней юры |
37,8 |
34,4 |
0,35 |
0,34 |
19,6 |
21,0 |
|
Рисунок Графики изменения значений морфологических параметров от глубины залегания структурной поверхности по Октябрьскому поднятию.
Кривые изменения значений: 1 - по данным бурения, 2 -по данным сейсморазведки и прогнозным построениям, 3 -полученных с помощью метода многомерной регрессии; J3П -кривая подсолевой толщи