|
УДК 553.98.001.18:550.83:550.814 |
Локальный нефтепрогноз по данным аэромагнитной съемки
В.А. КАШТАНОВ (ИГиГ СО АН СССР)
Массовая диффузная миграция УВ через перекрывающие толщи влияет на разложение алюмосиликатов, оксидов металлов и других соединений, содержащихся во вмещающих и перекрывающих залежи УВ отложениях, приводит к преобразованию первичных минеральных форм во вторичные (гётит, карбонаты, цеолиты, фосфаты редкоземельных элементов, маловодные минералы глинозема и магнетит). Фиксация последнего аэромагнитными методами позволяет наметить новое направление прямых поисков как залежей УВ, так и комплекса полезных ископаемых, сформированных в результате сложных процессов, решающее значение в которых отводится массовой миграции газов через перекрывающие, в том числе рудоносные толщи.
В США в соответствии с программой оценки ресурсов урана, начиная с 1974 г., проведены аэромагнитная и гамма-съемки практически на всей территории страны и Аляски. Аэромагнитная съемка выявила почти над всеми месторождениями УВ магнитные аномалии. Формирование их объясняется наличием над залежью эпигенетического магнетита, образованного в результате восстановительных химических реакций в присутствии УВ-газов (Т.Y. Donovan, R.L. Forgey, A.A. Roberts, 1979 г.). Проверка этой концепции была проведена на площади более 338 тыс. км2, в пределах которой известно свыше 100 нефтяных и газовых месторождений. В результате работ обнаружено наличие аномалий более чем над 90 месторождениями, что подтвердило высокую эффективность метода.
Детальные работы высокочувствительными магнитометрами выполнены в штатах Канзас, Иллинойс и Восточный Техас. В результате над известными месторождениями УВ отмечены магнитные аномалии в виде пилообразной кривой, а также выделены участки для постановки поискового бурения (D.F. Saunders, S.A. Terry, 1985 г).
Начиная с 1975 г., во ВНИИЯГГе (ныне ВНИИгеоинформсистем) ведутся целенаправленные и всесторонние исследования процессов трансформации минерального состава и физических (в том числе и магнитных) свойств пород надпродуктивных отложений. Работы осуществляются для изучения явления парагенезиса субвертикальных зонально-кольцеобразных геофизических, геохимических и биогеохимических полей в осадочном чехле земной коры [7]. К настоящему времени разработаны физико-химические основы этого явления, базирующиеся на теоретических исследованиях, экспериментальном моделировании процесса формирования неоднородностей вещественного состава и физических свойств пород под воздействием УВ и продуктов их диссипации, а также результатах изучения минеральных новообразований в породах надпродуктивных отложений нефтяных и газовых месторождений Восточной и Западной Сибири, Белоруссии, Украины, Туркмении, Западного Казахстана, Саратовского Поволжья и других регионов страны [6].
Работами ВНИИЯГГ показано, что миграция УВ приводит к существенному изменению магнитной восприимчивости пород над залежами нефти и газа. Такие вариации наблюдаются на продуктивных объектах всех вышеперечисленных регионов [6]. В Западной Сибири они установлены на Даниловском, Северо-Варьеганском, Восточно-Таркосалинском и Восточно-Тарасовском месторождениях. В поверхностных отложениях Даниловского месторождения была зафиксирована аномалия магнитной восприимчивости кольцевого типа. В образованиях люлинворской свиты палеогена на глубине 300-500 м в пределах нефтяного Северо-Варьеганского месторождения повышенные значения магнитной восприимчивости отмечаются в сводовой части структуры непосредственно над залежью. Причем после термообработки проб существенно возрастает приращение магнитной восприимчивости, связанное здесь с присутствием аутигенного сидерита. Различная пространственная локализация участков с аномальными значениями магнитной восприимчивости в разновозрастных отложениях этих месторождений объясняется преобладанием различных процессов массопереноса: на Северо-Варьеганском - диффузии, на Даниловском - фильтрации УВ из залежей [6].
На Восточно-Таркосалинской и Восточно-Даниловской площадях изучался шлам глубоких скважин, в результате чего продуктивный горизонт был зафиксирован повышенными значениями магнитной восприимчивости, в то время как обводненная его часть имела фоновые значения.
Исследователи ВНИИЯГГ отмечают, что аномальные значения магнитной восприимчивости пространственно совпадают с зонами вторичного минералообразования в основном ферромагнитных минералов типа магнетита, титаномагнетита и аномально высоких концентраций ряда химических элементов. Такая связь, по их мнению, с одной стороны, указывает на единую природу этих эффектов, а с другой - на наличие зон аномально низких напряжений.
В последние годы в осадочном чехле Западно-Сибирской плиты (ЗСП) многочисленными аэромагнитными съемками различной детальности также выделяются так называемые микромагнитные аномалии DТа пилообразной формы, вызываемые объектами, залегающими, как показывают расчеты, на глубинах 150-300 м и более интенсивностью до 10 нТл и более. В плане их распределение имеет различную группируемость и конфигурацию, зачастую они локализуются в виде узких, линейно вытянутых, протяженных цепочек, иногда создают изолированные аномальные поля и кольцевые аномальные зоны.
Совмещение положения этих зон и полей со структурным планом, построенным по подошве баженовской свиты или ее аналогов (горизонт IIа) юго-востока ЗСП (Томская область) показало их четкую приуроченность к структурным элементам. Линейно вытянутые цепочки аномалий локализуются в периклинальных частях положительных или отрицательных структур, чаще они тяготеют к зонам их взаимного перехода. Отдельно изолированные аномальные зоны приурочены, как правило, к сводам локальных поднятий. Кольцевые аномальные зоны оконтуривают положительные пликативные структуры.
Природа этих микроаномалий до сих пор не установлена. Впервые на их широкое площадное распространение в пределах ЗСП обратили внимание A.М. Загороднов и М.И. Залипухин (1960 г.), объясняющие их природу тремя причинами: 1) наличием трапповых тел в составе мезозойско-кайнозойского осадочного чехла; 2)выносом валунов и гальки бокситов с траппов Сибирской платформы и рассредоточением их в осадочных породах региона; 3) обилием валунов и гальки траппов в современном аллювии рек.
Большое содержание магнетита в виде оторочки вокруг алюможелезистых бобовин и в цементирующей массе туруханских бокситов и как следствие повышенные магнитные свойства (магнитная восприимчивость до 33*10-3 ед. СИ) позволили И.В. Дербикову и B.А. Каштанову (1967 г.) однозначно увязать площади вскрытия скважинами бокситов с местоположением и интенсивностью микроаномалий DТа в Приенисейской части ЗСП и рекомендовать участки для проведения высокоточной аэромагнитной съемки. К такому же выводу пришли Н.Е. Гайдуков и А.П. Ануфриева (1968 г.). Наличие микроаномалий в зоне распространения Колпашевских бурожелезняковых руд (юго-восток ЗСП) P.M. Антонович [1] объясняет концентрацией богатых руд в верхних горизонтах чехла в результате размыва и переотложения бедных их разновидностей.
На основе анализа закономерностей размещения нефтегазоносных и рудоносных образований в осадочном чехле ЗСП нами была установлена их связь, обусловленная частой сменой окислительно-восстановительных обстановок в периферических частях Западно-Сибирского НГБ в постсеноманское время, приводившая к образованию вторичных минеральных ассоциаций, в том числе моногидратов глинозема, корунда и магнетита в результате массовой диффузной миграции УВ через осадочные толщи (В.А. Каштанов, 1985 г.).
Образование магнетита за счет гидролиза солей двухвалентного железа с выделением водорода в результате повышения щелочности раствора описано В.И. Молчановым [5]. Возникновение резкощелочной среды с выделением водорода и значительного количества тепла (~90 ккал) Ю.А. Пецюха (1985 г.) объясняет взаимодействием связанной воды, являющейся обязательным компонентом нефтепроизводящей породы, с катионами калия и натрия, содержащимися в любой осадочной толще. Вторичные изменения пород, включающих залежи УВ и минеральные преобразования в перекрывающих их толщах в результате сложных взаимоотношений в системе осадок - ОВ - порода дают основание предполагать образование магнитовозмущающих объектов над залежами УВ в результате изменения окислительно-восстановительного потенциала за счет вертикальной миграции газов через перекрывающие толщи [3].
Анализ размещения хемогенно-осадочных концентраций кремнезема, железа, глинозема, фосфора, марганца над УВ-залежами в осадочном чехле ЗСП и по ее периферии за пределами нефтегазоносных земель позволяет достаточно уверенно высказаться о перераспределении УВ-газов в постсеноманское время.
Первичные хемогенно-осадочные бокситы и шамозит-гидрогётитовые железные руды формировались в прибрежно-морских фациях в результате физико-химической дифференциации рудного вещества на границе суша - море. Затем, в процессе миграции УВ-газов через прибрежно-морские рудоносные отложения осуществлялось перераспределение рудного материала, разложение алюмосиликатов, вынос хемогенного кремнезема из шамозитовых фаций, их обогащение минералами свободного глинозема, образование оторочек магнетита вокруг алюможелезистых бобовин, частичное обезвоживание минералов глинозема и железа с новообразованием бемита, диаспора, корунда, маггемита, гематита, сидерита. Хемогенный кремнезем за пределами рудных фаций накапливался в виде опалово-халцедоновых и кремнисто-опоковых толщ.
В геохимическом отношении этот процесс может быть представлен в следующем виде: шамозит или продукты, возникшие в результате химической деструкции исходных пород (каолинит, дегидратированные алюмосиликаты и т. д.) под воздействием УВ-газов и продуктов их разложения при окислительно-восстановительных реакциях преобразуются во вторичные карбонаты, цеолиты, маловодные минералы глинозема и магнетит.
Анализ распределения микроаномалий над месторождениями и «пустыми» структурами юго-востока ЗСП проводился с помощью алгоритма «Каскад-2» [2] по 11 признакам, описывающим значение регионального магнитного поля и характер распределения микроаномалий, их величину и интенсивность в пределах контуров локальных поднятий, показал четкую корреляцию между аномалиями, фиксируемыми в осадочном чехле, и залежами УВ [4].
При поисках залежей УВ с использованием комплекса гравиметрических и аэромагнитных данных К.К. Шапошников и М. В. Самолетов (1986 г.) установили, что месторождениям Надым-Пурской и Пур-Тазовской НГО, как правило, соответствуют отрицательные региональные гравитационные и магнитные аномалии и лишь в незначительных случаях залежи УВ «совмещаются» в плане с зонами перехода от отрицательных к положительным их значениям.
На основе анализа регионального магнитного поля в пределах контуров локальных структур в юго-восточных районах ЗСП установлено, что значительная часть (68%) залежей УВ тяготеет к зонам перехода отрицательных значений DТа к положительным, что мы связываем с зонами дезинтеграции пород, содержащих залежи УВ и миграции УВ-газов по этим ослабленным зонам, создания восстановительных обстановок и, возможно, повышенного теплового потока. Приуроченность залежей УВ к отрицательным региональным магнитным полям объясняется наличием немагнитных карбонатных, в том числе органогенных образований домезозойского структурного этажа, благоприятных для формирования и сохранения залежей УВ в отложениях палеозоя (С.А. Степанов, Н.С. Новгородов, В.Н. Краснов, 1986 г.).
Анализ имеющегося материала на 26 продуктивных и 26 «пустых» в нефтегазоносном отношении структурах с привлечением шести характеристик микромагнитных аномалий, показал тенденцию к их разграничению (рис. 1, рис. 2). Таким образом, намечаются предпосылки разработки приемов и способов прямых методов поисков залежей УВ по данным высокоточной аэромагнитной съемки.
Необходимо отметить, что величины значений интенсивности магнитного поля DТа над залежами УВ на юго-востоке ЗСП составляют единицы нТл, а в пределах Пур-Тазовской НГО - десятки. В Приенисейской части ЗСП, где залежей УВ не установлено, интенсивность магнитного поля DТа достигает значений 250-500 нТл.
Глубины залегания магнитовозмущающих объектов постоянны в каждом отдельном регионе и составляют на юго-востоке ЗСП 200-400 м, в Пур-Тазовской НГО - 1000 м и более, в Приенисейской части ЗСП 50-350 м.
На величину интенсивности магнитного поля влияет количество эпигенетического магнетита, локализующегося в перекрывающих залежи УВ-толщах. Очевидно, что, чем интенсивнее и длительнее процесс миграции УВ-газов через перекрывающие толщи, тем большее количество магнетита могло быть мобилизовано над залежью. Поэтому обилие высокоинтенсивных магнитных аномалий в осадочном чехле ЗСП (например, Приенисейская ее часть) показывает, что основная масса УВ-газов мигрировала через Покрышки, и поиск первичных залежей в этих районах бесперспективен.
Отсутствие микроаномалий в ряде районов ЗСП (например, центральная ее часть), с другой стороны, также не может служить прямым указателем их неперспективности, так как наличие мощных экранирующих толщ препятствует миграции УВ и не создает возможности для образования вторичного магнетита. Естественно полагать, что число микроаномалий и их интенсивность в значительной степени зависят не только от количества, но и от качества флюидов в залежах. Так, например, над чисто нефтяными залежами юго-востока ЗСП (Останинская, Северо-Останинская, Чкаловская и др.) фиксируются единичные низкоинтенсивные аномалии DТа, тогда как над газовыми или газоконденсатными месторождениями (Казанское, Лугинецкое, группа Сильгинских и др.) отмечается значительное количество микроаномалий.
Таким образом, в результате исследований установлена прямая корреляционная связь между залежами УВ и локальными магнитными аномалиями незначительной интенсивности. В пределах контуров залежей аномалии DТа приурочены в основном к периферическим частям, реже - к сводам. В непродуктивных структурах характер аномалий в случае их наличия более разнообразный. Они значительно ниже по интенсивности и как бы растянуты по профилю маршрута съемки.
В областях с железорудным и особенно бокситовым оруденением (восточная часть ЗСП) интенсивность аномалий их частота встречаемости (группируемость) в десятки и даже сотни раз выше, чем в нефтегазоносных районах.
При возрастании количества УВ и времени миграции их через перекрывающие толщи увеличивается содержание вторичного магнетита, восстановленного в осадках, поэтому магнитный эффект, вызываемый этим явлением, достаточно высок.
Следовательно, величина интенсивности микроаномалий и характер их распределения на площади, в частности, группируемость на локальных участках, указывают на возможность обнаружения залежей УВ в основном с газовой составляющей, в пределах их контуров.
Совмещение структурного плана региона с данными аэромагнитных съемок, выраженными либо в виде карт DТа или в виде карт изоаномал, позволяет выделить участки, благоприятные для постановки поисковых работ на выявление залежей УВ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антонович Р.М. Микроаномалии магнитного поля Западной Сибири // Геология и геофизика.- 1976.-№ 7.- С. 71-79.
2. Бабич В.В. Алгоритмическое описание итерационного метода классифицирования и упорядочения объектов «Каскад-2» // Программные комплексы для целевой обработки информации.- Новосибирск.- Изд. ИГиГ СО АН СССР.- 1977.- С. 27-38.
3. Влияние вторичных изменений пород осадочных комплексов на их нефтегазоносность.- Л.: ВНИГРИ.- 1982.
4. Каштанов В.А. Локальный нефтепрогноз по данным аэромагнитной съемки // Тезисы докладов на региональной научно-практической конференции. Проблемы локального прогноза и разведки нефти и газа Западной Сибири.-Тюмень.- 1987.- С. 90-91.
5. Молчанов В.И. Генерация водорода в литогенезе.-Новосибирск: Наука.- 1981.
6. Физико-химические основы прямых поисков залежей нефти и газа /Под ред. Е.В. Каруса.- М.: Недра, 1986.
7. Явление парагенезиса субвертикальных зонально-кольцеобразных геофизических, геохимических и биогеохимических полей в осадочном чехле земной коры //В кн.: Открытия в СССР.- 1980.- М.- 1981.- С. 34-37.
Рис. 1. Информационные веса экспресс-признаков, использованные для разделения локальных поднятий юго-востока ЗСП по аэромагнитным данным на продуктивные и «пустые».
Признаки (в пределах контура локальных поднятий): 1-наличие микроаномалий; 2 - количество микроаномалий; 3 - суммарная интенсивность микроаномалий, нТл; 4 - средняя интенсивность микроаномалий, нТл; 5 - суммарная длина графиков DТа, км; 6 - средняя длина графиков DТа, км
Рис. 2. Результаты распознавания продуктивных и «пустых» структур юго-востока ЗСП по аэромагнитным данным:
плюсы - объекты месторождений I класса, кружочки - II класса