К оглавлению	УДК 550.831
	© А. И. ВОЛГИНА, 1990

Результаты исследований временных изменений гравитационного поля

А.И. ВОЛГИНА (ИГиРГИ)

Исследования временных изменений гравитационного поля с целью выявления возможностей их использования при поисково-разведочных работах на нефть и газ стали проводиться в ИГиРГИ с начала 70-х годов. В связи с этим с 1974 г. в Припятской впадине выполнялись ежегодные измерения гравитационного поля на закрепленных пунктах, расположенных вдоль профиля протяженностью 80 км с шагом наблюдений в среднем 1 км.

При анализе результатов десятикратных ежегодных наблюдений по этому профилю было обнаружено, что гравитационное поле над нефтяными месторождениями (Речицкое, Восточно-Первомайское, Малодушинское) характеризуется повышенной нестабильностью во времени. Аномальные временные изменения силы тяжести были выявлены также при повторных гравиметрических наблюдениях над нефтяными и газовыми месторождениями в Грузии (Самгори) и Узбекистане (Кызыл-байрак, Гумбулак).

Исследуя вопрос о причинах изменчивости гравитационного поля над месторождениями нефти и газа, мы пришли к выводу, что она связана с нефтегазоносностью пород.

Вследствие нестабильности во времени термодинамических условий в земной коре (в основном пластового давления), вызванной причинами тектонического и техногенного характера [2, 3] и различными коэффициентами сжимаемости УВ и пластовой воды, изменения силы тяжести над залежами будут существенно больше, чем над водонасыщенными структурами.

При нестабильности напряжений в земной коре вариации гравитационного поля над залежами нефти и газа могут быть связаны с изменением плотности пород как в самой залежи, так и над ней вследствие непостоянства газонасыщенности пород. По оценочным расчетам, сделанным для ряда газовых месторождений с известными геологическими параметрами и реальными величинами изменения пластового давления во времени, вариации гравитационного поля могут достигать десятых долей миллигала.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили использовать повторные высокоточные гравиметрические наблюдения в комплексе с другими геолого-геофизическими методами при поисково-разведочных работах на нефть и газ. При этом перспективность повторных гравиметрических наблюдений связана с тем, что их можно рекомендовать при поисках залежей УВ, расположенных в сложных геологических условиях и приуроченных к ловушкам различного типа [1], так как гравитационный эффект в вариациях силы тяжести определяется в основном газонасыщенностью пород, а не структурными особенностями, геологического разреза.

Применение повторных гравиметрических наблюдений при поисково-разведочных работах на нефть и газ расширяет возможности гравиметрического метода с использованием различных не только плотностей УВ и пластовой воды, но и коэффициентов сжимаемости.

В 1986-1987 гг. на Ленинской площади западного борта Прикаспийской впадины были проведены повторные гравиметрические наблюдения по профилю протяженностью 20 км с шагом измерений 0,5 км. Эта площадь находится в разведке, здесь пока еще не открыты месторождения нефти и газа.

Повторные гравиметрические наблюдения проводились с целью выявления участков повышенной нестабильности гравитационного поля во времени, которая характерна для зон нефтегазонакопления. Нашей задачей было исследование информативности короткопериодных (несколько дней, недель) изменений гравитационного поля. Решая эти задачи, в августе 1986 г. на профиле двумя гравиметрами (WS - № 161 и WS - № 162) были выполнены четырехкратные измерения (1-4) с интервалом между крайними (1 и 4) наблюдениями в 15 дней.

В 1987 г. измерения по профилю были проведены также четырехкратно (5-8). Интервал времени между крайними (5 и 8) измерениями составил 10 дней. Четырехкратность измерений по профилю позволяет получать независимые по наблюдениям короткопериодные изменения гравитационного поля и осредненные вариации силы тяжести этого периода наблюдений, что существенно повышает надежность их выделения.

Средняя квадратическая погрешность определения силы тяжести на пунктах при однократном измерении, подсчитанная раздельно для 1986 и 1987 гг., составила ±0,02 мГал.

На рисунке представлены кривые короткопериодных изменений силы тяжести по профилю, выявленных в 1986 и 1987 гг., построенные по двум крайним наблюдениям в эти годы , а также полученные как разность значений осредненных попарно измерений силы тяжести на пунктах. Величины короткопериодных вариаций гравитационного поля достигают 0,06-0,1 мГал.

Как видно на рисунке, между кривыми короткопериодных изменений силы тяжести, полученными по двум измерениям (кривые 1,3) и по осредненным значениям (кривые 2, 4), наблюдается качественное соответствие. Кроме того, аномальные короткопериодные изменения гравитационного поля, выявленные в 1986 и 1987 гг., различаются по знаку и приурочены к определенным участкам профиля. Выше на рисунке представлена кривая (5) годовых изменений гравитационного поля, полученная по разности средних значений силы тяжести, измеренных в 1986 и 1987 гг. Аномальные годовые изменения обнаружены на тех же участках, где и короткопериодные (за несколько дней).

Для выявления на профиле участков временной нестабильности гравитационного поля были использованы данные восьмикратных измерений 1986 и 1987 гг. На пунктах были подсчитаны суммы модулей отклонений силы тяжести каждого из восьми наблюдений от среднего значения, которые представлены на кривой 6. На профиле (см. рисунок) выделяются два участка повышенной временной изменчивости гравитационного поля (западный и восточный), которые характеризуются также аномалиями вариаций силы тяжести, обнаруженными при повторных измерениях через несколько дней и через год. Ширина участков временной нестабильности гравитационного поля составляет 5-7 км.

Следует заметить, что в районе западного участка повышенной изменчивости гравитационного поля по данным сейсморазведки выделено подсолевое поднятие и заложена параметрическая скважина.

Восточный участок профиля также представляет интерес для детального его изучения. Здесь на кривой аномалий силы тяжести в редукции Буге выделяется локальная аномалия, характерная для нефтегазовых месторождений (см. рисунок, кривая 7), т. е. по двум независимым гравиметрическим оценкам этот участок характеризуется как перспективный в нефтегазоносном отношении.

Результаты бурения, которое будет проводиться на этой площади, позволяют судить об эффективности повторных гравиметрических наблюдений при решении поисковых задач.

Таким образом, проведенные гравиметрические исследования на Ленинской площади дают возможность сделать следующие выводы:

1. На профиле выделяются два участка повышенной временной изменчивости гравитационного поля, которые характеризуются аномальными короткопериодными (дни, недели) и годовыми вариациями силы тяжести и где следует провести детальные площадные геолого-геофизические и геохимические исследования.

2. Приуроченность короткопериодных вариаций силы тяжести к участкам годовых вариаций и повышенной изменчивости гравитационного поля свидетельствует о достаточной информативности и возможности использования их для решения геологических задач. Это весьма важно, так как существенно упрощается техническая сторона использования повторных гравиметрических наблюдений, а именно: не нужно закладывать долговременные гравиметрические пункты, в связи с чем повторные гравиметрические наблюдения можно проводить на участках, где невозможно их заложение (пашни, посевы и т. д.), по прямолинейным профилям, что значительно облегчает интерпретацию результатов измерений. Кроме того, за короткий срок (дни, недели) можно будет получить информацию о перспективности исследуемого участка. Эти выводы предварительные, так как они основываются на немногочисленных экспериментальных данных. Исследования короткопериодной составляющей в изменениях силы тяжести следует продолжить с целью познания физики этого процесса, а также закономерностей его проявления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волгина А.И., Коненков В.Ф., Сидоров В.А. Особенности изменений силы тяжести во времени над нефтегазовыми месторождениями // Геология и геофизика. - 1987.- № 7.- С. 138-142.

2. Киссин И.Г. Землетрясения и подземные воды. - М.: Наука. - 1982.

3. Осина Д.Г. Флюидный режим сейсмически активных областей. - М.: Наука. - 1981.

Abstract

Two zones of an increased variability with time of gravitational field are identified by repeated gravimetric observations carried out in the Lenin area (western flank of Precaspian depression). These zones are recommended for detailed areal geological-geophysical investigation. Shown is the informativity of the short-period component of changes in gravitation the study of which remains to be continued because its employment in the solution of geological problems is very efficient.

Рисунок Кривые временных изменений гравитационного поля на Ленинской площади