Геологическая интерпретация аномалий электропроводности в Бузулукской впадине

(На примере Зайкинского месторождения.)

В.Ю. ЗАДОРОЖНАЯ, В.Г. ОСИПОВ, С.В. ЯЦКЕВИЧ (НВ НИИГГ)

Как известно, результаты геологоразведочных работ в Оренбургской области в XI пятилетки подтвердили высокую оценку перспектив нефтегазоносности Бузулукской впадины. Здесь выявлен ряд месторождений нефти и газа с газоконденсатом.

Хорошо изученное бурением и сейсморазведкой Зайкинское месторождение может явиться эталоном для изучения геоэлектрических параметров УВ-содержащих разрезов и характера изменения электромагнитных полей в породах, перекрывающих, подстилающих и оконту-ривающих залежь.

Для повышения детальности расчленения геоэлектрического разреза в ПГО Оренбурггеология в 1984 г. был отработан профиль по методике ЗС-МП (зондирования становлением поля с использованием методики многократных перекрытий) протяженностью 15 км, пересекающий месторождение с севера на юг. Шаг зондирований 500 м. Генераторная установка представляла собой незаземленную прямоугольную рамку размером 1X3 км. Регистрация зондирований проведена станцией ЦЭС-2 в 70 физических точках с тремя перекрытиями.

В 1987 г. авторами были проинтерпретированы материалы ЗС-МП с использованием более сложных графов обработки.

В региональном тектоническом плане площадь исследований расположена на юго-восточном склоне Русской платформы, в локальном – на южном склоне Камелик-Чаганского выступа и примыкающей к нему Чаганской гряде фундамента.

Кристаллический фундамент в районе исследований представлен гранито-гнейсами и осложнен системой субширотных, ступенеобразно воздымающихся в северном направлении блоков, разделенных дизъюнктивными нарушениями, образовавшими Зайкинскую систему взбросо-надвигов и надвигов [1, 2]. Поверхности блоков наклонены в северном направлении, нивелируются франскими и фаменскими отложениями (дизъюнктивные нарушения прослежены до кыновских), выше им соответствуют флексурные перегибы слоев. Южные крылья блоков передают свой структурный план в осадочные образования палеозоя и мезозоя.

Системе субширотных блоков фундамента в эйфельско-нижнефранском комплексе пород соответствует цепь тектонических ступеней, одной из которых является Зайкинская. В ее осадочном чехле выявлен ряд поднятий, среди которых наиболее обширным и гипсометрически выраженным является трехкупольное Зайкинское по замыкающей изогипсе–4380 м размером 15X8 км с амплитудой 20–40 м.

Северное крыло поднятия пологое, южное – крутое, переходящее в тектоническое нарушение амплитудой 300–360 м (рис. 1). Кровля пород кунгурского яруса, по данным бурения и сейсморазведки, моноклинально погружается в юго-восточном направлении от –650 до –1100 м, осложняясь флексурным перегибом, пересекающим площадь в субширотном направлении.

Геоэлектрическая характеристика разреза приводится по данным геолого-съемочных работ и каротажа скважин.

На Зайкинской площади фундамент вскрыт на отметках –4577 и –4615 м. В возрастном отношении он относится к архейско-нижнепротерозойскому комплексу и является опорным геоэлектрическим горизонтом района исследования, обладая сопротивлением 500–1000 Ом·м и более.

Перекрывающие кристаллическое ложе фанерозойские отложения осадочного чехла по литологии, скоростным и электрическим свойствам условно подразделяются на четыре комплекса (снизу вверх): карбонатно-терригенный, карбонатный, галогенно-сульфатный и терригенный.

Первый включает эйфельский и живетский ярусы, пашийский и кыновский горизонты нижнефранского подъяруса. Сложен он в нижней части известняками и доломитами, в верхней – аргиллитами, алевролитами и песчаниками. Мощность всего комплекса 516–527 м. В бийско-афонинских отложениях этого комплекса выделен карбонатный массив (С.П. Макарова, 1983 г.), склоны которого осложнены органогенными постройками. К зонам их развития приурочены пласты-коллекторы, сложенные биогермными известняками и вторичными доломитами, пористость которых 16–25 %. На Зайкинской площади они нефтегазоносны. К кровле афонинских известняков приурочен отражающий горизонт Д_аф (рис. 2).

Разрез живетской и нижнефранской толщи содержит пласты песчаников с повышенной пористостью, воробьевские и ардатовские слои – залежи нефтегазоконденсата. УЭС терригенных пород комплекса составляет 10–30, в карбонатных разностях оно может достигать 60–250 Ом·м, однако на участках карбонатных массивов, промываемых высокоминерализованными водами, сопротивление пород может составлять лишь единицы Ом • м.

Карбонатный (второй) комплекс объединяет отложения от кровли кыновского горизонта верхнего девона до подошвы филипповского нижней перми. Он сложен известняками, доломитами с прослоями гипсов и ангидритов в верхней части. В этой относительно монотонной в литологическом отношении толще выделяются маломощные терригенные пачки бобриковского, алексинского и Верейского горизонтов. Мощность первого из них 40–52 м, УЭС 2–25 Ом • м. Этот горизонт формирует отражения У – Т (см. рис. 2). Верейский горизонт московского яруса среднего карбона мощностью 89– 97 м, сопротивлением пород 2–10 Ом·м сложен алевролитами с прослоями глин и известняков. С кровлей и подошвой горизонта отождествляются сейсмические границы В и Б. Следует отметить, что терригенные отложения составляют менее 8 % от общей мощности пород карбонатного комплекса. К верхней его части приурочен геоэлектрический проводящий горизонт А, представленный трещинно-кавернозными карбонатами артинского яруса с пониженным (до 5–20 Ом·м) сопротивлением.

Сульфатно-галогенный (третий) комплекс мощностью 676–916 м включает отложения филипповского и иреньского горизонтов кунгурского яруса. Он сложен ангидритами, солями и гипсами. В районе исследования соль содержит многочисленные прослои доломитов и глин, поэтому в естественном залегании комплекс является слабопроводящей средой с сопротивлением 20– 200 Ом • м.

Терригенный (четвертый) комплекс объединяет отложения всей надкунгурской толщи. Они представлены аргиллитами, алевролитами, глинами и песчаниками. Мощность этого комплекса с севера на юг возрастает от 875 до 1407 м, сопротивление колеблется от 3 до 100 Ом·м, составляя в среднем 5–10.

Для электроразведки ЗСБ и ЗС-МП объектами исследования, как правило, являются низкоомные породы (глины, аргиллиты, органогенные известняки и пр.), и поэтому все способы интерпретации направлены на выявление в разрезе именно таких проводников и прослеживание изменения их электропроводности по профилям или по площади. В ее основе лежит способ определения параметров эквивалентной, “плавающей”, плоскости, с помощью которого осуществляется трансформация кривых эдс в кривые кажущейся продольной проводимости St[3]. Для стандартных ЗСБ основными этапами интерпретации являются построение корреляционных систем St и определение интервальных значений продольной проводимости (DS) тех или иных комплексов пород. Построенные карты или профили продольной проводимости низкоомных комплексов пород являются главным результатом при электромагнитных исследованиях ЗСБ.

Как показано выше, разрез Зайкинской площади высокоомен, в подсолевой части отсутствуют не только геоэлектрические реперы, но и сколько-нибудь выраженные толщи пониженного сопротивления. При стандартной интерпретации столь высокоомных геоэлектрических разрезов в определении интервальных значений продольной проводимости возможны значительные ошибки, а построенные карты (и профили) носят существенно субъективный характер. В данном случае более информативно электрическое сопротивление, диапазон изменения которого может достигать двух, а то и трех порядков.

Созданный в НВ НИИГГ комплекс новых программ EDS-3.1, для обработки кажущейся дифференциальной электропроводимости sD и кажущегося дифференциального сопротивления rD на ЭВМ данных методики многократных перекрытий широко внедрен в практику электроразведочных работ в различных регионах страны и подробно описан [4]. Напомним, что интерпретационными этапами комплекса являются: этап трансформации, на котором осуществляется решение обратной задачи электроразведки приближенными методами; профильная обработка, программно реализующая идеи пространственного накопления и обеспечивающая конечные результаты обработки для дальнейшей их интерпретации; этап визуализации, который в графической форме представляет результаты обработки.

Комплекс программ EDS-3.1, предусматривает не только расчет кажущейся продольной проводимости, но и кажущейся дифференциальной электропроводимости sD и кажущегося дифференциального сопротивления rD. Величины sD и rD определяются численным дифференцированием, в связи с этим предпринимаются меры по повышению точности вычисления SD и эффективных глубин Нt. Функция St определяется по более густой сети значений аргумента (времени становления t и Нt), а также используются различные приемы сглаживания и фильтрации [4]. Все кривые профили интерполируются в единую сетку глубин с равномерным шагом по глубине DН, для чего используется, в частности, интерполяция кубической сплайн-функцией.

Поскольку параметр кажущейся электропроводности sD в высокоомных разрезах меняется слабо, интерпретация результативных материалов малоэффективна, а получаемые фотоблоки маловыразительны.

Таким образом, параметр дифференциального кажущегося сопротивления стал основным при геологической интерпретации результатов ЗС-МП на Зайкинской площади, причем основной упор делается на получение значений этого параметра в выбранном окне. В программах EDS-3.1, реализована пространственная фильтрация, осуществляющая сглаживание результатов трансформации не только вдоль профиля, но и на глубине. Окно осреднения задается из решаемых задач. Для данного случая окно выбиралось узкое (К=3, DН=150–200 м). Таким образом, можно проследить изменение геоэлектрических параметров (с учетом геологического строения и данных сейсморазведки) вдоль всего профиля на всех интервалах глубин. Значения равных кажущихся сопротивлений соединяются изолиниями (см. рис. 2).

Породы гидрохимической толщи характеризуются чрезвычайно высоким сопротивлением (>200 Ом·м), которое несколько понижается в низах толщи на юге профиля (до 40–60 Ом • м). Карбонатные отложения артинского, сакмарского, ассельского возраста и верхнего карбона характеризуются удивительно низкими сопротивлениями, которые изменяются в очень нешироких пределах (8–14 Ом · м), чем и отличаются от традиционного представления о них как о высокоомных. Стабильность сопротивлений этого комплекса свидетельствует о высокой достоверности полученных результатов.

Следующий комплекс пород, заключенный между кровлей терригенных отложений верейского возраста и отражающим горизонтом У в бобриковских отложениях, характеризуется несколько повышенным (однако достаточно стабильным) уровнем кажущихся сопротивлений (20–30 Ом·м). Никаких изменений этого параметра в обоих комплексах над залежью не отмечено. Таким образом, можно утверждать, что столб УВ, изменяющий геоэлектрические свойства пород в контуре залежи, на Зайкинском месторождении отсутствует.

Расположенный ниже по разрезу комплекс У–Д_кн (Д_кн – отражающий горизонт от кровли кыновских глин) в геоэлектрическом отношении подразделяется на два: верхний, характеризующийся повышенным сопротивлением (30–40 Ом·м), и нижний, который по характеру изменения этого параметра может быть объединен с подстилающим его девонским комплексом. Породы этой толщи резко дифференцированы по сопротивлениям по вертикали и в плане.

В целом перед нами высокоомный блок. Породы, содержащие залежь, находятся в нижней части блока и по уровню сопротивлений не отличаются от окружающих пород (rD» 40–100 Ом·м). Над залежью, однако, вырисовывается участок существенно пониженного значения этого параметра (rD»20 Ом·м). Границы залежи хорошо совпадают с границами, определенными по программе “Поиск” (Шувалова Г.А. и др., 1987). Ниже залежи вырисовывается слой пониженного сопротивления (до 8–40 Ом•м). Кромка этого слоя очень точно совпадает с нижней границей залежи, определенной по данным бурения скв. 567. На окраине залежи наблюдается ещ е большее понижение rD, что совпадает с описанным в литературе кольцевым эффектом.

Существенное снижение сопротивления в нижней части разреза обусловлено присутствием высокоминерализованных вод, подстилающих залежь.

Тектоническое нарушение, расположенное в южной части профиля, очень четко отображается в геоэлектрическом разрезе: высокоомные породы замещаются породами пониженного сопротивления, породы комплекса У–Д имеют те же сопротивления, что и в верхней части вдоль всего профиля. В породах девонского возраста сопротивление резко снижено (до 15–25 Ом·м), т. е. ниже, чем в вышележащих.

Следует также отметить, что исследуемый разрез можно отнести к типу КНААКН, т. е. чрезвычайно сложному для интерпретации, поскольку он содержит слои, сопротивления которых увеличиваются с глубиной.

Выводы

1. Залежь и окружающие ее породы представляют собой высокоомный блок, что связано, по-видимому, с видоизменением пород под воздействием миграции УВ по латерали. По своим электрическим свойствам залежь УВ не отличается от вмещающих пород.

2. Непосредственно над залежью в отложениях девона и низах нижнего карбона отмечается понижение сопротивления пород.

3. Подстилающие залежь карбонатные породы обводнены, отмечается повышение проводимости этого горизонта, которое увеличивается к краям залежи, образуя так называемый кольцевой эффект.

4. На Зайкинском месторождении подсолевой геоэлектрический разрез (до низов карбона) характеризуется стабильными значениями кажущихся сопротивлений, изменения этого параметра над контуром залежи не наблюдается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Макаров Г.В., Чекалев О.Ю., Новицкий Ю.В. Глубинное строение Бузулукской впадины и перспективы нефтегазоносности отложений среднего девона // Геология нефти и газа.–1985.– № 7.– С. 13–17.
2. Матлошинский Н.Г. Структура и нефтегазоносность палеозойских отложений северной бортовой зоны Прикаспийской впадины.– Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. геол.-минер. наук.– Саратов: Изд-во Саратовск. ун-та.–1986.
3. Сидоров В.А., Тикшаев В.В. Интерпретация кривых становлением поля в ближней зоне // Разведочная геофизика.– 1970.– Вып. 42.– С. 48–59.
4. Методические рекомендации по электроразведке методом становления поля с использованием многократных перекрытий/В.В. Тикшаев, С.В. Ларин, В.Г. Осипов и др.– Саратов: НВ НИИГГ.–1984.

Abstract

Consideration is being given to the question concerning interpretation of data on transiet field soundings using methods of multiple coverage under conditions of high-ohmic sequences. It is shown that the most informative parameters for studying geoelectrical characteristics of sections is an apparent differential resistivity which can be calculated by combined programs EDS-3.1. As a result of the data interpretation, conclusions have been made on changes in electrical resistance of rocks overlapping underlying and delineating the pool and criteria for revealing productive beds in the Devonian are defined.

Рис. 1. Строение Камелик-Чаганской системы дислокаций:

1 – аргиллиты; 2 – песчано-алевролитовые породы; 3 – известняки глинистые; 4 – известняки; 5 – песчаники; 6 – кристаллический фундамент; 7 – зона разрывных нарушений; 8 – залежи нефти и газа

Рис. 2. Разрез кажущихся сопротивлений пород по данным ЗС-МП:

1 – точки ЗСБ, 2 – изолинии равных значений кажущегося сопротивления, Ом·м, 3 – сейсмические отражающие границы, 4 – продуктивная толща в терригенных отложениях девона, 5 – кристаллический фундамент, 6 – высокоомные породы девона