|
УДК 550.3:553.98 |
© Ю.М. Саркисов, А.Г. Будагов, В.М. Кудымов, 1997 |
ДОМЕННО-КАНАЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ ПРОГНОЗА НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ СТРУКТУР
Ю.М.
Саркисов, А.Г. Будагов, В.М. Кудымов (ВНИИгеофизика)Современная технология подготовки объектов бурения на нефть и газ основана, как известно, на стандартах
2D и 3D сейсморазведки, позволяющих выявлять детальные особенности геометрического стиля и петрографии осадочных бассейнов.Предположим, что в каком-то конкретном осадочном бассейне эти особенности достаточно полно изучены и на этой основе создан общий фонд локальных структур, каждая из которых потенциально может быть нефтегазоносной. Однако мировая практика показывает, что нефтегазоносные потенциалы существенно разнятся, и потому, прежде чем начинать бурение, необходимо определить их приоритеты.
Для решения данной проблемы принято использовать такие критерии, как размеры, коллекторские свойства, амплитуды и глубины залегания локальных структур. При этом многочисленные локальные структуры, которые оказываются непродуктивными, следует рассматривать как неизбежные издержки прогноза продуктивных локальных структур.
Обратимся к ситуации, когда необходимо определить приоритеты в проведении самих детальных сейсмических работ. И здесь, исходя из результатов региональных геофизических исследований и параметрического бурения, применяются те же самые критерии, но только уже для крупных и средних форм рельефа поверхности фундамента и опорных границ в осадочном чехле.
Таким образом, налицо единая норма прогноза нефтегазоносных структур, как локальных, так и региональных, которая исключает какую-либо возможность целенаправленно избегать или минимизировать упомянутые издержки. Речь здесь, по существу, идет о принципах прямого действия, когда, дабы не пропустить углеводородную "руду" в пустой вмещающей породе, приходится повсеместно проводить геофизическое опоискование соответствующих форм рельефа поверхности фундамента и опорных границ осадочного чехла и последующую буровую проверку на нефтегазоносность создаваемого при этом всего фонда локальных
структур. Так было, есть и будет до тех пор, пока на правах реального критерия в каждом конкретном осадочном бассейне не будут использоваться особенности проявления системы миграции углеводородных флюидов от источника до коллектора. Такой критерий, однако, нельзя получить ни исходя из алгоритмов господствующих ныне парадигм о составе, инфраструктуре и объеме земной коры, литосферы и астеносферы, слагающих подбассейновую часть разреза тектоносферы, ни из органогеохимической концепции происхождения нефти и газа. Данная проблема решается на основе не слоисто-блокового [1], а доменно-канального (Саркисов Ю.М., Карус Е.В., 1986) алгоритма геологической интерпретации данных региональной сейсмо-, магните- и электроразведки. Эти методы изучения глубинных недр характеризуются, как известно, наиболее высокой взаимосогласованностью своих конечных результатов и в то же время с наименьшей степенью опосредованности отражают геологическую сущность этих недр.Сейсморазведка. Геофизическую среду упругих колебаний во внебассейновой части разреза тектоносферы необходимо рассматривать как совокупность двух составляющих (Саркисов Ю.М., Кудымов В.М., Будагов А.Г., 1994).
Одна из них имеет дискретную форму и характеризуется сейсмической
мутностью [2], т.е. насыщенностью точками и площадками преломлений, отражений и обменов сейсмических волн. Точки и площадки образуют дискретные сейсмические границы, объединяющиеся также в дискретные блоки и глыбы – домены переменных размеров по вертикали и горизонтали. Эта составляющая сейсмического поля внебассейновой части разреза тектоносферы отражает относительно высокую вертикальную и горизонтальную неоднородность упругих свойств среды прохождения сейсмических волн и ее высокую вязкость (жесткохрупкость).Другая составляющая геофизической среды упругих колебаний во внебассейновой части разреза тектоносферы охватывает область отсутствия точек и площадок преломлений, отражений и обменов сейсмических волн, что указывает на ее сейсмическую прозрачность. Упругая однородность этой составляющей, очевидно, обусловлена относительно пониженной вязкостью и повышенной пластичностью среды.
По своей конфигурации рассматриваемая составляющая тектоносферы предстает в виде горизонтального непрерывного слоя переменной мощности, с которым генетически связаны питающие и дренирующие его канальные формы. При этом канальные формы имеют либо наклонный, либо вертикальный характер, определяя тем самым конфигурацию внешних контуров сейсмически мутных доменов.
Соотношение между сейсмически мутными жесткохрупкими доменами и сейсмически прозрачным пластичным непрерывным слоем и генетически связанными с ним каналами устойчиво проявляется в трехъярусном их сопряжении
(рис. 1).Сейсмически мутные жесткохрупкие домены располагаются в верхнем и нижнем ярусах внебассейнового разреза тектоносферы, будучи вертикально и наклонно разделенными сейсмически прозрачными пластичными формами.
Для доменов верхнего яруса характерны модальные значения скорости продольных сейсмических волн 5,8-6,3 км/с, что свидетельствует о преимущественно гранитно-метаморфическом составе слагающих их пород.
Для доменов нижнего яруса обычны модальные значения скорости продольных сейсмических волн 6,9-7,4 и 8,1-8,5 км/с, что указывает соответственно на вероятный гранулитобазитовый (выше границы Мохоровичича) и эклогитовый (ниже границы Мохоровичича) состав слагающих их пород.
Сейсмически прозрачный непрерывный пластичный слой внебассейнового разреза тектоносферы расположен в среднем ярусе на глубине 10-20 км на континентах и 5-10 км в открытых частях океанов. Ему свойственны модальные значения скорости продольных сейсмических волн 6,4-6,8 км/с. Аналогичные значения скорости характерны и для канальных форм, восстающих от упомянутого слоя в верхний ярус сейсмически мутных доменов гранитно-метаморфического состава. Что же касается входящих в этот же слой канальных форм нижнего яруса доменов гранулитобазитового и эклогитового состава, то здесь значения скорости продольных сейсмических волн не выходят за пределы 7,7-8,0 км/с.
Исходя из этих скоростных характеристик есть основание полагать, что сейсмически прозрачный слой среднего яруса внебассейновой части разреза тектоносферы, а также входящие и восстающие от него канальные формы слагают пластичные породы ультрабазитового и серпентинит-ультрабазитового состава, источником которых является астеносфера.
Магниторазведка. Наблюденные данные этого геофизического метода могут интерпретироваться также исходя из двойственной природы аномального магнитного поля.
Положительные магнитные аномалии
DТа рассматриваются авторами как магнитно-мутная составляющая поля, тогда как отрицательные аномалии отвечают магнитно-прозрачной составляющей. В первом случае мы имеем дело с породами, реагирующими на главный диполь Земли, а во втором – с породами, индифферентными к этому диполю.Магнитно-прозрачная составляющая слагает области изометричной конфигурации, а магнитно-мутная образует линейно вытянутые зоны, пояса, нередко дуги и кольцевые формы.
В профильном варианте кривая
DТа более градиентна (иногда резко градиентна) в пределах магнитно-мутной составляющей, тогда как магнитно-прозрачная составляющая характеризуется значительной сглаженностью.Пространственное сравнение обеих составляющих сейсмического поля с соответствующими составляющими аномального магнитного поля показало обратную их взаимосвязь, т.е. мутная составляющая одного поля адекватна прозрачной составляющей другого поля и наоборот. Это дает основания полагать, что источником магнитно-мутной составляющей аномального магнитного поля в основном является магнетит, концентрируемый в
сейсмически прозрачном непрерывном пластичном слое среднего яруса и канальных формах верхнего яруса внебассейновой части разреза тектоносферы за счет процессов серпентинизации ультрабазитов.Электроразведка. Кривые магнито-теллурического зондирования внебассейнового разреза тектоносферы также отражают два типа сред прохождения естественных переменных токов.
Фиксируемые на разных глубинах кровля и подошва проводящих пород коррелируются не в виде традиционных проводящих стратиформ, изолированных друг от друга непроводящими стратиформами, а как замкнутая электропроводящая цепь среди высокоомных доменов разной конфигурации
(рис. 2).Таким образом, и эти данные свидетельствуют о том, что магнитотеллурическое поле внебассейновой части разреза тектоносферы состоит из двух компонент. Одна из них реагирует на солнечное воздействие как проводник, другая – как индифферентный к этому воздействию изолятор.
Пространственное сравнение обеих этих компонент с упомянутыми составляющими сейсмического и аномального магнитного полей показало, что непрерывная проводниковая компонента магнитотеллурического поля качественно коррелируется с непрерывными, т.е. прозрачной мутной, составляющими соответственно сейсмического и аномального магнитного полей. В этой связи можно предполагать, что электропроводимость
во внебассейновой части разреза тектоносферы обеспечивается циркуляцией минерализованных флюидов и частично магнетитом в серпентинизированных ультрабазитах непрерывного слоя среднего яруса и канальных формах нижнего и верхнего ярусов.Доменно-канальный алгоритм геологической интерпретации данных региональной сейсмо-, магнито- и электроразведки позволяет сделать ряд выводов относительно современного строения, геоисторического развития и нефтегазоносности подбассейновой и бассейновой частей тектоносферы.
1. Рассматривая результаты нетрадиционной доменно-канальной геологической интерпретации всех трех упомянутых геофизических полей в целом, можно видеть, что одни компоненты этих полей являются новообразованными, другие – реликтовыми
.Новообразованием в структуре и составе внебассейновой части разреза тектоносферы выступают ультрабазитовый и серпентинит-ультрабазитовый непрерывный слой среднего яруса и канальные формы нижнего и верхнего ярусов.
Гранитно-метаморфические, гранули-тобазитовые и эклогитовые домены верхнего и нижнего ярусов являются реликтами предшествующей (очевидно, слоистой) структуры тектоносферы.
Все неоднородности внутри доменов, как бы контрастно они ни выражались в современных геофизических полях,
утратили свое индикатирующее геотектоническое свойство начиная, по-видимому, с конца докембрия. С этого рубежа геологической истории Земли такими свойствами стали обладать сами домены как новые тектонотипы в целом.2. Источником канального внедрения и слоистого растекания ультрабазитов являлась астеносфера, состав которой, следовательно, ультрабазитовый. Процесс внедрения ультрабазитов астеносферы в среду основных и кислых метаморфитов, помимо расчленения последних на автономные (реликтовые) домены, привел к полному вертикальному отрыву доменов гранитно-метаморфического состава от доменов гранулитобазитового и эклогитового состава.
Новообразованный в этой связи интервал разреза во внебассейновой тектоносфере, будучи заполненным ультрабазитами, приобрел свойства новой (верхней) астеносферы, но уже в значительной степени серпентинизированной и насыщенной магнетитом и различными по составу флюидами.
3. Из предыдущего вывода следует, что с точки зрения понимания природы позднедокембрийских и фанерозойских тектонических режимов развития поверхностных и приповерхностных зон тектоносферы объем и состав макроэлементов последней требуют пересмотра.
На континентах земной корой следует считать верхний ярус гранитно-метаморфических доменов, перекрывающие их осадочно-магматические и осадочные бассейны, а также вертикальные и наклонные каналы дренирования нижележащей (подкоровой) серпентинит-ультрабазитовой верхней астеносферы.
Процессы вертикального отрыва, горизонтальная и вертикальная мобильность и частичное плавление гранитно-метаморфических доменов, проявляющиеся вследствие термолитодинамического воздействия на них ультрабазитов со стороны верхней (подкоровой) астеносферы, служат первопричиной формирования в поверхностных и приповерхностных зонах тектоносферы платформенных, геосинклинально-складчатых и орогенных структур.
В безгранитно-метаморфических областях океанов земная кора представлена только осадочно-вулканогенным комплексом первого и второго океанических слоев.
И на континентах, и в океанах литосферой следует считать нижний ярус гранулитобазитовых и эклогитовых доменов, стабильных по отношению к подстилающим и перекрывающим их и многоканально связанным между собой мобильным ультрабазитам и серпентинит-ультрабазитам нижней (подлитосферной) и верхней (надлитосферной, подкоровой) астеносфер.
4. В ряде крупных нефтегазоносных провинций наблюдается достаточно высокий коэффициент корреляции между пространственным положением уже известных в бассейновом комплексе промышленных и непромышленных залежей нефти и газа, с одной стороны, и линейными, дугообразными, кольцевыми простираниями терминалов вертикальных и наклонных каналов верхнего яруса подбассейновой части разреза тектоносферы – с другой (Саркисов Ю.М., Кудымов В.М., Овчаренко А.В. и др., 1992; Саркисов Ю.М., Кудымов В.М., 1992). Это обстоятельство дает основание полагать, что именно каналы служат проводниками сосредоточенной эманации в бассейновый комплекс углеводородных флюидов, генерируемых в серпентинит-ультрабазитовой верхней астеносфере.
Геохимический аспект этой генерации имеет двухстадийный характер (Саркисов Ю.М., Вольвовский И.С., 1991). На первой стадии окисленный углерод и свободный водород подлитосферной нижней астеносферы, где их углеводородный синтез невозможен в силу жестких Р
T-условий, поступают по многоканальной системе между доменами литосферы в надлитосфер-ную верхнюю астеносферу. На второй стадии эти ингредиенты вступают в реакцию (синтез) Фишера-Тропша (nСО+(2n+1)Н2 -> СnН2n+2+nН2O) с образованием углеводородных флюидов, воды и тепла при катализаторах группы металлов ультрабазитовой ассоциации пород (Fe, Cr, Ni, Co) [3]. При этом наиболее оптимальными РТ-условиями для протекания данной реакции являются давление 200-300 МПа и температура 200-300 °С.Именно такая термобарическая обстановка как раз и характерна для серпен-тинит-ультрабазитовой верхней астеносферы под внеокеанической земной корой и именно ее следует рассматривать как материнский субстрат, где формировались и формируются аллохтонные по отношению к бассейновой части разреза этой коры углеводородные флюиды.
Наряду с другими по составу флюидами углеводородные флюиды внедрялись и внедряются в вышележащие гранитно-метаморфический и бассейновый комплексы пород земной коры по множеству каналов вертикального и наклонного дренирования верхней серпентинит-ультрабазитовой астеносферы. При этом конечным пунктом эманации углеводородных флюидов являлись и являются атмосфера (дегазация Земли, по П.Н.
Кропоткину и Б.М. Валяеву) и бассейновый разрез земной коры, где наилучшим образом реализовывались и реализуются коллекторские и консервационные свойства пород, а также образуемые ими локальные геометрические формы, способные концентрировать значительные объемы углеводородов, причем только те из них, которые располагались и располагаются над терминалами вертикального и наклонного канального дренирования в земную кору серпентинит-ультрабазитов верхней астеносферы. В использовании этого критерия авторы, собственно, и видят способ составить из непродуктивных локальных структур Красную книгу, повышая тем самым перспективы нефтегазоносности остальных локальных структур.Вполне вероятно, что процесс дренирования верхней астеносферы в земную кору происходил и происходит импульсно, в том числе и за счет накопления в ней до критической массы углеводородных и других флюидов, что в свою очередь отражалось и отражается в сотрясаемости жесткохрупких гранитно-метаморфических доменов верхнего яруса тектоносферы (Саркисов Ю.М., Вольвовский И.С., 1992). Представляется, что при таком подходе к пониманию природы и механизма мелкофокусных землетрясений на континентах, шельфах и островных дугах можно достичь существенного прогресса в решении и этой
не менее важной научно-прикладной проблемы и в то же время связь сейсмичности с нефтегазоносностью использовать в качестве поискового критерия.ЛИТЕРАТУРА
In the world practice of geologic-geophysical exploration for oil and gas a principle of sedimentary basins isolation into a self-producing and self-distributing closed hydrocarbon fluids system is dominated. This principle requires a serious alternative because it contributes to the increasing rise in price and the decreasing success ratio of oil and gas exploration activities. Such alternative may be achieved when a domain-channel algorithm of regional seismic, magnetic and electric surveys data is used for geological interpretation. According to this interpretation, a basement of sedimentary basins is represented as a combination of rigid-fragile domains of predominantly granite-metamorphic composition and the raising vertical and inclined interdomain channels from subdomain serpentinite ultrabasitic elastic layer. A high degree of spatial correlation between commercial and non-commercial hydrocarbon pools of the sedimentary cover and linear arched and ring-shaped strikes of the basement's interdomain channels is recorded in a number of major oil-and-gasbearing provinces. This fact definitely points to oil-and-gas generation and migration potential of subdomain serpentinite-ultrabasitic base and its draining interdomain channels. This potential application will allow more specifically to identify the development zones of oil and gas potential objects for detailed geophysical survey and prospecting drilling in the sedimentary basins.
. СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ ПО ГЕОТРАВЕРСУ ЭМБА - КОЛПАШЕВО
Комплекс пород
(Vp, км/с) 1 - осадочный (< 5,8), 2 гранитно-метаморфический (5,8-6,3), 3 - серпентинизированных ультрабазитов (6,4-6,8), 4 - гранулитобазитовый (6,9-7,4), 5 - эклогитовый (8,1-8,6), 6 направление пластического течения, К0 - поверхность гранитно метаморфического фундамента, сейсмическая граница k1 - Ферча, К2 - Конрада, М - МохоровичичаРис.2. МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ (по данным И.А.
Яковлева)
Породы
1 - высокого электрического сопротивления (n (103 -104) Ом · м); 2 - низкого электрического сопротивления (n( 10-102) Ом · м); 3 - верхние и нижние кромки проводящих пород на стоянках МТЗ