Гравимагнитные работы на шельфе морей Дзюбло Александр Дмитриевич

Гравимагнитные работы на шельфе морей Дзюбло Александр Дмитриевич, д. г. -м. н. , проф.

КОМПЛЕКС ТЕХНОЛОГИЙ, РЕАЛИЗОВАННЫЙ ПРИ ПОИСКЕ И РАЗВЕДКЕ УВ НА АРКТИЧЕСКОМ ШЕЛЬФЕ В БАРЕНЦЕВО-КАРСКОМ РЕГИОНЕ

Обзорная карта района работ

Картограмма аэромагнитной изученности полуострова Ямал

Картограмма гравиметрической изученности полуострова Ямал

Стратиграфическая колонка

Гравиразведка первоначально являлась ведущим геофизическим методом прямых поисков месторождений УВ, с помощью которого за рубежом были открыты многие из них. Так, в Мичиганском НГБ из 37 открытых в 1950 -е годы месторождений 29 были спрогнозированы по данным гравиразведки. Поисковым признаком служили локальные гравитационные минимумы, которые связывались с наличием залежей. Специалистами ФГУП ВНИИГеофизика в результате многолетних исследований было установлено: • любым месторождениям нефти и газа соответствуют характерные локальные отрицательные аномалии ∆g; • контуры локальных минимумов ∆g, определяемые по зонам изменений горизонтальных градиентов, соответствуют контурам залежей УВ, а в многопластовых месторождениях – внешнему контуру залежей; • отображение месторождений в гравитационном поле не зависит от сложности геологического строения (за редким исключением – траппы и некоторые другие случаи), от типа ловушки и коллектора; • амплитуды локальных аномалий не зависят от глубины залегания залежей, а являются индикатором запасов УВ; • пустые структуры, выраженные в гравитационном поле положительными аномалиями, не сопровождаются характерными для залежей УВ локальными минимумами, осложняющими максимумы ∆g.

Современная аппаратура имеет погрешность определения ∆g в ± (0, 03÷ 0, 05) м. Гал на суше и ± (0, 08÷ 0, 13) м. Гал на море. Эффекты от залежей УВ составляют от –(0, 2– 0, 4) м. Гал у небольших месторождений до – 14 и более м. Гал у крупных, что позволяет прогнозировать их наличие по данным высокоточных и среднемасштабных съёмок отслеживая характерные отрицательные аномалии ∆g. Высокоточная гравиметрическая съемка позволяет более уверенно картировать крупные месторождения УВ, которым, как показано на примере Обско-Тазовского района Западной Сибири, отвечают очень интенсивные минимумы ∆g, тогда как менее значительные объекты характеризуются минимумами гораздо меньшей амплитуды. Рассмотрена связь аномалий гравитационного поля с месторождениями, известными в районе Обской и Тазовской губ Карского моря. На месторождениях Геофизическое, Арктическое и Новопортовское эффект составляет 3– 5 м. Гал. Каменномысское, Ямбургское, Утреннее, Тота. Яхинское, Минховское, Находкинское, Уренгойское.

Юрхаровское, Северо-Уренгойское и Танусалинское месторождения также четко приурочены к относительным отрицательным аномалиям силы тяжести. Локальные минимумы силы тяжести над месторождениями иногда характеризуются эффектом автолокализации (размеры соответствуют размерам залежи) и наличием резких горизонтальных градиентов в краевых частях. Минимумы с резкими горизонтальными градиентами на границах могут быть основным поисковым признаком при оценке нефтегазоносности структур. По характеру поля над локальными объектами нами выделяется три основных типа. Первый тип – это проявление Природа минимума, в частности разуплотнение в толще сеноманских отложений на величину соответствующую газонасыщенности, может быть определена гравитационным моделированием по пересекающим его профилям. Сейсмоплотностные наблюдения подтверждают такую трактовку. В результате можно заключить, что вероятность наличия крупных газовых залежей в Обской губе очень велика. Над локальной структурой четко выраженного интенсивного гравитационного (и даже магнитного) минимума. Второй тип характеризуется положением структур на периферии крупных минимумов силы тяжести. Менее распространенным третьим типом является приуроченность локальных объектов к градиентным зонам гравитационного поля.

Таким образом, гравиразведка тоже представляет собой критерий для поиска месторождений УВ, особенно четко выраженный на крупных из них, - наличие характерных локальных минимумов ∆g. Однако эти аномалии не дают информации о глубине залегания залежей. Это обусловливает уже упоминавшееся комплексирование с сейсморазведкой, что позволит получить практически все параметры прогнозируемого объекта: размеры, глубину залегания, возможно и прогнозные запасы УВ. По материалам гравиметрических и магнитометрических съёмок м-ба 1: 200 000 для поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах полуострова Ямал, акваториях Байдарацкой и Обской губ. Для этого решались следующие задачи: Øуточнение геологического строения территории; Øтектоническое районирование; Øвыявление и трассирование разрывных нарушений; Øвыявление потенциально перспективных участков на обнаружение скоплений УВ сырья. Основное внимание при изучении геологического строения полуострова Ямал было сконцентрировано на промежуточном структурном этаже и кровельной части кристаллического фундамента, так как масштаб гравимагнитных съемок не позволяет изучить платформенный чехол с детальностью, превышающей возможности проводимых на Ямале сейсморазведочных работ.

В течение 1950 -70 -х годов территория полуострова была покрыта сетью региональных сейсмических профилей. Территория полуострова сейсморазведочными работами начинает изучаться с 1965 года. К 1972 г. здесь завершается региональная съемка СЗ МОВ масштаба 1: 500000(ЯНГТ). Параллельно в 1961 -82 годах велись площадные работы непрерывного профилирования МОВ масштабов 1: 200000 и 1: 100000. Региональными и площадными работами МОВ были выявлены практически все структуры I и II порядков в осадочном чехле, а также прослежен ряд локальных поднятий по отражающим горизонтам мела и верхней юры. С 1975 года, наряду с площадными съемками МОВ на Ямале ведутся работы МОГТ, которыми разрез осадочного чехла изучается на полную мощность, а в ряде случаев удается получать сведения о строении подстилающих доплатформенных отложений.

Результаты гравимагнитных исследований, в значительной степени, явились основной для выбора направлений поисковых сейсморазведочных работ, которыми в начале 60 -х годов был закартирован Новопортовский вал, а в его пределах - обширное Новопортовское поднятие. В 1964 году поднятие было введено в бурение, где было открыто нефтегазоконденсатное месторождение с промышленной нефтегазоносностью в меловых, юрских и палеозойских отложениях. Открытие газоконденсатной залежи в палеозойских породах явилось началом принципиально нового этапа поисково-разведочных работ для севера Западной Сибири. Поиски и разведка палеозойских залежей стала одним из основных направлений нефтегазопоисковых работ в последние годы.

Физические свойства горных пород Магнитные свойства Наиболее представительные исследования магнитных свойств горных пород в районе были проведены на Кечимовском и Тевлинско-Русслинском месторождениях (И. А. Свяжина, З. С. Мезенина, 2001). Измерения выполнялись на образцах, отобранных из керна глубоких нефтяных скважин 153, 155 и 50 и представленных породами осадочного чехла и коры выветривания палеозойского фундамента. Исследования предусматривали изучение магнитных свойств пород и диагностику минералов, обусловивших эти свойства. Для определения минералов – носителей намагниченности использованы методы магнитной минералогии, включающие исследования в сильных магнитных полях. В качестве объектов магнитных и палеомагнитных исследований послужили породы пласта АВ-1 алымской свиты (нижний мел), пластов ЮВ-9, ЮВ-10 тюменской свиты (нижняя-средняя юра) в скважине 155; мезозойские отложения без разделения на свиты в скважинах153 и 50; отложения коры выветривания и эффузивные породы палеозойского фундамента в скважинах155, 153, 50.

Мезозойские отложения обладают слабыми магнитными свойствами: магнитная восприимчивость изменяется от 2, 9 до 63*10 -5 СИ, естественная остаточная намагниченность – от 0, 09 до 39, 4 м. A/м. Векторы Jn имеют крутые наклонения, т. е. близкие к направлению вектора нормального магнитного поля. Как показали результаты терморазмагничивания, вектор остаточной намагниченности песчаников и аргиллитов является векторной суммой трех компонент, причем первая и вторая в интервале 20 -240ºС скомпенсированы третьей. В основу диагностики носителей намагниченности терригенных отложений мезозоя положены особенности поведения их свойств при температурах от 100ºС до 600ºС. При нагревах магнитные свойства изученных пород резко изменялись: магнитная восприимчивость увеличивалась в десятки, остаточная намагниченность – в сотни и тысячи раз, т. е. образцы становились сильномагнитными. На кривых термомагнитного анализа Jrs/Jrs 0(tº) отмечено самообращение Jrs, что является важным диагностическим признаком: самообращение намагниченности присуще пирротину и гемоильмениту определенных составов.

Таким образом, слабый магнетизм образцов песчаников и аргиллитов мезозойского возраста обязан присутствию в них в ассоциации с пиритом небольшого количества магнитных сульфидов железа, в том числе суперпирротина. Но поскольку суперпирротин образуется в результате нагревов выше 400ºС, остается неясным его появление в пластах с современной температурой около 100ºС и палеотемпературой вряд ли более высокой. Магнитные свойства изученных образцов алевролитов, аргиллитов и эффузивов палеозойского фундамента варьируют в широких пределах: магнитная восприимчивость от 23 до 2975*10 -5 СИ, остаточная намагниченность – от 8. 9 до 4253 м. A/м. Векторы остаточной намагниченности имеют большой разброс наклонений с преобладанием углов, меньших 45º.

Естественная остаточная намагниченность палеозойских пород, в отличие от мезозойских отложений, двухкомпонентна. Первая существует в интервале 20º-400ºС, вторая проявляется после 400ºС и разрушается при 600ºС. Результаты термомагнитного анализа (увеличение намагниченности в два раза после 325ºС, что типично для моноклинного пирротина, и поведение параметров насыщения в интервале 400º-600ºС) можно объяснить присутствием магнитных сульфидов железа. Кроме того, при исследовании базальтов отмечено частичное самообращение вектора остаточной намагниченности в интервале 560º-620ºС и возрастание намагниченности при температурах 325º-600ºС в 36. 8 раз, что присуще суперпирротину. Совокупность этих данных свидетельствует о том, что в палеозойских базальтах, как и в мезозойских отложениях, присутствуют несколько магнитных сульфидных фаз.

Известные месторождения УВ и их поисковые признаки (гравитационные и магнитные). Метод, знак Наименование аномалии № месторождения аномалии № Магн. месторождения Грав. Магн. 1 Малыгинское - - 16 Зап. -Сеяхинское - 2 Штормовое - - 17 Нерстинское + 3 Сядорское ? ? 18 Нейтинское 1/ 4 Тасийское - - 19 Арктическое 1/ 5 Сев. -Тамбейское - - 20 Байдарацкое 6 Зап. -Тамбейское - 1/ 2 - 21 С. -Каменномысское 7 Юж. -Тамбейское - 1/ 2 - 22 8 Утреннее - - 9 Утреннее (2) - 10 Харасавей 11 2+ Грав. 1/ 2 - + 1/ 2+ 2 - 1/ 2+ 1/ 2 - 1/ 2+ Средне-Ямальское - 1/ 23 Геофизическое - - ? 24 Нурминское - - - 25 Хамбатейское - - Бованенково-сев. - + 26 Ростовцевское ? + - 12 Бованенково - - 27 Каменомысское - - 13 Бованенково-юг - - 28 Усть-Юрибейское - - 14 Вост. -Бованенково - - 29 Мало-Ямальское - - 15 Верхне-Тиутейское - - 30 Новопортовское - + 1/ 2 - 2+

Поверхность верхних кромок моделей, рассчитанных по аномалиям магнитного поля ΔТа

Поверхность верхних кромок моделей, рассчитанных по аномалиям g гравитационного поля Δ а

Принципиальная схема соотношений блоков кристаллического фундамента, осадочного чехла и локальных аномалий Δg

Структурная карта поверхности кристаллического фундамента, рассчитанная по Т с помощью пакета Sigma 3 D, Romgaz

Схематическая карта мощности ПСЭ

Эффективная плотность по кровле кристаллического фундамента (программный комплекс SIGMA, REIST)

Эффективная намагниченность по кровле кристаллического фундамента (программный комплекс СИГМА 3 Д)

ВЫВОДЫ В результате проведенных работ подтверждены высокие перспективы юрско-меловых отложений и промежуточного структурного этажа в пределах полуострова Ямал и в сопредельных акваториях Обской губы и Карского моря. Опробован новый алгоритм комплексирования гравимагнитных данных для изучения нижних частей разреза территории (ПСЭ, кровельная часть кристаллического фундамента). Составлена схема строения поверхности кристаллического фундамента и выделены зоны развития кор выветривания. Составлена схема распространения ПСЭ в целом на территории исследования. В ПСЭ выделены поля развития терригенных, карбонатно-терригенных и карбонатных пород. В составе последних определено положение карбонатных пород склоновых фаций, предполагающих наличие рифогенных массивов. Выделены перспективные, на обнаружение залежей УВ участки в интервале ПСЭ и кровельной части кристаллического фундамента. Определены критерии выделения перспективных объектов в осадочном чехле по гравимагнитным данным. Выделены перспективные объекты для юрско-мелового этажа осадочного чехла. Предложены конкретные площади первоочередных ГРР с учетом прогнозов по осадочному чехлу и ПСЭ. Показана необходимость высокоточных гравимагнитных работ при оценке перспектив и поисках нефтегазоперспективных объектов в юрско-меловых отложениях и ПСЭ.