МЕТОДИКА И ПРИЛОЖЕНИЕ К ЗАДАЧАМ НЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

уплотнения систем наблюдений, а также групповых вибрационных источников, которые существенно улучшают технологию работ. Необходимо расширить объемы скважинных наблюдений на сейсмических и акустических частотах и завершить создание новых версий современного технологического уровня комплексной обработки и геологической интерпретации материалов МВС на ПЭВМ.

Ниже приведены примеры выполнения многоволновых сейсмических наблюдений при решении геологических задач по конкретным площадям перспективным на обнаружение залежей углеводородов.

5.2.Задачи структурной сейсмологии

5.2.1.Прикаспийская впадина

Геологическая изученность. Геологические исследования на территории юговосточного борта Прикаспийской впадины начаты со второй половины XIX века, однако значительные успехи были достигнуты в послевоенные годы с применением геофизических методов разведки и глубокого бурения. Такие работы на куполе Мунайлы были начаты в 1946 году; по результатам их была составлена геологическая карта масштаба 1 : 25 000, а открытая структура была подготовлена к глубокому бурению. В 1947 году здесь было вскрыто нефтяное месторождение, которое в 1948 году было введено в промышленную разработку. К началу 1957 года на этом месторождении в эксплуатации находилось 10 горизонтов (2 – в неокоме, 7 – в средней юре и 1 – в пермотриасе).

В 1959-60 г.г. на этой же площади проводилось глубокое поисково-разведочное бурение с целью поисков нефти. Всего здесь пробурено 8 скважин глубиной забоя от 950 до 1 521 м. Материалы о составе и мощностях подсолевых платформенных отложений в юго-восточной прибортовой части впадины получены в результате бурения сверхглубокой (СГ-2) скважины на Биикджальской площади, имеющей забой

5 827 м и вскрывшей подсолевые отложения (Р1art) на глубине 4 880 м. Кроме того, подсолевые отложения вскрыты скважинами на площади Туресай, Сарыкум, и др. В пробуренных скважинах установлены признаки нефтегазоносности в артинских, каменноугольных и верхнедевонских отложениях.

Несмотря на большое количество прослеживаемых сейсморазведкой отражающих горизонтов, эффективность ее в Южно-Эмбинском районе остается недостаточной. Это обусловлено спецификой сейсмогеологических условий, которые определяются сложным

117

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

строением отдельных пачек пород надсолевого комплекса (особенно на склонах куполов), сложным тектоническим строением района (солянокуполная тектоника), ненадежностью выделения (из-за наложения кратных волн) отражений от подсолевых горизонтов, а также сложностью учета скоростных неоднородностей среды при их интерпретации.

Определенные перспективы повышения эффективности сейсморазведки в таких сложных сейсмогеологических условиях связываются с применением наряду с продольными других типов волн, отраженных поперечных, обменных и дифрагированных. Начатые в Прикаспийской впадине в 1972 году исследования по выявлению эффективности новых методических приемов имели целью выработку как методики полевых работ, так и интерпретации получаемых материалов. Достигнутые в предыдущие годы успехи в деле совершенствования способов возбуждения и регистрации поперечных Sh-волн, позволили выдвинуть задачу опробования метода

Рис. 40 Обзорная карта площади работ Биикджал, где проведены профильные наблюдения продольных и поперечных волн (выделена квадратом).

поперечных отраженных волн для изучения подсолевых горизонтов и поверхности соли в пределах Биикджальской нефтеперспективной площади рис. 40.

В задачу работ входило совершенствование методики возбуждения и регистрации отраженных поперечных волн на участках с различными глубинными и поверхностными сейсмогеологическими условиями, регистрация отраженных PP и SS волн типа Sh от подсолевых горизонтов и сравнение временных разрезов, построенных по схеме 12 кратного ОГТ. При решении поставленных задач проводилось изучение поля волн-помех путем наземных наблюдений в диапазоне расстояний от 0 до 2 350 м. Отработаны два рекогносцировочных профиля МОВ протяженностью 14,1 км на S и Р-волнах, которые частично продублированы МОГТ на S-волнах; кроме того, отработан профиль МОГТ протяженностью 16,1 км на Р и S-волнах; выполнены в небольшом объеме работы по изучению верхней части разреза (ВЧР). Все полевые наблюдения выполнялись сейсмостанцией «ПОИСК»-1-48-МОВ-ОВ. Прием колебаний осуществлялся с помощью асимметричной ортогональной установки сейсмоприемников СГ-110 при регистрации горизонтальных и СВ-30 – при регистрации вертикальных составляющих упругих колебаний. Время оборота магнитного барабана при регистрации продольных волн составляло 6 с., поперечных – 12 с. Перезапись материалов в поле выполнялась на сейсмостанции «ПОИСК»-1-48-СМ, снабженной приставкой для производства поканального суммирования и вычитания противоположно направленных воздействий.

118

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Основные работы были выполнены по методике ОГТ на поперечных и продольных волнах на одном и том же профиле 01.75.03 длиной 19,8 км, пересекавшему сложнопостроенные куполы Улькентюбе, Биикджал и мульду между ними, а также МОГТ на поперечных волнах по профилям 01.75.01 (ПК 42.00-106.00) и 01.75.02 (ПК 0.00-36.00).

Наблюдения МОГТ на продольных и поперечных волнах проводились по схеме, приведенной на рис. 41, обеспечивающей 12-кратное перекрытие. Основные данные по методике работ, параметры аппаратуры при регистрации и перезаписи те же, что и при работе МОВ на поперечных и продольных волнах, (приведены выше). Характеристики системы ОГТ при производстве этих работ были следующими:

система наблюдений – фланговая; расстояние между пунктами взрыва – 100 м;

максимальное удаление взрыв-прибор – 2 400 м, минимальное – 25 м.

При производстве полевых работ использовались три 24-канальные сейсмические косы и специальное коммутирующее устройство, позволяющее регистрировать сейсмические колебания на определенном интервале профиля (72 канала).

Рис. 41. Схема наблюдений отраженных РР и SS-волн на линейном профиле, обеспечивающая 12 кратное суммирование отражений: а) - схема отработки профиля МОВ; б) - фланговая система отработки профиля МОГТ.

Характеристика поля отраженных продольных волн. На продольных волнах наблюдается волновая картина, типичная для районов с соляной тектоникой. Характерной особенностью ее является зависимость основных кинематических и динамических параметров целевых волн от тектонического строения исследуемого участка.

Наиболее простая волновая картина зарегистрирована в межкупольных пространствах. В строении его принимают участие отраженные волны как от границ надсолевого так и подсолевого комплексов. Самой яркой по динамическим особенностям на сейсмограммах является волна III (подошва неокома) рис. 42. Она регистрируется во временном интервале t ≈ 1.0-1.1 c. В постоянной интерференции с нею фиксируется волна IIIа (относящаяся к верхам юрского комплекса). Эти волны попеременно доминируют на сейсмограммах при наблюдениях на различных участках.

Как правило, совместная картина их записи имеет трехфазную форму с интерференционной разделяющей фазой, значительно меньшей амплитуды, чем крайние.

Довольно выразительно регистрируются на сейсмограммах отраженные волны от кровли и подошвы аптских отложений. Горизонты II и II’. Запись их плохо разрешена за

119

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

счет малой мощности пласта. На небольшом участке профиля 01.75. 03, где мощность этого пласта достигает ≈ 130 м, эти волны выделяются раздельно, с преобладающей интенсивностью второй фазы волны II (подошва апта). Время их регистрации колеблется около срединного значения 0,8 с. Волна – 1 (подошва сенон-туронских отложений) имеет четкую двухфазную форму импульса, с интенсивной II

Рис. 42. Волновая картина отраженных продольных волн при расположении профиля: а)- в межкупольной зоне; б ) – в переходной зоне (склон купола); в) – в своде купола соли.

фазой и фиксируется только на ближних расстановках примерно на времени t0 ≈ 0.6 с. На некоторых сейсмограммах выделяется волна IV (в отложениях верхней юры). Эта волна не имеет характерной динамической выразительности и прослеживается не по всему профилю. Примерно так же на сейсмограммах выглядят волны от пермо-горизонтов. Они невыразительны по форме записи и не коррелируются непрерывно. Отражения от поверхности соли в мульдских зонах не зафиксированы.

Подсолевые горизонты регистрируются на временных интервалах 2,7-3,0 с. Для них характерна довольно выразительная динамика, по которой они легко опознаются на сейсмограммах. Трудно описать форму импульса, соответствующего основному подсолевому отражению П1 (кровля артинских отложений), поскольку интенсивность фаз, его составляющих, поочередно изменяется вдоль профиля, попеременно сменяя доминирующую фазу. Это, видимо, связано с фациальными замещениями вдоль границы надсолевых отложений, поскольку она является поверхностью размыва.

По мере приближений к сводовым частям куполов характер волнового поля видоизменяется. Наиболее заметно это в переходной зоне от мульд к соляным куполам. Прежде всего, наблюдается уменьшение времен регистрации отраженных волн и изменение наклона осей синфазности на сейсмограммах, что говорит о переходе от горизонтального залегания границ к наклонному. Характерно, что именно в переходной зоне появляются отраженные волны от поверхности соли. Динамическая выразительность этой волны примерно такая же, как и у волны III. Форма импульса – трехфазная с четкой второй фазой. Эта волна на сейсмограммах регистрируется с аномальным наклоном осей синфазностей. Изменяется и характер регистрации пермо-триасовых границ. Оси синфазностей этих волн на сейсмограммах – вертикальные или обратно наклоненные. В переходной зоне наблюдается ухудшение прослеживаемости отраженных волн от подсолевых границ. В сводовых частях куполов зарегистрирована самая сложная волновая картина. На сейсмограммах резко сокращается длина полезной записи. Нарушается

120

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

гармоничность волнового поля. Отраженные волны от надсолевых границ фиксируются в форме обрывочных осей, что объясняется наличием грабена в районе пикетов 69.00-85.00 (ПР 01.75.03). На сейсмограммах отчетливо фиксируется сброс по поверхности соли на участке пикетов 87.00-90.00. Подсолевые отражения на сейсмограммах в сводовых частях куполов просматриваются лишь по общему повышенному фону записи на предполагаемом времени их регистрации. Частота записи подсолевых отражений явно возросла. Выделение полезного сигнала при перезаписи с большей частотой дает лучшие результаты.

Поперечные волны. Качество наблюденных волновых картин на поперечных волнах несколько ниже, чем на продольных. Здесь имеют место недостатки в технической отработке наблюдений. Первым фактором, понижающим коэффициент за качество, является нарушение технологии подготовки источников поперечных волн. Это, в первую очередь, объясняется сложными геологическими условиями для бурения. Каменистые пропластки в палеоценовых породах, слагающих верхнюю часть разреза на профиле 01.75.02 и южном конце профиля 01.75.03, выводили стенки скважин из строя, существенно уменьшая оптимальную глубину заложения зарядов. Следующим важным фактором, являются волны-помехи значительной интенсивности, избавиться от которых не удалось, а использование процедур фильтрации в лабораторных условиях приводит к исчезновению, как помехи, так и полезного сигнала в связи практически одинаковыми частотными характеристиками целевых отраженных и волн-помех, тем более, что амплитудная выразительность записи, как правило, была в пользу помех. Пристрелочные работы МОВ и ОГТ на профилях 01.75.01 и 01.75.02 примерно равноценны по качеству материала. С точки зрения информативности, материалы по профилю 01.75.02 оценены выше, чем по профилю 01.75.01. Связано это, в основном, с более благоприятными сейсмогеологическими условиями на профиле 01.75.02. Качество наблюдений на профиле 01.75.03 не везде одинаково. Информативность сейсмограмм наблюдений следует оценивать, разделив их на три части.

К первой из них относятся наблюдения в межкупольных зонах. Полезная запись на этих сейсмограммах присутствует во всем рабочем диапазоне регистрации, от 0 до 7 с. и представлена отраженными волнами по всей глубине разреза от кровли сенон-турона до подсолевых волн включительно.

Ко второй части относятся сейсмограммы наблюдений в переходной зоне. Поскольку основным критерием при оценке информативности сейсмограмм служило присутствие на них отраженных волн от подсолевых границ, в переходной зоне они оцениваются менее высоко, хотя здесь имеется целый ряд объективных причин, объясняющих ухудшение

121

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

прослеживаемости подсолевых волн. Одной из них является влияние толщи соли. В переходных зонах, как правило, начинает четко фиксироваться волна от поверхности соли, и, по мере приближения к своду, интенсивность ее возрастает, а подсолевые волны на их фоне ослабевают. В сводовых часях куполов, на первый взгляд, качество материала наиболее низкое. Однако, рассматривая его в непосредственной связи с геологической обстановкой, нельзя сделать вывод о его меньшей информативности. Сравнительно короткая длина записи полезных волн здесь объясняется близкой границей соли, а хаотическое расположение осей синфазностей отдельных волн, а также неполная длина этих осей, объясняются присутствием грабена в надсолевых отложениях и сброса по поверхности соли. И, наконец, именно эти причины объясняют почти полное отсутствие подсолевых волн на этом интервале профиля. Качество наблюдений на северном склоне купола Улькентюбе самое низкое. Сложные поверхностные условия: распространение несцементированных пухляков, а также увлажненный разрез в верхней части, не позволили получить здесь материал достаточно хорошего качества. Несколько улучшается материал в мульде, разделяющей купола Биикджал и Улькентюбе.

Характер волнового поля поперечных волн. При рассмотрении волновой картины поперечных волн, удобно воспользоваться схемой описания, принятой для продольных волн. К первой группе отнесятся волновые поля, сформировавшиеся в условиях спокойного залегания границ надсолевого и подсолевого комплексов в межкупольных зонах. Строение волнового поля в этих интервалах профиля довольно простое. Оно представлено на сейсмограммах целым рядом волн от границ надсолевого комплекса: I, I’, II’, II, III, IIIa, IV, V и отраженными поперечными волнами от границ подсолевых отложений, группой II. (Рис. 43).

Волна I, связанная с кровлей сенон-туронских отложений, прослеживается лишь на ближней расстановке наблюдений. Эта волна на продольных волнах не выделена из-за малой мощности палеогеновых отложений. На более протяженных участках регистрируется волна I’, от подошвы сенон-турона. У обеих волн четкая двухфазная форма с более интенсивной второй фазой. Наряду с этими отражениями отчетливо регистрируется волны от горизонта II′ и II, соответствующие кровле и подошве аптских отложений. В отличие от продольных волн, на сейсмограммах поперечных, эти отражения четко разделены на два двухфазных импульса. Самыми динамически ярко выраженными на сейсмограммах являются отражения от III и IIIа. Это особенно характерно для диапазона расстояний 1600 – 2300 м от ПВ, где волна от горизонта III является закритической. В отличие от продольных волн они четко разделены на две отдельные волны с разницей времен регистрации 0,2 с. Кроме того, здесь же наблюдаются и

122

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

отражения от пермо-триасовых границ. Совершенно в новой форме фиксируется подсолевая волна II1. Особенно четко наблюдается разделение по временным параметрам, чем на продольных. Времена регистрации примерно в два раза больше, чем той же продольной волны t0s ≈ 5,9 с против 2,9 с волны PP.

В мульдовых частях отражений от поверхности соли не выделено. В переходных зонах, как и для продольных волн, наблюдается сокращение диапазона записит отражений от надсолевого комплекса, Целый ряд волн от поверхности мела постепенно исчезают вследствие их выклинивания при приближении к своду соли. В этой зоне появляется волна VI от кровли соли. Запись ее на поперечных волнах более низкочастотна, как, впрочем, и всех прочих отражений. Подсолевые отражения в переходной зоне прослежены плохо поскольку запись в этих интервалах профиля завуалирована помехами.

Рис. 43. Волновая картина поперечных отраженных волн при расположении профиля: а)- в межкупольной зоне; б ) – в переходной зоне (склон купола); в) – в своде купола соли.

Наиболее сложная картина наблюдена в сводовой части купола Улькентюбе. Здесь на сейсмограммах отмечается резкое сокращение длины полезной записи отражений от границ в надсолевом комплексе. Присутствие грабена выражается в хаотическом расположении осей синфазности и резком затухании волн в пределах его субвертикальных границ, внутри которых мощность палеогена возрастает скачком до 200 м. Кроме того, на сейсмограммах отмечается и сброс в виде отражений от приподнятого и опущенного блоков по поверхности свода соли.

Характеристика временных разрезов. На полученных по данным профильных наблюдений первых разрезах, построенных на поперечных Sh волнах, отображаются все те горизонты, которые наблюдены и на продольных волнах. Отчетливо видно субгоризонтальный характер залегания меловых границ типа I′, II′, II, III, IIIa, и IV. Кроме того, выделены несогласно с ними залегающие отложения пермо-триаса. Поверхность соли при этом отождествляется с наклонной осью на временах 4,1 с. Как и на продольных волнах наблюдается возрастание времен t0 к нулевым пикетам профиля, что подтверждает погружение кровли соли в северном направлении.

Подсолевая граница П1 на разрезе поперечных волн фиксируется на t0 ≈ 6,1 с, где она динамически ярко выражена. Наблюдается и аномальное уменьшение времен регистрации подсолевой волны П1 , что подтверждает существование прогиба по подсолевым отложениям, выделенного по продольным отраженным волнам рис. 44.

123

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Временной разрез по второму профилю имеет аналогичное строение по отображеню границ надсолевого комплекса: отчетливо видно их горизонтальное залегание на большей части профиля, незначительный подъем отмечается в западном направлении, что соответствует влиянию западного отрога удаленного купола Айманбет. Подсолевые границы на этом профиле представлены более полно, поскольку отчетливо выделены отражения от всех границ подсолевого комплекса II1, II2, и II3. Вместе с тем, на временных разрезах поперечных волн более полно отображается троение надсолевого комплекса по сравнению с продольными волнами. Так подошва отложений и палеогена отчетливо прослеживается до его полного выклинивания. Не менее четко следится и подошва сенон-

турон горизонт 1′, II и II′. Значительно четче и динамичнее выглядит горизонт III. Отсутствие интерференции с отражением от подошвы, что видно на разрезе продольных волн, позволяет проследить поведение границы не только в межкупольной зоне, но в переходной и в сводовой части купола Улькентюбе.

Рис. 44. Временной разрез по профилю 01.75.01. Поперечные Sh-волны.

Зона грабена на разрезе поперечных волн более полно рачленена на отдельные части, что позволяет разделить породы грабена на отдельные толщи, принадлежащие меловым отложениям, хотя на разрезе продольных волн этих границ не прослеживается.

По прослеживаемости подсолевых отражений на временных разрезах продольных и поперечных волн наблюдается тесная корреляция. Все три подсолевых горизонта в межкупольной зоне зафиксированы не менее четко ., чем на разрезе продольных волн. В сводовой части купола на фоне помех подсолевые горизонты не выделяются вовсе. Менее четко отображается и северный склон купола Улькентюбе. В мульде, соединяющей купола Биикджал и Улькентюбе, разрезы вновь четки и выразительны. При этом отчетливо выделяются границы в пермо-триасе, которые по четкости и выразительности гораздо более представительны, чем на разрезе продольных волн. Рис. 45.

Наличие четких и выразительных границ на разрезах продольных и поперечных волн позволяет уверенно вычислить углеводородный фактор, представляющий собой отношение скоростей распространений поперечных и продольных волн, или , что то же самое, отношение приращения времен отражений от одной и той же границы на одном и том же интервале профиля по продольным и поперечным волнам: γ = tp / ts. На основе всех имеющихся данных по скоростям продольных и поперечных волн, положению границ на временных разрезах продольных и поперечных волн, их взаимной увязке, особенно в мульдовых частях профилей, где положение границ определяется однозначно,

124

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

были построены кривые средних скоростей по разрезу продольных и поперечных волн. Построенные вертикальные годографы t0 (H) использован для структурных построений, результат которых представлен на рис. 46.

Рис. 45. Временной разрез по профилю 01.75.02. Поперечные Sh-волны.

5.2.2. МВС подсолевых объектов.

Сейсмо-геологическая характеристика района и методика работ. Опытно-

методические работы проводились в пределах двух участков Прикаспийской впадины: Масабайского и Тенгизского рис. 47. По литологическому составу и физическим свойствам весь разрез осадочного чехла подразделяется на три основных для Прикаспия комплекса: нижний – подсолевой, сложенный терригенно-

Рис. 46. Сейсмический разрез, построенный по данным продольных и поперечных Sh-волн. Сопоставление положения основных отражающих горизонтов.

карбонатными породами; средний галогеновый – включает в себя отложения до кровли кунгурского яруса нижней Перми с общей мощностью соли на сводах куполов до 7000 м;

иверхний надсолевой терригенный комплекс, сложенный породами казанского яруса верхней перми и осадками четвертичной системы. Этот комплекс изучен наиболее полно

ихарактеризуется большой пестротой литологического состава и изменчивостью мощности от 150 м в сводовых частях куполов до 4 000 – 5 000 м в межкупольных зонах. Поскольку район работ представляет собой дно Каспийского моря, освободившееся от воды в результате регрессии моря, то грунты ВЧР представлены в основном песками, насыщенными обломками раковин. В целом условия являются благоприятными для проведения сейсморазведочных работ на монотипных продольных волнах. Однако, этого сказать нельзя о многоволновых методах. Здесь на первое место выходят свойства грунтового поверхностного слоя, в котором должны размещаться источники возбуждения монотипных поперечных волн. Эти свойства таковы, что не удается найти оптимальные параметры источника поперечных волн, которые были бы одинаковы для всех профилей и равно на всей протяженности системы наблюдений. Это обстоятельство серьезно усложнило проведение работ на поперечных монотипных волнах.

Участок Масабай – соляно-купольная структура с глубоким залеганием соляного ядра. Абсолютные отметки поверхности соли в своде – 2200 м. В горизонтальном сечении купол Масабай представляет собой форму близкую к круговой диаметром до 4 км. С запада и востока Масабай ограничен крутыми уступами соли.

125

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Рис. 47. Обзорнаякартарайонаработ. 1 – участок Доссор, 2 – участок Масабай,

3– участок Восточно-Карасорский (Тенгизское поднятие).

Вмеридиональном направлении купол рассечен сбросом на два крыла, причем западное крыло приподнято, а восточное – опущено. Амплитуда сброса – 110 м. В районе расположения купола Масабай открыто несколько промышленных месторождений нефти. Нефтеносность связана с триасовыми, юрскими и меловыми отложениями. Основными нефтепроизводящими породами являются средняя юра, неокома и апта, как правило, экранированные сбросами. Основной задачей работ являлось получение

данных о зонах повышенной пористости коллекторов, прогнозирования залежей нефти. Для решения этой задачи были выполнены профильные наблюдения по комплексу продольных, обменных и поперечных волн.

Тенгизское поднятие – расположено в юго-восточной части Прикаспийской впадины. Среди крупных положительных структур, отмеченных в подсолевой части осадочного чехла по отражающему горизонту П выделяется Приморский свод площадью 3000 кв. км.

В его пределах по отражающему горизонту П , в свою очередь, выявлен ряд поднятий, в том числе Тенгизское, площадь которого 350 – 450 кв. км. Ряд особенностей строения указывает на рифовое происхождение этих поднятий, особенно по наличию зон аномально высокие пластовые давления (АВПД). Отмечен трансгрессивный характер рифообразования, а возраст рифовых массивов определен как нижнекаменноугольный. Степень развития соляной тектоники в пределах Приморского свода возрастает с юга на север. Соляные купола глубоко погружены до 2 – 3 км в своде. Взаимосвязь подсолевых и солевых структур бывает самой разнообразной. В частности, нередко максимуму подсолевого поднятия, соответствует межкупольная мульда. Такая особенность имеет место и на Тенгизском поднятии, представляющим собой брахиантисклинальную складку коробчатого типа размером в плане 17 × 26 км с амплитудой поднятия 1000 м. Поднятие имеет в плане округлую форму с поперечником около 8,5 км рис. 48.

Наибольшие перспективы нефтегазоносности на юг-востоке Прикаспийской впадине связывается с подсолевыми отложениями. Наличие нефтяных залежей установлено в сводовых частях Каратонского, Тенгизского и Приморского поднятий.

Таким образом, по геологическому строению участки Масабай и Тенгиз в целом подобны восточному борту впадины, где расположены купола Биикджал и

126