основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций

минерального сырья (глины, пески, песчаники, песчано-гравийные смеси и т. д.). По данным каротажа наиболее легко выделяются глины и высокопористые проницаемые пески. Комплекс ГИС и обычная методика интерпретации каротажных диаграмм в карбонатном разрезе позволяет выделять мергели, трещиноватые, высокопористые и кавернозные разности известняков и доломитов. Однозначно диагностируются мощные толщи и пачки писчего мела.

Весьма эффективно по комплексу ГИС осуществляется распознавание литологического состава эвапоритовых толщ (формаций). Эти толщи, как правило, представляют собой чередование пачек и пластов каменной соли, сульфатных пород (чаще ангидрит), карбонатных (доломит, известняк), глинистых и песчаных пород. С пластами и пачками каменной соли нередко связаны залежи калийных хлоридных и сульфатных солей, а также разнообразных сульфатно-магниевых и хлоридно-магниевых солей. Из гидрохимических осадков наиболее широко распространенной и легко выделяющейся по каротажу является каменная соль.

Комплексы изверженных и метаморфических пород также достаточно надежно выделяются по ГИС. На диаграммах КС они отмечаются очень высоким кажущимся удельным сопротивлением (за исключением сильно разрушенных пород). На диаграммах ГК и НТК эти породы чаще всего выделяются повышенными показаниями по сравнению с осадочными толщами. На кавернограммах изверженные и метаморфические породы сохраняют номинальный диаметр скважины.

КОРРЕЛЯЦИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ТОЛЩ

Корреляция продуктивных толщ заключается в сопоставлении не только собственно промышленных горизонтов и продуктивных пластов, но и вмещающих их отложений. Наиболее достоверные сопоставления разрезов скважин возможны при совместном использовании данных ГИС и кернового материала.

Сопоставление разрезов обычно начинают со сравнения каротажных диаграмм с типовой (хорошо изученной и представленной керном) скважиной для данного региона или конкретного месторождения. Корреляция разрезов сводится к сравнению каротажных диаграмм ближайших скважин. Цель сопоставления - выявление характерных интервалов, в пределах которых конфигурации кривых не претерпевают существенных изменений от скважины к скважине. Сопоставления производятся по определенным направлениям - вдоль линии простирания основных структур в регионе (или на месторождении) или вкрест положительных или отрицательных структур. В первом случае параллелизация разрезов осуществляется значительно лучше в связи с тем, что изменения в строении и составе продуктивной толщи в этом направлении менее существенные, чем вкрест простирания структур.

Корреляция разрезов скважин по ГИС требует предварительного выделения реперов (маркеров, опорных пластов). К ним предъявляются сле-

221

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

дующие требования: 1) выдержанность по площади; 2) выдержанность геофизических параметров и конфигурации каротажных кривых; 3) резкое отличие по геофизическим характеристикам от вмещающих пород; 4) приуроченность к определенным геологическим горизонтам. Реперы могут быть региональными, т. е. четко прослеживаться в пределах крупного геологического региона (впадина, прогиб, грабен и т. д.), или локальными (в пределах конкретных месторождений).

В песчано-глинистых толщах реперами могут являться регионально выдержанные пачки плотных песчаников, мергелей и мощные пласты однородных глин, отмечаемые низкими и достаточно постоянными сопротивлениями. В карбонатных разрезах в качестве маркеров могут служить терригенные породы, глинистые известняки и мергели, отличающиеся от плотных карбонатных пород низким сопротивлением и повышенной гаммаактивностью. Наилучшие реперы в эвапоритовых толщах— пачки песчаноглинистых, глинистых, карбонатных и сульфатных пород. В качестве локальных реперов в пределах собственно месторождений нередко выделяются пласты каменной соли или мощные калийные горизонты.

Выделенные реперы паспортизируются; каждому из них присваивается буквенное или цифровое обозначение, При сопоставлении скважин учитывается также последовательность залегания слоев различного литологического состава в разрезе, т. е. их ритмостратиграфия. После выполнения паралеллизации разрезов составляются таблицы расчленения скважин и корреляционные схемы с использованием каротажных диаграмм. На рис. 1 показан пример корреляции галитовой субформации, (D23fm) в северозападной части Припятского прогиба. С этой субформацией связано эксплуатируемое в регионе Мозырское месторождение каменной соли и ряд высокоперспективных участков. В полном разрезе галитовой субформации прослежено, восемь ритмопачек (I-VIII). Опорным пластом вверху этой субформации является репер А, представленный сульфатно-карбонатным пластом, хорошо выдержанным в пределах северной части Припятского прогиба. На каротажных диаграммах также четко прослеживаются карбонатные и сульфатно-карбонатные пласты в основании V и VI ритмопачек. В Восточно-Дроздовской скв. 1-р наблюдается фациальное замещение пластов каменной соли в нижних трех ритмопачках. Конфигурация каротажных кривых пластов каменной соли не претерпевает существенных изменений от скважины к скважине.

На месторождениях опорными пластами могут являться мощные и выдержанные по простиранию пласты полезных ископаемых. Так, на Саскачеванском месторождении в Канаде, являющемся одним из крупнейших в мире, в качестве маркеров выделяются калийные горизонты Эстерхази, Белый Медведь, Белл Плейн и Пейшенс Лейк (рис. 2). Эти горизонты достаточно четко отражаются на диаграммах ГК, уверенно коррелируются по площади и отчленяются в разрезе от нижней части формации Прери Эвапорайт.

222

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

На Старобинском месторождении калийных солей в Беларуси в качестве надежного геофизического маркера выделяется Ш калийный горизонт самый мощный (до 25 м) и выдержанный по простиранию. На Петриковском месторождении таким локальным репером является промышленный горизонт IV-п. Промышленные калийные горизонты, благодаря относительно высокому содержанию КCl, на диаграммах ГК выделяются максимально высокими значениями Iγ что позволяет легко выявлять их в разрезе продуктивной толщи (субформации) и отличать от других, более бедных калийных горизонтов.

СОСТАВЛЕНИЕ ТИПОВЫХ, НОРМАЛЬНЫХ И СВОДНЫХ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ

Для полноценного использования данных геофизических исследований скважин при изучении месторождений полезных ископаемых необходимо установление последовательности залегания пород, их мощности, литологической и стратиграфической характеристик. С этой целью для каждого района (или крупного месторождения) на основе корреляционных схем составляют типовой, нормальный и сводный геолого-геофизическйй разрезы.

Типовой геолого-геофизический разрез - это осредненный разрез толщи пород в пределах площади месторождения, отражающий последовательность залегания слоев, продуктивных пластов (или тел) полезных ископаемых, их видимую мощность, возраст и характерную конфигурацию каротажных кривых. Составление такого разреза заключается в построении типовой осредненной каротажной диаграммы и литологической колонки (обычно в масштабе 1 : 500 или 1 : 200). Типовые диаграммы должны отражать все характерные особенности каротажных кривых данного месторождения. Строят их, как правило, по отдельным интервалам разреза, причем каротажные диаграммы, полученные разными методами (например, КС и ГК) для одной и той же части разреза, могут быть взяты из разных скважин

Нормальные геолого-геофизические разрезы по месторождению в отличие от типовых составляют не по видимым, а по. истинным мощностям Для этого из имеющегося материала выбирают диаграммы, наиболее четко характеризующие геологический разрез на участках субгоризонтального или слабонаклонного залегания пластов. Затем диаграммы расчленяют на мелкие стратиграфические подразделения (горизонты, слои) или группы пачек. Выполнив суммирование их, получают более крупные геологические подразделения. Нормальный разрез можно получить также из типового, умножая видимые мощности (указанные в типовом разрезе) на косинус среднего угла падения пластов.

В практике геологоразведочных работ чаще составляют типовые разрезы. Они более удобны для сопоставления их с конкретными разрезами скважин, количество которых на крупных месторождениях исчисляется сотнями.

223

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Для месторождений полезных ископаемых, характеризующихся значительной изменчивостью вещественного состава и мощности комплексов горных пород, обычно составляют несколько типовых геологогеофизических разрезов, которые могут быть представлены в виде единого сводного геолого-геофизического разреза. В отличие от типовых и нормальных сводные геолого-геофизические разрезы изображаются несколькими литологическими колонками в зависимости от числа разрезов с характерными изменениями литологии. Нередко практикуется показ сводного разреза в виде единой колонки, а стратиграфические интервалы разреза, испытывающие наиболее существенные изменения литологии (например, фациальные замещения), отражаются на колонке в виде нескольких узких вертикальных полей соответствующего литологического состава. Основным критерием для обобщения геолого-геофизических разрезов ряда площадей (или отдельных месторождений) в единый сводный разрез является общность их строения, относительное тождество вещественного состава и геолого-геофизических параметров.

ВЫЯВЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ РАЗЛОМОВ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

Дизъюнктивные нарушения не являются редкостью на многих нефтяных и газовых месторождениях, а также на месторождениях различных твердых полезных ископаемых (угли, фосфориты, железные руды и др.). Среди дизъюнктивных нарушений при тщательном изучении их можно выделить большое число разновидностей. Так, А. А. Белицкий в классификации дизъюнктивных нарушений, разработанной на основе их изучения в Кузнецком каменноугольном бассейне, выделяет: сбросы, взбросы, отдвиги, надвиги, сдвиги, подбросы, поддвиги и разные их сочетания.

Большую помощь в выявлении всевозможных разломов оказывают данные ГИС. Разломы устанавливаются в процессе корреляции до местным изменениям мощностей отдельных горизонтов, сдоев, свит и толщ. Взбросы фиксируются повторением отдельных частей разрезов, а сбросы, наоборот, выпадением определенных интервалов толщ. Местоположение сброса определяется по характеру слоев и выпадения из разреза, геофизических реперов . Непосредственное установление плоскости сбрасывания по данным ГИС возможно в редких случаях, когда сброс представлен сильнотрещиноватой зоной, в которой резко изменяются физические свойства пород. Амплитуда сброса в первом приближении может быть сопоставима с мощностью отсутствующей (выпавшей) части разреза.

Значительный опыт выявления разломов по ГИС накоплен в Беларуси в процессе разведки и разработки месторождении калийных солей. Длительное время считалось, что соленосные отложения ввиду их пластичности не подвергаются разрывам. Лишь после вскрытия в 1968 г. на Старобинсшм месторождении зоны разломов началось целенаправленное картирование их

224

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

методами сейсморазведки с поверхности земли и выявление в разрезах скважин по ГИС.

Изучение зон разломов в горных выработках показало, что они представлены многочисленными блоками, контактирующими друг с другом по трещинам или участкам брекчий. Размеры блоков варьируют от 1,5-2,5 до 10 м и более. Породы в тектонических блоках залегают под разными углами - от 1-2 до 70°. Наблюдаются задиры слоев, развиты сложно-ветвящиеся системы трещин, участки гигантокристаллического водяно-прозрачного галита. Изредка (на III калийном горизонте) в зонах разломов встречаются участки (до 7 м и более) "гигантской" брекчии, представляющей собой обломки слоев глин и мергелей размерами от нескольких сантиметров до брусков 20 х 150 см, как бы "плавающих", в каменной соли.

Зоны разломов в продуктивной части разреза верхнефаменской соленосной формации (калиеносной субформации) с использованием ГИС выявлены на Петриковскбм месторождении калийных солей. Здесь распространены сбросы, которые фиксируются по выпадению отдельных частей соленосного разреза (рис. 3). Так, в скв. 285 амплитуда его составляет около 60 м. При сопоставлении разреза этой скважины с ближайшими обнаруживается выпадение части разреза II ритмопачки мощностью 60 м на глубине 734—740 м.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИН ЗАЛЕГАНИЯ И МОЩНОСТИ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ

В целях обобщения материалов, полученных при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, и возможности их полного использования для подсчета запасов и проектирования разработки следует откорректировать по каротажу глубины залегания и мощности пластов. Определенные по керновому материалу и по каротажу, глубины залегания и мощности пластов часто не совпадают.

Оценка мощности тел полезных ископаемых по данным буровых скважин может производиться прямыми и косвенными способами. К прямым способам относится определение мощности по керну при колонковом бурении, по извлекаемой змеевиком ленте пород при медленном вращательном бурении в мягких породах, а также по данным шлама при ударноканатном бурении. К косвенным методам относится наблюдение в процессе бурения за изменением скорости проходки скважины и за цветом или составом шлама.

Сопоставление данных бурения и каротажа скважин позволяет определить окончательное значение мощности, достаточно надежное для подсчета запасов. В случае крайне низкого выхода керна или его отсутствия за основу принимаются данные детального каротажа, позволяющие с высокой степенью достоверности определять глубины залегания и мощности тел полезных ископаемых.

225

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Определение истинной мощности продуктивных пластов и тел по искривленным скважинам представляет известную сложность и производится несколькими способами. Данные об искривлении скважин получают на основании замеров, выполненных в стволе инклинометрами. Одним из способов вычисления истинной мощности по данным искривленных буровых скважин является способ П. М. Леонтовского.

Поправка на отклонения скважины от нормали к простиранию тела полезного ископаемого при небольших углах незначительна. Вычисление истинной мощности с учетом неперпендикулярности направления скважины к простиранию рекомендуется вводить в тех случаях, когда азимут скважины отличается от азимута перпендикуляра на угол более 30° при зенитных углах < 5° и на угол более 20° - при зенитных углах > 5°. На основе полученных результатов производится корректировка мощности продуктивных пластов.

Таким образом, по данным каротажа производится первая корректировка мощности пластов (измеренных по керну), а в искривленных скважинах выполняется также вторая корректировка с учетом данных инклинометрии.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ИНКЛИНОМЕТРИИ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ РАЗРЕЗОВ ПО СКВАЖИНАМ

Искривление скважин вызывает осложнения как в процессе бурения, так и при интерпретации полученных геологических данных. При бурении искривление приводит к смятию обсадных труб, уменьшению возможного выхода из-под башмака, к ускоренному изнашиванию буровых труб, к затруднению при спуске колонн. Отрицательное значение кривизны скважин особенно велико при разведке месторождений полезных ископаемых. Игнс рирование информации о кривизне скважины может привести к неправиль ным геологическим построениям и создать заведомо ложную картину геологического строения разведуемого участка.

Различают азимутальное искривление — отклонение от заданноазимута скважины и зенитное — отклонение от заданного угла наклона скважины. Измерение зенитных углов скважины и азимутов ее направления позволяет определить пространственное положение скважины и построить ее разрез. При незначительных азимутальных отклонениях (менее 10°) ошибки в построениях незначительны и могут не учитываться.

Измерение кривизны скважин производится инклинометрами. Частота замеров зависит от конкретных условий. В Беларуси замеры искривления скважин производят обычно через 25 м. Данные замеров заносятся в специальный каротажный журнал. В виде таблиц они, как правило, прикладываются к каротажным диаграммам.

Графическое изображение данных этих таблиц называется инклинограммой, представляющей собой горизонтальную проекцию ствола искривленной скважины, построенную в определенном масштабе.

226

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Результаты замеров искривления скважин и инклинограммы используются при построении геологических разрезов по отдельным участкам месторождений или месторождениям в целом.

ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ И КОРРЕЛЯЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ И ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ ПО ДЕТАЛЬНОМУ КАРОТАЖУ

Исследование строения продуктивных пластов эффективно осуществляется при комплексном использовании кернового материала и данных детального каротажа. Детально методами ГИС могут изучаться продуктивные пласты горючих сланцев, бурых и каменных углей, фосфоритов, каменной соли, калийных солей, гипса, марганцевых руд и других твердых полезных ископаемых. Зная особенности интерпретации диаграмм различных методов, выяснить строение и глубину залегания продуктивных пластов полезных ископаемых в принципе несложно. Однако при этом могут возникать трудности, когда приходится иметь дело с тонкими, невыдержанными по простиранию и неоднородными по составу слоями.

Опыт применения ГИС для изучения строения разрезов и корреляции продуктивных пластов разнообразных полезных ископаемых в различных регионах показал, что в самых сложных геологических условиях всегда можно найти слои и пласты и проследить их от скважины к скважине, осуществляя их параллелизацию и увязку. При сопоставлении диаграмм детального каротажа на участке или месторождении практически всегда выявляются специфические, индивидуальные свойства геолого-каротажной характеристики отдельных слоев и пластов. По определению А. Н. Макарова, главными чертами геолого-каротажной характеристики пласта являются: 1) литологический состав; 2) мощность; 3) строение; 4) степень однородности породы (наличие и особенности включений); 5) состав вмещающих пород; 6) характер контактов с вмещающими породами; 7) особенности каротажной характеристики - характер "рисунка" каротажной диаграммы, присущего пласту.

В качестве примеров детального изучения строения продуктивных пластов рассмотрим каменные угли, горючие сланцы и калийные соли. Самыми результативными методами при определении мощности и строения пластов углей и горючих сланцев являются микрозондовая модификация ГТК, токовый каротаж в различных модификациях, боковой микрокаротаж и микрокаротаж КС. В разрезе продуктивной толщи выделяются пропластки угля мощностью до 5-15 см. а точность определения границ угля и породных прослоев составляет 1-2 см.

Горючие сланцы в отличие от каменных и бурых углей характеризуются высокой зольностью и по своим физическим свойствам незначительно отличаются от вмещающих пород, что затрудняет определение их строения. В Прибалтийском сланцевом бассейне промышленный пласт горючих сланцев имеет достаточно сложное строение и характеризу-

227

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ется неоднородным составом. Особые затруднения вызывает выделение методами ГИС карбонатных конкреций в собственно сланцевых прослоях и во вмещающих породах. Пропластки и пласты горючих сланцев наиболее эффективно исследуются с помощью мГГК-с.

Большой опыт применения ГИС для изучения строения и корреляции промышленных калийных горизонтов накоплен в Беларуси в процессе разведки Петриковского и доразведки Старобинского месторождений калийных солей. Каротажные данные позволяют уверенно выделять и коррелировать калийные слои в нефтепоисковых скважинах, прошедших калиеносную субформацию без отбора керна (например, Птичская скв. 1-р).

При сопоставлении калийного горизонта IV-n выявляются и существенные изменения в строении его разреза. Так, в скв. 446, расположенной на Житковичском участке, в разрезе продуктивного пласта между калийными слоями 1 и 2 появляется дополнительный слой Г, отсутствующий на Петриковском месторождении и других площадях. В то же время здесь отсутствуют калийные слои в самой нижней (0-1 и 0-2) и верхней частях разреза рассматриваемого горизонта.

Послойная корреляция промышленных калийных горизонтов позволяет четко прослеживать продуктивные пласты и опробовать их в соответствии с намечаемыми вариантами отработки. Не представляет затруднении выделение продуктивного пласта для валовой, а при необходимости и для селективной выемки (обычно наиболее мощные и богатые слои). Сопоставление результатов опробования калийного горизонта IV-n по керну с данными каротажа показывает высокую эффективность изучения строения разрезов промышленных калийных горизонтов по ГИС. В практике геологоразведочных работ строение разрезов горизонтов и пластов, определенное по керну, как правило, уточняется и корректируется со строением этих же разрезов по данным каротажа.

228

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. Схема корреляции разрезов галитовой субформации на северо-западе Припятского прогиба:

1 – глинистые породы, 2 – мергель, 3 – известняк, 4 – доломит, 5 - ангидрит, 6 - сульфатнокарбонатная порода, 7 – каменная соль; 8 - калийные соли, 9 - кривая ГК: 10 - кривая НГК, 11 - кривая КС (градиент-зонд); 12 – литолого-геофизический репер

229

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Рис. 2. Схема корреляции калийных горизонтов формации Прери Эвапорайт (по Н. Ворслеу и А. Фузези):

1-Пейшенс Лейк; 2 - Белл Плейн; 3 - Белый Медведь (Уайт Биэ), 4- Эстерхази; ГК -гамма-каротаж; АК:-акустическнй, Н-нейтрониый

230

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»