CC BY
50
ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
2006 г. Выпуск 4. С. 46-51
УДК 550.831
ЗОНЫ РАЗУПЛОТНЕНИЯ ДОЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ТРАВЕРСЕ ВАРЬЕГАНСКИЙ МЕГАВАЛ - СУРГУТСКИЙ СВОД - ТУМАННЫЙ ВАЛ -
КРАСНОЛЕНИНСКИЙ СВОД
В.И. Исаев, Г.А. Лобова, Ю.А. Веселов
Зоны разуплотнения доюрского комплекса Западной Сибири представляют большой поисковый интерес. Находясь в кровле доюрского комплекса, они отождествляются с продуктивными карбонатными образованиями [3]. Эти зоны рассматриваются в качестве систем дилатансии, работающих как природный «насос» по перекачке глубинных теплоносителей, которые, достигая пород осадочного чехла, стимулируют генерацию углеводородов (УВ) [8]. Эти же зоны могут быть обусловлены интрузивными телами кислого состава, подвергнутыми термоусадочным процессам и гидротермальной деятельности, работающими, как гигантский «насос». В этом случае жидкие УВ засасываются в разряженное пространство интрузива из перекрывающих и примыкающих к нему осадочных пород [4]. И, наконец, зоны разуплотнения в кристаллическом фундаменте отождествляются с промежуточными резервуарами углеводородов или подводящими каналами в осадочный чехол из глубинных оболочек земли [7]. Таким образом, сведения о разуплотнениях фундамента становятся приоритетным прогнозно-поисковым признаком нефтегазо-носности.
Латеральные размеры зон разуплотнения составляют от 4-8 км (при мощности 0.5-0.7 км) [3] до 15-20 км (при мощности в сотни метров и более) [8]. Величина разуплотнения по отношению к вмещающей толще может достигать 0.05-0.10 г/см3.
Результаты теоретических исследований [1] и имитационного моделирования [5], основанного на решении прямых и обратных задач гравиметрии, показывают, что охарактеризованные зоны разуплотнения могут быть закартированы на глубинах до 5-10 км методикой геоплотностного моделирования в гравитационном поле.
Геотраверс Варьеганский мегавал - Пякупурский мегапрогиб - Северо-Вартовская мегатерраса - Сургутский свод - Ай-Пимский вал - Северо-Камынская седловина - Туманный вал - Верхне-Ляминский вал - Елизаровский прогиб - Красноленинский свод - Юж-но-Бобровский мегапрогиб следует региональному сейсмопрофилю XIII, пересекающему Ханты-Мансийский автономный округ с востока на запад на широте 62020/ (Рис.1). Элементы тектонического районирования обозначены согласно «Тектонической карты центральной части Западно-Сибирской плиты» под ред. В.И. Шпильмана, Н.И. Змановского, Л.Л. Подсосовой, 1998 г. [2]. Геотраверс пересекает ряд месторождений: Северо-Варьеганское, Западно-Варьеганское, Повховское, Тевлинско-Русскинское, Конитлор-ское, Нижне-Сортымское, Ай-Пимское, Северо-Камынское, Итьяхское, Западно-Рогожниковское. В полосе окрестностей профиля, с отстоянием от линии профиля до 15 км, расположены 20 скважин, вскрывших доюрские отложения. Общая протяженность геотраверса 600 км: Нягань - Когалым - Радужный.
Рис. 1. Схема расположения траверса Варьеганский мегавал - Сургутский свад - Туманный вал -Красноленинский свод вдоль регионального сейсмопрофиля XIII:
1 - граница Ханты-Мансийского автономного округа; 2 - региональные сейсмопрофили;
3 - линия геотраверса Варьеганский мегавал - Красноленинский свод
При построении геоплотностной модели вдоль регионального сейсмопрофиля мы преследуем решение следующих задач: 1) плотностное картирование кровли доюрских отложений; 2) изучения плотностной структуры доюрских отложений до глубины 7 км; 3) сопоставительный анализ плотностной структуры доюрских отложений и известных зон нефтегазона-копления.
Использованы следующие цифровые материалы вдоль регионального сейсмопрофиля XIII: 1) Grid структурной карты по кровле юрских отложений ( по опорному горизонту Б, 1*1 км, ошибка 25 м) в полосе окрестностей профиля; 2) Grid структурной карты по кровле доюрских отложений ( по опорному горизонту А, 1*1 км, ошибка 50м); 3) Grid аномалий силы тяжести в редукции Граафа-Хантера (1*1 км, ошибка 0.6-0.8 мГал); 4) стратиграфические разбивки по скважинам, вскрывшим доюрские отложения; 5) литологическое описание керна доюрских отложений по «реперным» скважинам Западно-Варьеганская 194 (ЗВА-194) и По-снокортская 831 (ПО-831).
Для выполнения геоплотностного моделирования использован программый комплекс «Решение прямой и обратной линейной задачи гравиметрии блоково-слоистых сред» [6]. Моделирование параметров плотности для аппроксимирующих тел осуществляется посредством решения обратной линейной задачи гравиметрии
||Ax-b||+a||x-xo||2=min, (1)
х(н) < х < х(в), (2)
где А-матрица n*m (определяется решением прямой задачи гравиметрии для аппроксимирующего тела в виде трапеции ); х - параметр плотности для каждого аппроксимирующего тела; b - вектор наблюдений; a - параметр регуляризации; m - количество аппроксимирующих тел; n - количество наблюдений гравитационного поля; х0, х(н) , х(в) - начальное приближение, нижние и верхние ограничения на неизвестные.
Для решения задачи (1)-(2) принят алгоритм квадратичного программирования [9]. Здесь метод подбора, в силу применения математического программирования, позволяет в количественной форме использовать многочисленные данные, в т.ч. данные сейсморазведки. По
сути, геоплотностная модель - это средство комплексной интерпретации всей совокупности геолого-геофизических данных о разрезе. Программный комплекс обеспечивает технологию многопараметрического многовариантного моделирования абсолютных значений плотности, позволяет одновременно моделировать в режиме формализованного подбора до 300 геоблоков плотностного разреза по 400 расчетным точкам на профиле. Погрешность расчета геоплотностей порядка 0.02 г/см3 при точности наблюденного поля 0.50 мГал.
Реализованная технология геоплотностного моделирования
1. На карту аномалий силы тяжести вынесены скважины и проложена линия профиля моделирования. Линия задана с учетом двумерности решаемой задачи, ближе к центру полосы окрестностей сейсмопрофиля XIII, ближе к скважинам, профиль опирается на две скважины.
2. Построен геолого-геофизический разрез в масштабе 1:500 000. Структурные горизонты и график поля вынесены с шагом 2.5 км.
3. Априорная блокировка разреза по латерали осуществлена по следующим критериям: 1) по точкам перегиба графика поля («уступ», «локальное тело»); 2) по точкам перегиба сильно сглаженного графика поля; 3) по точкам перегиба структурных горизонтов. При этом размер каждого блока должен быть не меньше двойной глубины до верхней кромки, а общее число блоков не больше числа наблюдений поля силы тяжести.
4. Априорная блокировка фундамента по вертикали осуществлена по следующим критериям: 1) фундамент исследуется на нескольких, примерно одинаковой глубины срезах и от кровли фундамента, и от дневной поверхности; 2) 4 км - это уровень, на котором существенно может меняться вертикальный градиент плотности пород одной литологии (петрографического состава). При этом общее число блоков остается не больше числа «наблюдений».
Замечание: Первоначальные попытки выполнить моделирование, ограничившись нижней кромкой разреза на глубинах 5 км и 6 км, оказались безуспешными. И только при ограничении 7 км удается корректно объяснить все особенности графика поля с оптимальной «невязкой» наблюденного и расчетного поля в +- 0.6 мГал.
5. Априорные значения плотностей блоков принимались в соответствии с литологией до-юрских отложений в «реперных» скважинах (табл. 1): известняки, сланцы известняков -2.50 г/см3 до глубины 4 км, 2.65 г/см3 на глубинах 4-7 км; кварцевые порфириты, сланцы вулканитов - 2.60 г/см3 до глубины 4 км, 2.75 г/см3 на глубинах 4-7 км. Ограничения на априорные значения плотностей блоков задавались следующим образом: послеюрские отложения - +- 0.05 г/см3; юрские отложения - +- 0.05 г/см3; доюрские породы (до глубины 4 км) -+- 0.10 г/см3; доюрские породы (глубины 4-7 км) - +- 0.20 г/см3.
Таблица1
Априорные значения плотностей (начальное приближение) при построении плотностной модели, г/см3
Отложения Участок скважины ПО-831 Между скважи- нами Участок скважины ЗВА-194
Послеюрские 2.30 2.30 2.30
Юрские 2.40 2.40 2.40
Доюрские (до 4 км) 2.60 2.55 2.50
Доюрские ( 4-7 км) 2.75 2.70 2.65
6. «Реперами» приведения модельного и наблюденного полей явились гравитационные эффекты плотностных колонок в районе скважин Западно-Варьеганская 194, Поснокортская 831. Характеристики решения обратных задач приведены в таблице 2.
Таблица 2
Характеристики решений обратной задачи_________________
Характеристики Значения
1. «Невязка» наблюденного поля и поля
априорного разреза, мГал, +- 12.2
максимальное отклонение, мГал 24.8
2. «Невязка» наблюденного поля и поля
оптимального решения, мГал, +- 0.6
максимальное отклонение, мГал, 2.4
число итераций формализованного подбора 26
3. Линейный региональный фон, мГал/км -
4. Количество блоков разреза 243
В качестве критериев оптимальности решения обратной задачи принято: 1) «невязка» равна ошибке наблюденного поля; 2) выход значения «невязки» (от итерации к итерации) на асимптоту; 3) на ограничениях определилось минимальное число параметров плотности; 4) при возможности нет «инверсий» плотности.
На рисунке 2 представлены результаты геоплотностного моделирования. Прогнозное плотностное картирование кровли доюрских отложений выполнено с дискретностью 5-10 км. Освещена плотностная структура доюрских отложений до глубины 7 км, с шагом дискретизации по глубине 0.7-1.0 км. Прогнозное плотностное картирование доюрских отложений на глубинах 4-7 км выполнено с дискретностью по латерали 15-30 км.
Рис. 2. Геоплотностная модель по траверсу Варьеганский мегавал - Сургутский свод -
Туманный вал - Красноленинский свод 1- наблюденное поле силы тяжести; 2 - гравитационный эффект априорного разреза; 3 - гравитационный эффект расчетного разреза; 4 - послеюрские отложения; 5 - участки разуплотнения послеюрских отложений;
6 - юрские отложения; 7 - разуплотнение юрских отложений; 8 - породы доюрского комплекса; 9 - зоны разуплотнения доюрского комплекса; 10 - трапециидальная блокировка разреза при моделировании; 11 - местоположение месторождений УВ; 12 - «реперные» скважины.
На траверсе профиля кровля доюрских отложений (мощности 0.5-1.5 км) представлена вероятно терригенно-карбонатными или кислыми магматическими породами на следующих участках: Красноленинский свод (северо-восточная часть), Елизаровский прогиб (западная часть), Верхне-Ляминский вал (юго-восточная часть), Туманный вал (восточная часть), Се-веро-Камынская седловина, Ай-Пимский вал (западная часть), Сургутский свод (центральная часть), Пякопурский мегапрогиб (восточная часть), Варьеганский мегавал (западная и центральная части).
Характерную похожую плотностную структуру (до глубины 6-7 км), выполненную в основном породами с плотностями осадков или кислых магматических пород, имеют 4 обособленные зоны разуплотнения доюрского комплекса: Красноленинский свод и Елизаровский прогиб; Верхне-Лямкинский вал, Туманный вал, Северо-Камынская седловина и Ай-Пимский вал; Сургутский свод; Пякупурский мегапрогиб и Варьеганский мегавал.
Разуплотнение юрских отложений приурочено к западной и центральной частям Варье-ганского мегавала. Большинство участков латерального разуплотнения послеюрских отложений тяготеет к месторождениям Западно-Рогожниковскому, Итьяхскому, Северо-Камынскому, Ай-Пимскому, Нижнее-Сартымскому, Конитлорскому, Тевлинско-Русскинскому, Северо-Варьеганскому.
Благодарности. Исходные цифровые данные предоставлены ГП ХМАО «НАЦ РН им. В.И. Шпильмана» (зам. директора, к. г.-м. н. Волков В. А.).
Данная работа выполнена при финансовой поддержке из средств комплексного проекта 2005-РИ-00.0/009/202 «Разработка комплексной технологии поиска и разведки углеводородов в сложно построенных, глубокозалегающих месторождениях» в рамках федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы в соответствии с государственным контрактом № 02.467.11.7008 от 10.11.2005 г. между Югорским научноисследовательским институтом информационных технологий и Федеральным агентством по науке и инновациям Российской федерации и договором №05-427-ЮГУ (НИР) от 14.11.2005 г. на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ между ЮНИИ ИТ и Югорским государственным университетом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексидзе М. А. Приближенные методы решения прямых и обратных задач гравиметрии. - М: Наука, 1987, 336 с.
2. Атлас «Геология и нефтегазоносность Ханты-Мансийского автономного округа» / Ред. Ахпателов Э.А., Волков В. А., Гончарова В.Н.. Елисеев В.Г., Карасев В.И., Мухер А.Г., Мясникова Г.П., Тепляков Е.А., Хафизов Ф.З., Шпильман А.В., Южакова В.М. - Екатеринбург: Изд-во «ИздатНаукаСервис», 2004, 148 с.
3. Воронов В.Н., Коркунов В.К., Ивашкеева Д.А. Новые перспективные нефтегазопоисковые объекты Западной Сибири // Геология нефти и газа, №5-6, 1999, с. 7-14
4. Дмитриевский А.Н., Карагодин Ю.Н., Курьянов Ю.А., Кокшоров В.З., Медведев Н.Я. Триасовые магматиты - новый нефтегазоносный комплекс Западной Сибири // Углеводородный потенциал фундамента молодых и древних платформ: Перспективы нефтегазо-носности фундамента и оценка его роли в формировании и переформировании нефтяных и газовых месторождений. Материалы международной научной конференции. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2006, с.86-89
5. Исаев В.И., Хростовская Н.В. О реализации на ЕС ЭВМ метода математического программирования для решения обратной задачи гравиметрии в линейной постановке // Разведочная геофизика: теория, методика, результаты. - Киев: Наук. Думка, 1984, с. 156-171
6. Исаев В. И. Прогноз материнских толщ и зон нефтегазонакопления по результатам гео-плотностного и палеотемпературного моделирования // Геофизический журнал, 2002, №2, с.60-70
7. Муслимов Р.Х. Определяющая роль фундамента осадочных бассейнов в формировании и развитии месторождений углеводородного сырья // Углеводородный потенциал фундамента молодых и древних платформ: Перспективы нефтегазоносности фундамента и оценка его роли в формировании и переформировании нефтяных и газовых месторождений. Материалы международной научной конференции. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2006, с.3-9
8. Потрясов А. А., Скачек К.Г., Гарифуллин И.И. Влияние динамической активности доюр-ского основания на особенности нефтеносности осадочного чехла северо-восточного склона Сургутского свода // Углеводородный потенциал фундамента молодых и древних платформ: Перспективы нефтегазоносности фундамента и оценка его роли в формировании и переформировании нефтяных и газовых месторождений. Материалы международной научной конференции. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2006, с. 212-217
9. Старостенко В.И. Устойчивые численные методы в задачах гравиметрии - Киев: Наук. думка, 1978, 228 с.
5І
