CC BY
31
УДК 550.82 http://doi.org/10.21440/2307-2091-2022-2-59-70
Реконструкция истории тектонического развития Нюрольской впадины на основе Sandbox-экспериментов
каринэ Арташевна МАЛХАсЯН* Дмитрий Владимирович коНоШоНкИН** Андрей сергеевич ШАДрИН*** Антон Евгеньевич Антонов**** Валерий сергеевич рУкАВИШНИкоВ*****
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия Аннотация
Актуальность работы. По мере разработки месторождений нефти и газа все более актуальными становятся методы поиска и разработки нетрадиционных коллекторов, в частности трещиноватых. Так как они образуются в ходе сложных тектонических преобразований, огромное значение имеет исследование истории тектонического развития с целью дальнейшего прогноза этого явления. Но произвести реконструкцию последовательности тектонических событий на участках с сейсмической информацией, не позволяющей точно проследить пласты ниже эрозионной поверхности кровли отложений палеозоя, становится все труднее.
Цель работы - реконструкция последовательности формирования разломной тектоники Урмано-Арчинского лицензионного участка с использованием новых возможностей интерпретации сейсмических разрезов в совокупности с лабораторными опытами Sandbox.
Методология проведения работы. В данной статье предлагается методика по изучению истории тектонического развития участка месторождений южной части Нюрольской впадины в Томской области на основании Sandbox-экспериментов и сейсмических разрезов месторождений-аналогов. Результаты работы. Результатом проделанной работы является восстановленная история тектонического развития территории, характеризующаяся двумя этапами растяжения - каменноугольным и триасовым периодами, - согласующаяся с системой региональных разломов. Построена структурная модель с восстановленной кровлей пласта где учитывалась согласованность структурных построений с сейсмическими данными и концепцией геологического развития, а также согласованность литологии и возраста горных пород в модели и в скважинах. Уточнено положение разломов и кинематики блоков южной части Нюрольской впадины Томской области и произведена реставрация модели в ПО Petrel. Выводы. Результаты моделирования вертикальных деформаций подтверждают концепцию тектонического развития территории.
Ключевые слова: геомеханика, тектоническое развитие, разломная тектоника, сейсмические разрезы месторождений-аналогов, Sandbox-experiments, Нюрольская впадина, доюрский комплекс, палеотектоническая реконструкция.
введение
На данный момент неразведанные месторождения в осадочном чехле Западно-Сибирской плиты и условные запасы юрских и меловых отложений сводятся к минимуму. Согласно этому, возникает актуальность поиска нетрадиционных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами углеводородов в более глубоких отложениях до-юрского комплекса (ДЮК).
Основным источником информации на первом этапе ГРР являются сейсморазведочные работы. Однако работы,
EDmalkhasianka@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0001 -5461 -9245 "konoshonkindv@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0002-9939-2301 "*shadrinas@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0002-1544-7978 ""AntonovAE@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0002-2761-3830
.....RukavishnikovVS@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0001-7063-9756
проделанные на территории Томской области, были нацелены на поиски месторождений в осадочном чехле. В связи с этим расстановка оборудования при съемке не позволяет проследить пласты на большей глубине. Несмотря на это, бурение скважин проводилось со вскрытием ДЮК, по результатам испытаний пласта была выявлена нефтеносность этого комплекса. Второй причиной некачественной записи ДЮК является большое поглощение и рассеивание волн на кровле доюрского комплекса, препятствующего
отражению волн ниже эрозионной поверхности. Данные факторы препятствуют изучению строения комплекса, а также прослеживанию истории тектонического развития территории. В связи с этим возникает необходимость поиска альтернативных методов изучения строения и истории развития территории.
Однако их поиски зачастую не сочетаются с геологическими особенностями участка, в частности, возникают неопределенности из-за наличия эрозионных поверхностей, а также, с позиции сейсмических исследований палеозойских отложений, существует проблема частичного или полного отсутствия субгоризонтальных поверхностей для формирования отраженных волн, что не позволяет трассировать разломы и проследить историю тектонического развития данной площади. В данной статье предлагается методика по изучению истории тектонического развития участка месторождений Западной Сибири Томской области на основании 8аш!Ьох-экспериментов и сейсмических разрезов месторождений-аналогов с целью дальнейшего восстановления структурного каркаса Урма-но-Арчинского лицензионного участка.
Анализ литературных источников по реконструкции разломов в доюрском комплексе с помощью сейсмических данных позволяет сделать вывод о его слабой изученности. Однако учеными ведущих отраслевых научных институтов на протяжении долгих лет ведутся исследования по изучению палеозойского фундамента и чехла триасовых отложений Западной Сибири [1-5]. Одно из исследований [6] показывает пример выделения тектонических нарушений только с помощью данных МОГТ 3Б. В качестве объекта исследования используется Шугинский малый вал. По мнению авторов, в волновом поле доюр-ского комплекса прослеживается неординарный параге-нез структур из сбросов и взбросов, формирующихся в осадочном чехле посредством тектонических деформаций фундамента, что может быть следствием активного контакта континентальной и океанической плит с суб-дукцией, а также растяжения и сжатия. Также авторами сделан вывод о том, что сейсмо-стратиграфические комплексы палеозоя имеют разломно-блоковое строение. Другие авторы [7-9], в свою очередь, используют при интерпретации разломов не отраженные волны, а дифрагированные. Целью данного решения является повышение точности и достоверности локализации большого количества зон тектонических нарушений при изучении отложений ДЮК, имеющих сложное блоковое строение. По мнению авторов, структурные элементы среды размером с длину волны обычно игнорируются во время обработки данных отраженных волн и определяются только в процессе интерпретации. Принимая это во внимание, авторы применили иной подход: при интерпретации поля дифрагированных волн производится выявление склад-чато-блоковых тектонических нарушений как источника информации, а не ее отсутствия.
Известно, что сложные доюрские структуры палеозойских образований Западной Сибири являются следствием двух основных трещинных систем: первая образовалась в результате герцинской складчатости, сопровождаясь формированием трещин скола с вертикальными и наклонными разломами и трещин отрыва с гори-
зонтальными разломами или системой горизонтальных сдвигов (СГС); вторая - в эпоху триасовых грабен-рифтов, когда произошло наложение одной из систем трещин скола в крест простирания системы трещин герцинской складчатости [10]. В результате образовалась единая система трещин и разломов, которая посредством катагене-тических преобразований привела к развитию коллекторов и максимальному сгущению залежей нефти и газа.
Большинство же источников на тему интерпретации разломов делают упор именно на методики их выявления с помощью программных обеспечений и авторских методов, не ограничиваясь пределами ДЮК. Так, ряд исследователей производят реконструкцию тектонического развития путем лабораторных экспериментов Sandbox и кинематических исследований, о которых в данной работе будет рассказано подробнее. Исследователи изучают общие механизмы деформаций [11] и явления макро-масштабных деформаций [12], таких, как пластичность Mohr-Coulomb и растяжение, а также структурную эволюцию осадочного бассейна посредством аналогового моделирования Sandbox при проведении трехмерного структурного анализа в складчато-надвиговом поясе [13]. Одни авторы [14] используют структурно-геоморфологический метод (СГМ) в основном для выделения участков сжатия и растяжения, реконструирования ориентации их осей и т. д. в пределах Лено-Тунгусской НГП Восточной Сибири с построением карты разломной тектоники. Для проведения СГМ исследователям были необходимы топографические карты, космические снимки и цифровые модели поверхности. Другие [15] демонстрируют методы восстановления сложных структур с использованием инновационной геомеханической технологии 4D, когда методы 3D сейсмических съемок не могут обнаружить тектонические нарушения геологической среды. Авторы включают в рабочий процесс три этапа: трехмерную реставрацию основных структур, использование палеогео-метрии для ограничения моделирования неоднородных палеонапряжений с течением времени и анализ вычисленного тензора палеонапряжений, используемый для понимания характеристик трещин, связанных с разломами, которые могли развиваться с течением времени, и используются для построения полной дискретной модели трещин в соответствии с тектоническими событиями. Также подобные исследования по комплексной реставрации модели для прогнозирования эволюции бассейнов можно найти у некоторых авторов [16, 17].
Другие исследователи [18, 19] выполняют палеотек-тонические реконструкции региональных сейсмических профилей с помощью специализированного программного комплекса Move, позволяющего восстанавливать разрезы посредством геометрического подхода, основанного на кинематических алгоритмах, применяемых для восстановления поперечного разреза (cross-section) до начала деформации. Таким образом, палеотектонические реконструкции позволили восстановить тектоническую историю развития региона, выделить этапы роста и разрушения структур, возникновения и повторной активации разломов. Программа использует множество методов и серий алгоритмов в зависимости от модели взаимного влияния друг на друга блока перемещения и неподвиж-
ного блока. Например, существует метод [20] простого сдвига (Simple Shear) для моделирования зон растяжения и инверсионных структур или метод последовательных параллельных сбросов (Fault Parallel Flow) для моделирования разломно-надвиговых структур. Также для корректного дальнейшего применения алгоритмов деформации необходимо правильно определить тектонотип, характер и последовательность развития структурных форм.
Целью данной работы является реконструкция последовательности формирования разломной тектоники Урмано-Арчинского лицензионного участка, характеризующегося трудноизвлекаемыми запасами, с использованием новых возможностей интерпретации сейсмических разрезов в совокупности с лабораторными опытами Sandbox в условиях ограниченного числа исследований и отсутствия представлений о тектоническом развитии территории.
Методология исследований
На многих лицензионных участках Западной Сибири, в частности в пределах Нюрольской впадины, доказано наличие и существенное влияние разломной тектоники на формирование залежей нефти и ее разработку. Фактически часть залежей нефти здесь находится или в отложениях доюрского фундамента (отложения палеозоя), или на границе палеозойских и юрских отложений.
Для того чтобы определиться, какие тектонические события происходили на рассматриваемом Урмано-Ар-чинском участке, в первую очередь необходимо уточнить концептуальное тектоническое развитие участка. Для этого проводился анализ лабораторных экспериментов на стендах (Sandbox-experiments) для сравнения разломов и поверхностей, образованных в разных тектонических режимах со структурными элементами, определенными по сейсмике и упрощенной геологической модели. Затем с использованием сейсмических данных в глубинном домене были восстановлены неявные разломы, слабо прослеживающиеся по сейсмическим разрезам. После анализа уточненных блоков и сравнения их положения с аналога-
ми по 8ап&ох-экспериментам была оценена кинематика блоков и этапы их активизации. Корректность интерпретации разломов была также проверена с помощью реставрации модели.
Исходными данными для восстановления истории тектонического развития территории являлись:
1. Куб сейсмических данных в глубинном и временном доменах;
2. Геологическая карта в графическом формате;
3. Карта блоков со скважинами и отбивками подошвы вскрытых отложений в графическом формате;
4. Карта кровли высокоамплитудной пачки в цифровом виде.
Однако, несмотря на наличие данных 3Б сейсмической разведки, неоптимально подобранные параметры оборудования при съемке и большое поглощение и рассеивание волн на кровле доюрского комплекса не позволяют с уверенностью спрогнозировать строение ДЮК.
Изучение сейсмического поля Урмано-Арчинской площади позволило выделить закономерности волновой картины ДЮК. Удалось выделить три сейсмотипа, в дальнейшем приуроченных к вскрытым отложениям. Исследование вскрытых отложений позволило создать схему упомянутых отложений и построить концептуальный разрез (рис. 1).
При сопоставлении работ по определению возраста горных пород и исследованию волнового поля удалось присвоить возраст пород для сейсмотипов, а также проследить распространение высокоамплитудной пачки по некоторой части площади, приуроченной к кровле пласта (рис. 2).
Так как карта кровли пласта предоставлена только в интервалах прослеживания высокоамплитудной пачки, возникла необходимость провести несколько операций по восстановлению карты в оставшейся области рассматриваемого участка.
Для восстановления карты использовалось концептуальное представление о поведении структуры гор-
Рисунок 1. Схема определения возраста горных пород на поверхности ДЮк и концептуальная схема ДЮк в разрезе А-А' Figure 1. Scheme for determining the age of rocks on the surface of the pre-Jurassic complex and conceptual scheme of the pre-Jurassic complex in cross-section А-А'
Типы А, В, Е
Тип D
Кровля палеозоя-!* 1800м Î
Кровля D^ Di
Рисунок 2. Исходная кровля D1; восстановленная поверхность кровли пласта D1; карта блоков кровли пласта D1 и типы блоков A, B, E (наклонное залегание) и D (параллельное залегание)
Figure 2. Original top D1; restored top surface of formation D1; map of blocks top of formation top D1 and block types A, B, E (oblique bedding) and D (regular bedding)
Рисунок 3. Концептуальная геологическая модель с одинаковыми толщинами одновозрастных отложений (плоскопараллельная трехслойная модель: снизу-вверх D1, D2 + D3, С) с восстановленной кровлей D1
Figure 3. Conceptual geological model with equal thicknesses of coeval deposits (plane-parallel three-layer model: bottom-up D1S D2 + D3, C) with restored top of formation D1
ных пород согласно карте блоков, полученном на основании сейсмотипов и их концептуальным разрезам (рис. 2).
На следующем этапе работ необходимо построить упрощенную геологическую модель без учета разломов с допущением, что отложения 02-03 имеют одинаковую
мощность на всем лицензионном участке. Таким образом, упрощенная модель состоит из трех слоев: Б1, Б2 + Б3, С (рис. 3):
Построенная упрощенная геологическая модель позволяет сравнить выходы разновозрастных отложений по модели с концептуальной геологической моделью, а
а 1,__I Геологическая карта "11
IP
N V ¡1
S; } •V 1 И
\ \ V
! if
Кровля I),
Восстановленная кровля Dt
Карта блоков
~ И
в
Рисунок 4. Пример корректировки блоков в соответствии с отбивками подошвы вскрытых отложений: а - использованные исходные и полученные карты с нумерацией и указанием положения разреза; б - разрез № 8 до корректировки с указанием скважин с отбивками подошвы пластов,не попавших впласты упрощеннойгеологической модели; в - разрез№8после корректировки Figure 4. An example of block correction in accordance with picks of exposed formation bottom: a - used original and obtained maps with numbering and indication of the position of the cross-section; b - cross-section no. 8 before correction, indicating wells with picks of formation bottom thatdid notgetintothe layersof thesimplifiedgeological model; c - cross-sectionNo.8 afteradjustment
Поиск аналогов по Sandbox-экспериментам и сейсмике
https://www.youtube.com/watch?v=4atbjy4AgQg&t=196s
Выделение «явных» разломов по сейсмике и структурной карте
-- • — ••-
\
Предположение «неявных» разломов, положения кровли D^ и направления движения блоков
Offshore NW Morocco
Рисунок 5. Пример уточнения положения разломов и кинематики блоков Figure 5. An example of refining the position of faults and kinematics of blocks
также сравнить возраст горных пород, вскрытых скважинами с возрастом горных пород по модели. Такое сравнение позволяет скорректировать вертикальное
положение блоков (вертикальное положение кровли и в дальнейшем перейти к анализу кинематики блоков.
Реставрация модели с Реставрация модели с уточненными
вертикальными разломами - слой D1 (наклонными) рагломами - слой D1
Geospace Dcpospacc Geospace Depospace
Рисунок 6. Реставрация модели D1 с вертикальными и наклонными разломами: geospace - текущее положение; depospace - положение на момент седиментации
Figure 6. Restoration of the model D1 with vertical and inclined faults: geospace - current position; depospace - position at the time of sedimentation
Карта блоков
Сейсмический разрез по глубине и интерпретация разломов и смещения блоков
Концептуальное продолжение разлома
Согласованная структурная модель
Сжатие Растяжение Сдвиг
Рисунок 7. Сравнение сейсмики и упрощенной геологической модели с лабораторными экспериментами Sandbox на примере разреза № 5: карта блоков; сейсмический разрез по глубине; интерпретация разломов и смещения блоков; согласованная структурная модель; примеры Sandbox-экспериментов - на сжатие, растяжение и сдвиг соответственно
Figure 7. Comparison of seismic data and simplified geological model with Sandbox laboratory experiments on the example of cross-section no. 5: block map; seismic depth cross-section; interpretation of faults and block displacements; consistent structural model; examples of Sandbox experiments - for compression, tension and shear, respectively
Так как отбивки подошвы вскрытых отложений в некоторых разрезах не коррелировали с положением пластов упрощенной геологической модели, было принято решение скорректировать отдельные блоки согласно
скважинным данным. Всего было проанализировано 16 разрезов под углом 75о с запада на восток, 10 из которых проходят через скважины. На рис. 4 представлен пример корректировки для разреза № 8. Можно заметить, что от-
>
кирпич
I
t
оЛ
кирпич
-
i) t A i f
* М n
Рисунок 8. Экспериментальная модель растяжения, первый этап (вид сверху): мед (пластичный материал) посыпается сверху мукой (хрупкий материал); за счет отсутствия барьеров мед растекается влево и вправо; образуется система трещин (разломов) в хрупком материале (муке) перпендикулярно растяжению
Figure 8. Experimental tension model, first stage (top view): honey (plastic material) is sprinkled with flour (brittle material); due to the absence of barriers, honey spreads to the left and right; a system of cracks (faults) is formed in the brittle material (flour) perpendicular to tension
О
Рисунок 9. Экспериментальная модель растяжения, второй этап (вид сверху): убираем кирпичи сверху и снизу; за счет отсутствия барьеров мед растекается вверх и вниз; образуется вторичная система трещин (разломов) в хрупком материале (муке) перпендикулярно к ранее сформированной системе
Figure 9. Experimental stretching model, second stage (top view): we remove bricks from above and below; due to the absence of barriers, honey spreads up and down; a secondary system of cracks (faults) is formed in a brittle material (flour) perpendicular to the previously formed system
бивки подошвы двух из трех скважин, попавших в разрез, не сходятся с возрастом пород по модели. Для данного разреза было принято решение - поднять кровлю Dt в блоке А6 на 900 м и в блоке ЕЗ на 200 м параллельным переносом вверх.
Последующая сложность после уточнения вертикального положения кровли D1 была связана с уточнением разломной тектоники для всего участка. В первую очередь уточнено концептуальное тектоническое развитие участка с помощью анализа лабораторных экспериментов на стендах (Sandbox-experiments) из открытых источников информации для сравнения разломов и поверхностей, образованных в разных тектонических режимах со структурными элементами, определенными по сейсмике и упрощенной геологическоймодели. Следующейсложной задачей стало восстановление неявных разломов, слабо
прослеживающихся по сейсмике (рис. 5). После анализа уточненных блоков с использованием сейсмических данных в глубинном домене и сравнения их положения с аналогами по Sandbox-экспериментам оценена кинематика блоков и этапы их активизации. Важно отметить, что подобные исследования уже были опубликованы авторами нескольких статей [16-18]. Корректность интерпретации разломов также проверена с помощью реставрации модели (рис. 6).
Далее проведено сравнение хорошо прослеживающихся «явных» разломов по сейсмическим данным и уточненной структурной карты D1 с лабораторными моделями Sandbox. После сравнения серии разрезов с тремя концептуальнымимоделямиразломнойтектоникисделан вывод о наибольшем сходстве фактической тектоники районасмоделью растяжения.Такимобразом,поданным
Рисунок 10. Уточненная система разломов Урмано-Арчинской площади и системы разломов на региональном уровне Figure 10. Refined fault system of the Urmano-Archinskaya area and fault systems at the regional level
Исходная карта D1 по сейсмике
Восстановленная карта D1
Суммарная вертикальная деформация
340000 344000 348000 352000 356000 0 25011 5000 7500 10000 12500т
340000 344000 Э4Э000 352000 356000 О 2500 5000 7500 10000 12500т
344000 348000 9 2500 £000
352000 356000 7500 10000 12500т
Рисунок 11. Сравнение карты D1 с рассчитанной вертикальной деформацией за 2 этапа тектонического развития: исходная карта по сейсмике, восстановленная карта кровли пласта D1, суммарная вертикальная деформация
Figure 11. Comparison of the D1 map with the calculated vertical deformation for 2 stages of tectonic development: the original seismic map, the reconstructed top map of the D1 formation, the total vertical deformation
сейсмики и уточненной геологической модели для рассматриваемой территории, строение осложнено разрывной тектоникой сбросового типа, отражающей сложную историю формирования палеозойского складчатого комплекса, формирующегося в условиях растяжения, но не взбросо-надвиговыми структурами, формирующимися чаще всего в условиях сжатия или сдвига (рис. 7).
Следующим этапом после анализа «явных» разломов на основе уточненной модели и данных сейсмики с использованием аналогов по 8ап&ох-экспериментам и интерпретации сейсмики для других регионов отпики-рованы плохо прослеживающиеся «неявные» разломы, а также уточнено положение кровли и направления движения блоков.
Для валидации корректности интерпретации разломов на основе восстановленной карты кровли Б1 проведена реставрация отложений Б1 на момент седиментации. На рис. 6 отображены два варианта реставрации модели: с вертикальными разломами (слева) и с наклонными разломами (справа). Как видно из результатов моделирования, модель с вертикальными разломами восстанавливается с существенным изменением площадной геометрии - от прямоугольной до круговой, что говорит о некорректности исходных данных, предоставленных для реставрации, таким образом, вероятность вертикальных разломов в текущем положении крайне маловероятна.
Модель с наклонными разломами в свою очередь более корректно восстанавливается на момент седиментации. Блоки модели не изменили своего местоположения и распрямились по заданным разломам. Объем модели уменьшился, что также может являться признаком сбросовой тектоники, образовавшейся в процессе растяжения.
Для того чтобы уточнить последовательность формирования разломной тектоники на Урмано-Арчинской площади, к рассмотрению был предложен еще один пример лабораторного эксперимента из открытого источника. В эксперименте продемонстрировано два этапа формирования разломов с помощью муки и меда. На первом этапе мед выливали на гладкую поверхность, заставляя его течь в двух направлениях из-за ограничений двумя кирпичами, размещенными на этой поверхности. Затем мед присыпали мукой из сита. Из-за течения пластичного меда в вышележащем хрупком слое муки начали образовываться удлиненные трещины (рис. 8).
Второй этап заключался в том, чтобы убрать кирпичи, таким образом, мед мог течь во всех направлениях. Как следствие, вторичные трещины начинают формироваться перпендикулярно к предыдущим первичным трещинам, оставляя небольшие прямоугольные системы разломов (рис. 9).
Таким образом, построенная в данной работе концептуальная модель разломов хорошо согласуется с двухэ-
тапным экспериментом Sandbox, описанным ранее, и с системой региональных разломов, а также позволяет судить о двух этапах их формирования: разломы северо-западного простирания (показаны красным цветом на рис. 10) были активны в каменноугольный период, а разломы северо-восточного простирания (показаны синим цветом на рис. 10) были активны в триасовый период.
Заключительный этап работ включал в себя проведение валидации корректности расчетов путем сравнения карт вертикальных деформаций с картой кровли пласта D1. Для этого было необходимо последовательно рассчитать вертикальные перемещения первоначально горизонтальной поверхности за счет напряжений, действующих на этапах тектонического развития территории. Полученные перемещения сопоставлены с картой D1 (рис. 11). По результатам сравнения наблюдается высокая степень сходимости между рассчитанной величиной деформации и восстановленной картой кровли пласта D1 по данным сейсмики: аналогичные картина блоковости и перепады глубин. Так, высокая степень сходства говорит о корректности выбранной концепции развития и действующих в момент образования разломов напряжений.
Выводы
1. В ходе работы построена структурная модель с восстановленной кровлей D1, где учитывалась согласованность структурных построений с сейсмическими данными и концепцией геологического развития, а также согласованность литологии и возраста горных пород в модели и в скважинах;
2. По построенной модели уточнено положение разломов и кинематики блоков Нюрольской впадины в Томской области и произведена реставрация модели в ПО Petrel;
3. Восстановлена история тектонического развития территории, характеризующаяся двумя этапами растяжения - каменноугольный и триасовый периоды, - согласующаяся с системой региональных разломов;
4. Результаты моделирования вертикальных деформаций подтверждают концепцию тектонического развития территории;
5. Восстановленная история тектонических преобразований с использованием предложенного в данной статье метода реконструкции позволяет соотнести этапы и кинематику тектонических движений с этапами генерации углеводородов и оценить возможность нефтегазона-копления на территории Нюрольской впадины, а также оценить возможность образования трещинных коллекторов в зависимости от изменения поля напряжений. Понимание тектоники исследуемого региона также позволяет провести более надежную интерпретацию сейсмических данных.
Вклад авторов
Малхасян К. А. - подготовка исходных данных, анализ литературных источников, выполнение основных задач исследования, написание текста статьи.
Коношонкин Д. В. - постановка целей и задач исследования, анализ результатов исследования и подготовка данных, консультирование по профильным вопросам.
Шадрин А. С. - подготовка исходных данных, получение данных для анализа исследования, выполнение задач исследования.
Антонов А. Е. - выполнение работы по систематизации материала. Рукавишников В. С. - генерация идеи исследования.
Конфликт интересов
Конфликт интересов отсутствует.
ЛИТЕРАТУРА
1. Геологическое строение и нефтегазоносность палеозойских отложений Западной Сибири // Тематический сборник ООО «Совет ВОИР НИИНГП», 2016. 288 с.
2. Тимурзиев А. И. Структуры горизонтального сдвига осадочных бассейнов и опыт применения тектонофизических методов для повышения эффективности поисков, разведки и освоения присдвиговой нефти // Геофизический журнал. 2014. Т. 36. № 2. С. 172-185.
3. Сурков В. С., Жеро О. Г. Фундамент и развитие платформенного чехла Западно-Сибирской плиты. М.: Недра, 1981. 143 с.
4. Конторович В. А. Тектоника и нефтегазоносность мезозойско-кайнозойских отложений юго-восточных районов Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 253 с.
5. Антонов А. Е., Шадрин А. С., Коношонкин Д. В., Рукавишников В. С., Петрова Д. С. Определение направлений горизонтальных напряжений по площадям Томской области // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 7. С. 16-24 (In Eng.). https://doi.org/10.21440/0536-1028-2021-7-16-24
6. Судакова В. В., Панасенко В. Ю., Наймушин А. Г. Тектоническая модель строения доюрских отложений Шугинского малого вала, прогноз нефтегазоносности палеозоя // Экспозиция Нефть Газ. 2019. № 1 (68). С. 34-39.
7. Ланда Е. И. Роль дифракционной компоненты волнового поля при построении сейсмических изображений // Технологии сейсморазведки. 2013. № 1. С. 5-31.
8. Ампилов Ю. П., Терехина Я. Е., Токарев М. Ю. Прикладные аспекты сейсмических и гидроакустических исследований на шельфе в различных частотных диапазонах // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18. № 1. С. 33-49. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-4
9. Давлетова Л. И., Бояркин Р. Ю., Микеров Г. А., Керусов И. Н., Хисамутдинова А. И., Мирошниченко Д. Е. Изучение тектонических нарушений доюрского комплекса Западной Сибири методом дифракционной визуализации // Экспозиция Нефть Газ. 2020. № 2. С. 16-19. https://doi.org/10.24411/2076-6785-2020-10079
10. Ковешников А. Е., Стреляев В. И. Роль тектонических структур и трещинных систем при формировании пород-коллекторов в доюрских образованиях юго-восточной части Западно-Сибирской тектонической плиты (Межовский срединный массив) // Геосферные исследования. 2019. № 2. С. 62-71. https://doi.org/10.17223/25421379/11/4
11. Nemcok M., Coward M. P., Sercombe W. J., Klecker R. A. Structure of the West Carpathian accretionary wedge: insights from cross section construction and sandbox validation // Physics and Chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy. 1999. Vol. 24. No. 8. P. 659-665. https://doi.org/10.1016/S1464-1895(99)00096-4
12. Furuichi M., Nishiura D., Kuwano O., Bauville A., Hori T., Sakaguchi H. Arcuate stress state in accretionary prisms from real-scale numerical sandbox experiments // Scientific reports. 2018. Vol. 8. No. 1. P. 1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-018-26534-x
13. Sapiie B., Hadiana M., Patria M., Adyagharini A. C., Saputra A., Teas P., Widodo. 3D structural geology analysis using integrated analogue sandbox modeling: a case study of the Seram Thrust-Fold Belt // Proceedings of 36th Annual Convention and Exhibition of the Indonesian Petroleum Association. Jakarta, Indonesia, 2012. P. 1-14. https://doi.org/10.29118/IPA.0.12.G.045
14. Sidelnik A., Lukin S. Application of the Inversion Stress Model for Estimating the Parameters of Fault Tectonics // SPE Russian Petroleum Technology Conference (Moscow, Russia, 15-17 Oct. 2018). OnePetro, 2018. https://doi.org/10.2118/191634-18RPTC-MS
15. Maerten L., Legrand X., Castagnac C., Lefranc M., Joonnekindt J.-P., Maerten F. Fault-related fracture modeling in the complex tectonic environment of the Malay basin, offshore Malaysia: an integrated 4D geomechanical approach // Marine and Petroleum Geology. 2019. Vol. 105. Р. 222-237. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.04.025
16. Crook A. J. L., Obradors-Prats J., Somer D., Peric D., Lovely P., Kacewicz M. Towards an integrated restoration/forward geomechanical modelling workflow for basin evolution prediction // Oil & Gas Sciences and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles. 2018. Vol. 73. P. 1-19. https://doi.org/10.2516/ogst/2018018
17. Yang X., Sanderson D. J., McNeill L. C., Peel F. J. The effects of initial wedge taper on area-balancing restoration of a fold-thrust belt // AAPG Bull. 2022. Vol. 106. No. 1. P. 21-41. https://doi.org/10.1306/04212118218
18. Shuvaev A., Khodo T., Musikhin K., Abraeva T., Sabirianova R. Tectonic Development of Yenisei-Khatanga Regional Trough and its Influence on Petroleum Systems Evolution // SPE Russian Petroleum Technology Conference (Moscow, Russia, 22-24 Oct. 2019). OnePetro, 2019. https:// doi.org/10.2118/196942-MS
19. Bogdanov O., Shuvaev A., Abraeva T., Sabirianova R. Petroleum Potential of the North-Western Part of the Khanty-Mansiysk Autonomous Region KhMAO on the Basis of Petroleum System Development History Reconstruction // SPE Russian Petroleum Technology Conference (Moscow, Russia, 22-24 Oct. 2019). OnePetro, 2019. https://doi.org/10.2118/196948-MS
20. Gayduk V. V., Kuksov S. V. The kinematic modeling for exploration of oil and gas prospects in fold-and-thrust belts // SPE Russian Oil and Gas Exploration and Production Technical Conference and Exhibition (Moscow, Russia, Oct. 16-18, 2012). OnePetro, 2012. https://doi. org/10.2118/161995-MS
Статья поступила в редакцию 15 апреля 2022 года
УДК 550.82 http://doi.org/10.21440/2307-2091-2022-2-59-70
Reconstruction of the history of tectonic development of the Nyurol depression on the basis of Sandbox experiments
Karine Artashevna MALKHASYAN* Dmitriy Vladimirovich KONOSHONKIN** Andrey Sergeevich SHADRIN*** Anton Evgen'evich ANTONOV**** Valeriy Sergeevich RUKAVISHNIKOV*****
The National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia Abstract
Relevance. With the development of oil and gas fields, methods for the search and development of unconventional reservoirs, in particular fractured ones, are becoming increasingly relevant. Since these reservoirs formed in the course of complex tectonic transformations, it is of great importance to study the history of tectonic development with the aim of further forecasting this phenomenon. But it is becoming increasingly difficult to reconstruct the sequence of tectonic events in areas with seismic information that does not allow accurately tracing the layers below the erosion surface of the roof of Paleozoic deposits.
The purpose of the work: reconstruct the sequence of formation of the fracture tectonics of the Urmano-Archinsky license area using new possibilities of interpretation of seismic sections in conjunction with the laboratory experiments of Sandbox.
Research methodology. This article proposes a methodology for studying the history of the tectonic development of the field site of the southern part of the Nyurol depression in the Tomsk region based on Sandbox experiments and seismic sections of analogue deposits.
Results. The result of the work done is the reconstructed history of the tectonic development of the territory, characterized by two stages of stretching - the Carboniferous and Triassic periods - consistent with the system of regional faults. A structural model with a restored roof of the D1 formation was built, which took into account the consistency of structural constructions with seismic data and the concept of geological development, as well as the consistency of the lithology and age of rocks in the model and in the wells. The position of faults and kinematics of the blocks of the southern part of the Nyurol depression of the Tomsk region was specified, and the model was restored in the Petrel software.
Conclusions. The results of modeling vertical deformations confirm the concept of tectonic development of the territory.
Keywords: geomechanics, tectonic development, fault tectonics, seismic sections of analogue deposits, sandbox experiments, Nyrol depression, pre-Jurassic complex, paleotectonic reconstruction.
Conflict of interests
There is no conflict of interests.
REFERENCES
1. Geological structure and oil and gas potential of the Paleozoic deposits of Western Siberia. Thematic sbornik of LLC "Council of VOIR NIINGP". 2016, 288 p. (In Russ.).
2. Timurziev A. I. 2014, Horizontal shear structures of sedimentary basins and the experience of using tectonophysical methods to improve the efficiency of prospecting, exploration and development of shear oil. Geophysical Journal, vol. 36, no. 2, pp. 172-185. (In Russ.)
3. Surkov V. S., Zhero O. G. 1981, Foundation and development of the platform cover of the West Siberian plate. Moscow, 143 p. (In Russ.)
4. Kontorovich V. A. 2002, Tectonics and oil and gas potential of the Mesozoic-Cenozoic deposits of the southeastern regions of Western Siberia. Novosibirsk, 253 p. (In Russ.)
5. Antonov A. E., Shadrin A. S., Konoshonkin D. V., Rukavishnikov V. S., Petrova D. S. 2021, Determination of horizontal stresses orientation in the area of the Tomsk region. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal [News of the Higher Institutions. Mining Journal], no. 7, pp. 16-24. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2021-7-16-24
EDmalkhasianka@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0001 -5461 -9245 "konoshonkindv@hw.tpu.ru
https://orcid.Org/0000-0002-9939-2301 "*shadrinas@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0002-1544-7978 ""AntonovAE@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0002-2761-3830
.....RukavishnikovVS@hw.tpu.ru
https://orcid.org/0000-0001-7063-9756
6. Sudakova V. V., Panasenko V. Yu., Naimushin A. G. 2019, Tectonic model of the structure of the pre-Jurassic deposits of the Shuginsky small swell, the forecast of the oil and gas potential of the Paleozoic. Exposition Oil Gas, no. 1 (68). (In Russ.)
7. Landa E. I. 2013, The role of the diffraction component of the wave field in the construction of seismic images. Technologies of seismic exploration, no. 1, pp. 5-31. (In Russ.)
8. Ampilov Yu. P., Terekhina Ya. E., Tokarev M. Yu. 2019, Applied aspects of seismic and hydroacoustic studies on the shelf in various frequency ranges. Geophysical Processes and Biosphere, vol.18, no. 1, pp. 33-49. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-4 (In Russ.)
9. Davletova L. I., Boyarkin R. Yu., Mikerov G. A., Kerusov I. N., Khisamutdinova A. I., Miroshnichenko D. E. 2020, The study of tectonic disturbances of the pre-Jurassic complex of Western Siberia by the method of diffraction visualization. Exposition Oil and Gas, no. 2, pp. 16-19. https://doi.org/10.24411/2076-6785-2020-10079 (In Russ.)
10. Koveshnikov A. E., Strelyaev V. I. 2019, The role of tectonic structures and fracture systems in the formation of reservoir rocks in the pre-Jurassic formations of the southeastern part of the West Siberian tectonic plate (Mezhovsky median massif). Geospheric research, no. 2, pp. 62-71. (In Russ.) https://doi.org/10.17223/25421379Z11/4
11. Nemcok M., Coward M. P., Sercombe W. J., Klecker R. A. 1999, Structure of the West Carpathian accretionary wedge: insights from cross section construction and sandbox validation. Physics and Chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy, vol. 24, no. 8, pp. 659-665. https://doi.org/10.1016/S1464-1895(99)00096-4
12. Furuichi M., Nishiura D., Kuwano O., Bauville A., Hori T., Sakaguchi H. 2018, Arcuate stress state in accretionary prisms from real-scale numerical sandbox experiments. Scientific reports, vol. 8, no. 1, pp. 1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-018-26534-x
13. Sapiie B., Hadiana M., Patria M., Adyagharini A. C., Saputra A., Teas P., Widodo. 2012, 3D structural geology analysis using integrated analogue sandbox modeling: a case study of the Seram Thrust-Fold Belt. Proceedings of 36th Annual Convention and Exhibition of the Indonesian Petroleum Association. Jakarta, Indonesia, pp. 1-14. https://doi.org/10.29118/IPA.0.12.G.045
14. Sidelnik A., Lukin S. 2018, Application of the Inversion Stress Model for Estimating the Parameters of Fault Tectonics. SPE Russian Petroleum Technology Conference (Moscow, Russia, 15-17 Oct. 2018). OnePetro. https://doi.org/10.2118/191634-18RPTC-MS
15. Maerten L., Legrand X., Castagnac C., Lefranc M., Joonnekindt J-P., Maerten F. 2019, Fault-related fracture modeling in the complex tectonic environment of the Malay basin, offshore Malaysia: an integrated 4D geomechanical approach. Marine and Petroleum Geology, vol. 105, pp. 222-237. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.04.025
16. Crook A. J. L., Obradors-Prats J., Somer D., Peric D., Lovely P., Kacewicz M. 2018, Towards an integrated restoration/forward geomechanical modelling workflow for basin evolution prediction. Oil & Gas Sciences and Technology-Revue d'IFPEnergies nouvelles, vol. 73, pp. 1-19. https:// doi.org/10.2516/ogst/2018018
17. Yang X., Sanderson D. J., McNeill L. C., Peel F. J. 2022, The effects of initial wedge taper on area-balancing restoration of a fold-thrust belt. AAPG Bull., vol. 106, no. 1, pp. 21-41. https://doi.org/10.1306/04212118218
18. Shuvaev A., Khodo T., Musikhin K., Abraeva T., Sabirianova R. 2019, Tectonic Development of Yenisei-Khatanga Regional Trough and its Influence on Petroleum Systems Evolution. SPE Russian Petroleum Technology Conference (Moscow, Russia, 22-24 Oct. 2019). OnePetro. https://doi.org/10.2118/196942-MS
19. Bogdanov O., Shuvaev A., Abraeva T., Sabirianova R. 2019, Petroleum Potential of the North-Western Part of the Khanty-Mansiysk Autonomous Region KhMAO on the Basis of Petroleum System Development History Reconstruction. SPE Russian Petroleum Technology Conference (Moscow, Russia, 22-24 Oct. 2019). OnePetro. https://doi.org/0.2118/196948-MS
20. Gayduk V. V., Kuksov S. V. 2012, The kinematic modeling for exploration of oil and gas prospects in fold-and-thrust belts. SPE Russian Oil and Gas Exploration and Production Technical Conference and Exhibition (Moscow, Russia, Oct. 16-18, 2012). OnePetro. https://doi. org/10.2118/161995-MS
The article was received on April 15, 2022
