CC BY
37
УДК 551.2/.3
И.Г. Ганагина, Д.Н. Голдобин, А.И. Каленицкий, Э.Л. Ким, В.А. Середович СГГ А, Новосибирск
РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВОГО ЦИКЛА ГЕОДЕЗИЧЕСКО-ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ НА ЗАПАДНО-СУТОРМИНСКОМ ГЕОДИНАМИЧЕСКОМ ПОЛИГОНЕ
I.G. Ganagina, D.N. Goldobin, A.I. Kalenitsky, E.L. Kim, V.A. Seredovitch SSGA, Novosibirsk
THE RESULTS OF THE FIRST CYCLE OF GEODETIC AND GRAVIMETRIC OBSERVATIONS ON WEST-SUTORMIN GEODYNAMIC TESTING AREA
The results are presented as concerns the first preliminary cycle of in-situ geodetic and gravimetric measurements made for investigation of geodynamic natural and technogenic processes caused by hydrocarbon extraction on West-Sutormin deposit.
В соответствии с договором о совместных работах по мониторингу геотехнодинамики, заключенного между ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз» и «Сибирской государственной геодезической академией», в пределах геодинамического полигона Западно-Суторминского месторождения в 2006-2007г.г. выполнены следующие работы:
- Спутниковые координатные измерения и нивелирование I и II классов на пунктах каркасной сети, сети сгущения;
- Определение координат и высот временных точек рядовой сети;
- Проведение гравиметрии на пунктах опорной и точках рядовой сетей;
- Обработка, уравнивание и интерпретация результатов натурных геодезическо-гравиметрических измерений.
Комплекс этих работ выполнялся с целью совместного изучения динамики и выявления причин осадок и деформаций земной поверхности и недр, зданий, сооружений и коммуникаций на территории Западно-Суторминского месторождения, в том числе города Муравленко и выработки рекомендаций по снижению последствий их негативного проявления.
В гравиметрии, в отличие от геодезических натурных наблюдений, к процедурам собственно обработки и уравнивания их результатов дополнительно добавляется наиболее трудоемкий процесс определения аномалий силы тяжести и их разделения на составляющие - процессы редуцирования гравитационного поля и редуцирования его аномалий. При изучении геодинамических процессов, как и при геологоразведочных работах, определение аномалий силы тяжести требуется выполнять не только с нормативно принятыми значениями плотности промежуточного слоя, но и с плотностью горных пород, слагающих топографические массы, наиболее приближенной к её среднему значению на территории работ [1, 2, 3].
Процедура определения аномалий силы тяжести (редуцирования исходного измеренного гравитационного поля) на участке работ включала вычисление значений нормального поля Земли с учетом в них поправок за высоту, влияние промежуточного слоя топографических масс (редукция Буге) в двух вариантах:
-5
1. С нормативным значением плотности а0 = 2,67 г/см ,
-5
2. С принятой для территории работ плотностью а0= 2,0 г/см .
Предварительная оценка показала возможность учета влияния промежуточного слоя не грубее ±0.02 мГал только в двух зонах:
1. Центральной до радиуса 483 м (размер квадрата вокруг пункта гравиметровых измерений 750x750 метров) на основе методики построения корреляционного графика [3];
2. Внешней от радиуса 483 м до радиуса 2962 м (размер внешней квадратной границы 5250x5250 метров) на основе оценки двух составляющих: 1 - за изрезанность поверхности рельефа (<%о) и 2 - за превышение относительно точки гравиметровых измерений (8#') [3].
В связи с отсутствием сейсморазведочных данных по всем отражающим горизонтам осадочной толщи и сведений об особенностях изменения физических свойств, в том числе плотности на этих границах раздела пород, было принято решение о качественной методике разделения (редуцирования) аномального поля силы тяжести на основе теоремы Фишера о предельной глубине источников, обусловливающих аномальный гравитационный эффект.
-5
Исходя из этого, аномальное поле в редукции Буге при а0 = 2,0 г/см сглаживалось в двух вариантах осреднения по периметру квадратной палетки размером 2dx2d его цифровой модели, где d - расстояние от результативной точки до стороны палетки осреднения. Это равносильно осреднению по
периметру круговой палетки с радиусом 11 = 2с1 / л/тг.
В результате осреднения определялись два варианта значения фоновой составляющей (bgpeг) и локальных аномалий (Ъ^лок). Кроме того, вычислялись
значения промежуточных локальных аномалий как разница ^ёлок = &ёлок (Щ.)~ &ёлок (^2 )■ Физиче СКИЙ СМЫСЛ Вышеперечисленных составляющих аномального гравитационного поля заключается в следующем:
- Значения 5gpeг(R\) в основном отражают гравитационный эффект
плотностных неоднородностей в фундаменте и, в какой-то степени, - нижней части разреза осадочной толщи;
- Значения ^рег(Я2) в основном отражают гравитационное влияние
плотностных неоднородностей горных пород в разрезе выше продуктивной толщи;
- Значения ^лок(К\) отражают суммарный эффект плотностных неоднородностей от продуктивной толщи до земной поверхности;
- Значения дяЮк (^2) отражают гравитационное влияние плотностных неоднозначностей горных пород выше продуктивной толщи до земной поверхности включительно;
- Разница А5^лок в основном отражает дифференциацию плотности горных пород продуктивной толщи и лежащих выше её до верхней части разреза (вчр).
Вышеупомянутый физический смысл составляющих аномального гравитационного поля имеет определенный элемент условности. Однако она при качественной интерпретации аномалий не могла внести существенных искажений, так как в первом цикле ставились задачи выявления местоположения зон нестабильной сейсмо-тектонической обстановки без определения их количественных параметров на месторождении и прилегающих участках.
Поле аномалий силы тяжести в редукции Буге (рис. 1) как и варианты его регионального фона отчетливо отражают гравитационный эффект блоковой структуры
нижнепалеозойского фундамента и, в определенной степени, - плотностные неоднородности горных пород нижней части осадочной толщи.
В целом отмечается повышение __
значений аномалий силы тяжести в
направлении от северо-восточной части --
территории к западу и юго-западу, что
свидетельствует о повышении в целом
плотности блоков горных пород
фундамента в этих направлениях.
Вместе с тем, несколько южнее
середины западной границы Рис. 1. Аномалии Буге с ст = 2.0 лицензионного участка выделяется блок г/см2 (уровень отсчета условный) горных пород пониженной плотности.
В результате качественного анализа полей локальных аномалий силы тяжести и их разницы выделены градиентные зоны их изменения, связанные с границами раздела сред с различной плотностью как в приповерхностных горизонтах и ВЧР, так и в продуктивной толще.
Следует особо отметить, что отчетливо прослеживается, правда, нелинейная связь локальных промежуточных аномалий, как с расположением залежей углеводородов, так и со структурой Западно-Суторминского месторождения, а так же других, прилегающих. В принципе, гравиметрией
можно было бы решать задачу корректировки обобщенной границы водонефтяного контакта. На это косвенно указывает приуроченность промышленных зон добычи к отрицательным промежуточным аномалиям силы тяжести.
На основе качественного анализа поля локальных аномалий были выявлены зоны повышенных значений горизонтального градиента их изменения, а также направления линейного простирания этих зон, свидетельствующие о возможности приуроченности к ним дизъюнктивных элементов в геологическом разрезе осадочного чехла. С учетом таких зон, данных линеаментного анализа форм рельефа на территории геодинамического полигона (выполнен в ОАО «Сибнефть - ННГ») построена схема комплексной интерпретации геодезическо-геофизических данных (рис. 2).
Условные обозначения
а) б)
©о
• 681
Зоны
повышенного
промышленного
риска
Граница высокого градиента разделения масс ВЧР по
плотности
Границы раздела блоков в
фундаменте
Границы раздела блоков горных пород осадочного чехла по
плотности
Отличие блоков в фундаменте от смежных по плотности а)-выше, б)-ниже
Граница
месторождения
Скважины и их номера
Рис. 2. Схема комплексной интерпретации
Первый цикл комплекса геодезическо-гравиметрических натурных измерений по изучению и контролю геодинамических процессов на Западно -Суторминском месторождении и его периферии является начальным, предварительным. Необходимо продолжить изучение динамики деформационных процессов в последующих циклах натурных наблюдений, которые приобретают контролирующее значение.
Полученные результаты 1-го цикла измерений показывают, что натурные наблюдения за геодинамическими процессами могут и должны обеспечить повышение уровня промышленной безопасности промысловых работ, экономию средств, отвлекаемых на устранение последствий негативного воздействия сейсмотектонических факторов природного и техногенного характера.
При последующих циклах анализ состояния промышленной и, в какой-то мере, экологической безопасности будет базироваться на анализе и синтезе вариаций изменения во времени и по амплитуде планового, высотного положения марок центров пунктов и реперов, гравитационного поля.
Комплексная интерпретация вариаций указанных параметров потребует разработки методики построения динамических моделей изучаемого объекта с выходом на практические рекомендации по обеспечению его устойчивого функционирования в реальной природной среде. При этом необходимо будет учитывать, что ощутимое проявление воздействия процессов извлечения сырьевых масс и нагнетания водных обычно начинает измерительно ощущаться на поверхности не менее, чем через 5-10 лет после начала интенсивной эксплуатации месторождения. Гравитационные вариации как фактор отражения глубинных процессов в этом отношении могут начать проявляться ранее. Чтобы обеспечить повышение эффективности геодезическо-гравиметрического мониторинга промышленного риска, в систему комплексных натурных измерений должны быть в последующем включены как законсервированные скважины глубокого расположения, так и марки в основаниях значимых зданий и сооружений, основных продуктопроводов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Результаты применения моделирования в рудной геофизике в различных районах Сибири / Мин-Гео. СССР: Сибирский науч.-исслед. ин-т геологии, геофизики и минер. сырья; под ред. В.С. Моисева, ГГ.Ремпеля. - М.: Недра, 1989. - 219 с.
2. Инструкция по гравиразведке. - М., 1988.
3. Каленицкий, А.И. Методические рекомендации по учету влияния рельефа местности в гравиразведке: практ. руководство / А.И. Каленицкий; МинГео СССР). - М.: СНИИГГиМС. - 1981.
© И.Г. Ганагина, Д.Н. Голдобин, А.И. Каленицкий, Э.Л. Ким, В.А. Середович, 2008
