Некоторые результаты опытных работ по увеличению глубины исследования сейсмической разведки МОВ в Западно-Кубанском прогибе
Е.А. КОЗЛОВ
Одной из основных задач геофизических работ на Кубани в настоящее время является изучение нижнетретичных и мезозойских отложений центральной зоны Западно-Кубанского прогиба и его южного борта; с этими работами в значительной мере связаны перспективы открытия новых нефтяных месторождений. Однако до последнего времени не удавалось обеспечить необходимую для решения поставленных задач глубину исследования основным геофизическим методом - сейсморазведкой отраженными волнами.
В 1960 г. опытные работы, выполненные Краснодарским филиалом ВНИИгеофизики, показали, что можно почти вдвое увеличить глубину исследования этим методом. Во внутренней части прогиба были получены данные о залегании осадочного комплекса на глубинах до 10 км. На сложнодислоцированных участках южного борта прогиба также получен материал лучшего качества, чем в предыдущие годы.
Успешное решение задачи увеличения глубины исследования было достигнуто правильным выбором комплекса методических приемов.
Так как увеличение глубины сейсмических исследований является одной из важнейших методических проблем не только на Кубани, но и во многих других районах, остановимся прежде всего на методике выполненных работ.
Основное препятствие принципиального характера, затрудняющее изучение нижнетретичных и мезозойских отложений Западно-Кубанского прогиба также, как и в других районах, - малая интенсивность записи «глубоких» отражений по сравнению с уровнем разнообразных помех. Состав помех, наблюдаемых в районе исследования, тоже типичный: кроме нерегулярных волн, одновременно с «глубокими» отражениями регистрируются более или менее интенсивные кратные волны и так называемые волноводные помехи, т.е. преломленно-дифрагированные волны, для которых определенные пласты служат волноводами.
На площади исследований кратные волны становятся соизмеримыми по интенсивности с однократными уже на временах, соответствующих майкопской толще. В складчатой зоне южного борта прогиба такое соотношение сохраняется и на больших временах прихода воли. В центральной части прогиба с увеличением времен прихода интенсивность однократных волн убывает медленнее, чем многократных. В результате во внутренней части прогиба на временах 4-6 сек однократные волны преобладают над кратными, что имеет важнейшее значение для прослеживания глубоких горизонтов в этом районе.
Волноводные помехи, впервые обнаруженные на юге Краснодарского края в 1959 г. при попытках увеличить глубину исследования [3], наблюдаются почти на всем интервале регистрации полезных волн; обычно их количество и относительная интенсивность на записи достигают максимума на временах 3-6 сек. Распространяются эти волны в отложениях, близко расположенных к дневной поверхности, со скоростью порядка 2000 м/сек параллельно поверхности земли. Они могут подходить к линии сейсмографов под любым углом, поэтому их кажущаяся скорость изменяется от 2000 м/сек до бесконечности.
Так как кратные волны по кинематическим особенностям и спектральному составу почти не отличаются от однократных и попытки их подавления в процессе регистрации не дали результатов, при разработке методики основные усилия были направлены на совершенствование способов подавления волноводных и нерегулярных помех. Главная роль в решении этой задачи отводилась таким общепринятым методическим приемам, как частотная селекция и группирование. Высокое качество полученных результатов объясняется тем, что были выявлены и использованы новые возможности этих приемов.
Фильтрация. Значительное увеличение интенсивности «глубоких» отражений по сравнению с интенсивностью помех было достигнуто за счет применения низкочастотной фильтрации. Целесообразность регистрации на низкой частоте становится очевидной, если сравнить типичные спектры регистрируемых волн (рис. 1). Низкочастотный состав глубинных отражений объясняется преимущественным поглощением высоких частот в терригенной толще осадков передового прогиба.
Нужно отметить, что сейсмический канал современных серийных сейсмостанций не приспособлен для регистрации низких частот. Из имеющегося в усилителе набора фильтров использовались те, которые обеспечивают наибольшее усиление в области низких частот (от 20 до 35-40 гц); при этом качество записи оказывалось наилучшим. При более низкочастотной характеристике усилителей и сейсмографов качество записи было бы лучше. Возможность изменения параметров аппаратуры является серьезным резервом для дальнейшего повышения глубины исследований МОВ.
Группирование. Из-за особенностей распространения волноводных помех наиболее полное их подавление может дать только площадное группирование, применение которого, однако, резко снижает производительность сейсмических работ. Поэтому при отработке профилей площадное группирование применялось только на двух участках, где волноводные помехи имели большую интенсивность и подходили к профилю «сбоку», под углом более 45-60°. В остальных случаях применялось линейное группирование. Такая методика предполагает постоянный контроль за интенсивностью и направлением подхода помех, осуществляемый специальными наблюдениями с одиночными сейсмоприемниками на взаимно перпендикулярных расстановках.
Примененные схемы площадного и линейного группирования были рассчитаны так, чтобы подавлялись все волны, имеющие меньшую кажущуюся скорость, чем полезные. Опыт показал, что нужные характеристики направленности площадных групп можно получить при группировании сравнительно небольшого числа сейсмоприемников (13 шт.) и скважин (3-5) если применять комбинированный смеситель, подобный ранее описанному [5]. Получаемый при этом эффект подавления помех приблизительно соответствует действию 200-250 сейсмоприемников, расположенных на площадке около 80 х 100 м.
На рис. 2 в качестве примера изображено распределение чувствительности и приведена характеристика направленности одной из подобных групп. При линейном группировании 7 или 11 сейсмоприемников располагались равномерно на базе 60 или 30 м в зависимости от возможных наименьших значений кажущейся скорости полезных волн.
Низкочастотная фильтрация и правильно подобранные параметры группирования сыграли основную роль в увеличении глубины исследования. Перспективы дальнейшего усовершенствования методики, обеспечивающей большую глубину исследования сейсморазведки, по-видимому, связаны с этими же приемами, так как их возможности использованы не полностью.
В качестве примера получаемых геологических результатов рассмотрим сейсмический разрез (рис. 3), пересекающий в центральной части Западно-Кубанского прогиба с севера на юг Славянско-Рязанскую впадину, Анастасиевско-Краснодарскую антиклинальную зону, Адагумо-Афипскую впадину и южный борт прогиба (Северо- Крымскую и Крымскую складки).
Все названные тектонические единицы установлены по данным сейсморазведки предыдущих лет и глубокого бурения, освещавших глубины до 2-2,5 км на южном борту и до 3-5 км в приосевой зоне прогиба; они являются элементами тектоники верхнего структурного яруса (М.Р. Пустильников [6], оперируя с сейсмическими горизонтами, стратиграфическая принадлежность которых известна, дает несколько иное расчленение на ярусы. Мы пользуемся схемой И.П. Жабрева, так как в нашем случае горизонты нижней части разреза не имеют достоверной стратиграфической привязки.) [2], включающего третичные отложения передового прогиба.
Представленный на рис. 3 сейсмический разрез содержит достаточно надежные данные не только о неизвестном ранее положении нижней части верхнего структурного яруса на исследуемой площади, но и о строении толщи, подстилающей осадки прогиба и относимой к нижнему структурному ярусу. Обращают на себя внимание резкие различия в условиях залегания этих двух ярусов.
Смена структурных планов, приуроченная к глубинам 5-6 км, в районе Адагумо-Афипской впадины происходит постепенно, но в северной части профиля отчетливо видно, что осадки прогиба залегают на подстилающих отложениях с угловым несогласием.
Сопоставим полученные фактические данные с теми гипотезами о глубинном строении прогиба, которые сложились на основании изучения верхнего структурного яруса и общих соображений о тектонической обстановке [1, 2, 4, 6, 7]. В поведении отражающих горизонтов на глубинах более 5-6 км под Троицкой складкой отмечается крупный пологий прогиб, вопреки мнению некоторых исследователей о существовании здесь глубинного вала [2]. Аналогичная картина наблюдается и под Анастасиевской складкой, пересекаемой другим сейсмическим профилем. Зато в 11-12 км южнее, приблизительно в районе предполагаемой приосевой части заложенного в палеоцене Афипского флишевого трога [6], обнаруживается довольно крупный пологий перегиб с амплитудой порядка 200 м. Этот же перегиб отмечен и на другом профиле, проложенном в 12 км восточнее.
В самой южной части описываемого профиля, в районе Крымской складки, установить поведение нижнего и нижней части верхнего яруса не удалось. Ухудшение качества первичного материала связано с интенсивной нарушенностью этого участка, известной по данным бурения. О масштабах развитых здесь дислокаций можно судить по таким цифрам: под Северо- Крымской складкой, отражающие горизонты нижнего яруса, предположительно мелового возраста, зафиксированы на глубинах не менее 5,5-6,5 км, а в 2 км южнее на глубине 1720 м вскрыт нижний мел, слагающий ядро выявленного бурением надвига.
На сейсмическом разрезе также отчетливо видно, что Северо-Крымская складка, в отличие от Крымской, развита только в верхнем структурном ярусе и действительно является типичной складкой сжатия, возникшей под влиянием бокового давления со стороны мелового массива, лежащего в ядре надвига [7].
Как уже упоминалось, одновременно с увеличением глубины исследования был существенно улучшен материал на «средних» глубинах, т.е. в интервале от 2 до 3-4 км. Особенно ценные результаты получены на южном борту, где было выявлено несколько неизвестных ранее положительных структурных осложнений. Заканчивая обзор геологических результатов остановимся на их достоверности. Непривычно большая глубина исследования в приосевой зоне прогиба и несоответствие полученных данных существующим взглядам на глубинное строение прогиба заставляют уделять особое внимание оценке надежности этих материалов.
В конкретных условиях района работ для подтверждения достоверности построенной отражающей площадки почти всегда достаточно доказать однократность соответствующего отражения. Однократность большинства отражений, по которым построены отражающие границы нижнего структурного яруса, очевидна; уже сам факт резкого отличия условий залегания этих границ от условий залегания покрывающей толщи является гарантией их достоверности.
Для нижней части верхнего структурного яруса лишь небольшая часть отражений, регистрируемых в соответствующем интервале времен, может быть уверенно отнесена к одно- или многократным; природа большинства волн не ясна. Можно лишь утверждать, что отражающие площадки, не повторяющие поведения вышележащих границ (а подобных площадок в этой толще большинство), построены по однократным отражениям. Таким образом, в толще, подлежащей разбуриванию в первую очередь, установить детали строения наиболее затруднительно, особенно в пределах южной прибортовой части прогиба.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жабрев И.П. Развитие складчатой структуры Западно-Кубанского передового прогиба. Труды КФ ВНИИ, сб. 1 1959.
2. Жабрев И.П. Западно-Кубанский передовой прогиб (история геологического развития). Труды КФ ВНИИ, сб. 3, 1960.
3. Козлов Е.А. Об одном из видов помех при сейсморазведке МОВ на юге Кубани. Сб. «Разведочная и промысловая геофизика», вып. 41, 1961.
4. Коротков С.Т. Результаты и перспективы поисково-разведочных работ в Азово-Кубанском нефтегазоносном бассейне. Геология нефти, 1957, № 11.
5. Прийма В.И. Комбинированный смеситель. Сб. «Разведочная и промысловая геофизика», вып. 18, 1957.
6. Пустильников М.Р. О тектонике Западного Предкавказья. Советская геология, № 57, 1957.
7. Шарданов А.Н., Пекло В.И. Тектоника и история формирования погребенных складок в зоне южного борта Западно-Кубанского прогиба и перспективы нефтегазоносности мезозоя. Труды КФ ВНИИ, сб. 1, 1958.
КФ ВНИИ
Рис. 1. Спектры регистрируемых волн.
Спектры: 1 - отраженной волны на времени 4-6 сек; 2 - поверхностной волны; 3 - волноводной волны; 4 - микросейсм.
а - площадная группа (1-7 чувствительность), б - частные характеристики направленности групп (степень подавления волноводных помех в зависимости от угла a их подхода к линии профиля)
V* = 2000/cos a, м/сек.
Характеристика направленности: 1 - однородной линейной группы из семи приборов на базе 60 м; 2 - площадной группы, приведенной на рис. 2 а.
1 – отражающие горизонты, 2 площадки, возможно обусловленные кратными волнами; 3 - условные сейсмические горизонты, 4 - преломляющий горизонт Рz (?) по данным КМПВ.