К оглавлению

УДК 551.7.02:553.98

 

© С.Н. Жидовинов 1998

МЕТОДИКА РАСЧЛЕНЕНИЯ И КОРРЕЛЯЦИИ РАЗНОФАЦИАЛЬНЫХ ТОЛЩ ПРИ НЕФТЕГАЗОПОИСКОВЫХ РАБОТАХ

С.Н. Жидовинов (Минтопэнерго РФ)

Задачи и методы стратиграфических исследований существенно меняются на различных стадиях поисков залежей УВ. На региональной стадии работ, при общей оценке перспектив нефтегазоносности, главной стратиграфической задачей является создание сети опорных разрезов. При дифференцированной оценке перспектив нефтегазоносности региона, осуществляемой по стратиграфическим комплексам, основная задача стратиграфических исследований - установление региональных перерывов. В начале поисковой стадии работ, когда ведется разбуривание антиклинальных структур, в стратиграфическую задачу входят выделение и прослеживание опорных, а также детальная корреляция продуктивных горизонтов. Впоследствии, когда фонд структур практически исчерпан и начинается поиск неантиклинальных ловушек, приуроченных в значительной мере к зонам фациального замещения и выклинивания, стратиграфические исследования должны обеспечивать послойную корреляцию.

Различие стратиграфических задач на региональной и поисковой стадиях работ требует разных методических приемов. В последние годы объектами нефтегазопоисковых работ стали глубокозалегающие горизонты, что привело к ограничению выхода керна и числа палеонтологических находок. Последнее обстоятельство затруднило био- и литостратиграфические исследования, без которых малоэффективно применение традиционных методов по расчленению и корреляции отложений. Поэтому более чем очевидна необходимость разработки иных методических приемов. Рассматриваемая методика разработана на примере разнофациальных толщ триаса Прикаспийского региона - Мангышлака, Устюрта и Прикаспийской впадины. Выбор именно этих отложений обусловлен тем, что они содержат мало органических остатков и имеют большую литологическую изменчивость, т.е. являются наиболее трудным, а значит, и более показательным объектом для изучения.

Предлагаемая методика расчленения и корреляции разнофациальных толщ заключается в определенной последовательности и масштабности применения био-, лито-стратиграфического, промыслово-геофизического и сейсмического методов на разных этапах стратиграфических исследований. Ее теоретической основой являются три стратиграфических принципа в трактовке С.В. Мейена (1989). Первый принцип устанавливает хронологическую последовательность геологических тел в единичном разрезе, второй - обеспечивает сопоставление разрезов по гомотаксальности, третий - определяет хронологическую взаимозаменяемость признаков. При проведении стратиграфических исследований разнофациальных толщ наибольшую сложность в "соблюдении" представляют последние два принципа. Опасность заключается в равноправии корреляций, выполненных по разным критериям, что часто имеет место на практике и способствует такому явлению, как "свитотворчество". Причиной этого является то, что в разрезе можно наблюдать несколько гомотаксальных последовательностей, но выбрать необходимо только одну - определенную с учетом пространственной гетерогенности геологических тел, в нашем случае - их разнофациальности. Во избежание подобных ошибок при работах следует использовать основные стратиграфические признаки [1], т.е. те, которые на большей территории исследований имеют лучшую сходимость с большинством остальных признаков и легче всего выделяются (например, карбонатная пачка в терригенной толще), а также те признаки, ценность которых известна из прошлого опыта работ (например, остатки аммонитов в юрских отложениях). Вполне очевидно, что указанные признаки устанавливаются в результате применения того или иного метода стратиграфических исследований. Поэтому, когда при прослеживании стратонов и по простиранию, и по разрезу происходит смена стратиграфических признаков, важно не допустить противопоставления результатов одного метода другим. На геологически закрытых территориях (при нефтегазопоисковых работах это имеет повсеместный характер) важная роль здесь принадлежит контролю промыслово-геофизическим и сейсмическим методами. Таким образом, в случае наличия в разрезе разнофациальных толщ вполне очевидна необходимость в определенной комбинации и масштабности применения известных стратиграфических и геофизических методов для различных этапов их изучения при нефтегазопоисковых работах.

В стратиграфических исследованиях разнофациальных толщ по предлагаемой методике выделяются три этапа. На первом изучаются стратотипические и опорные разрезы с целью их детального расчленения и локальной корреляции. На втором этапе осуществляется сопоставление местных стратиграфических подразделений в региональном масштабе (по возможности могут выделяться региональные стратиграфические подразделения). На третьем этапе проводится главным образом межрегиональное сопоставление разрезов. Легко видеть, что от этапности работ зависят выбор и оценка значимости основных стратиграфических признаков, а значит, и сочетание методов (таблица).

Параллельное же использование методов (не говоря уже о применении только каких-то отдельных), обычно имеющее место в практике работ и часто называющееся "комплексированием методов", малоэффективно и часто приводит к ошибкам, поскольку не дает возможности последовательного соблюдения принципа критериальности в выборе основных стратиграфических признаков. Так, биостратиграф или литолог, считающий "свой" метод самым главным, как правило, действует в рамках только своего метода, тогда как необходимо выдерживать определенную последовательность в применении указанных традиционных методов. Продемонстрируем это на примере второго этапа - в случае работы на закрытых территориях как наиболее сложного варианта. Здесь основной смысл предложенной комбинации методов заключается в том, что первые два метода - сейсмический и промыслово-геофизический - позволяют создать жесткий "каркас" опорных сейсмических горизонтов. Но если в качестве доминирующего применить био- или литостратиграфический метод (или оба вместе), то результаты будут неудовлетворительными, так как мы, скорее всего, не сможем корректно скоррелировать даже две стоящие рядом скважины, поскольку имеем дело с разнофациальными отложениями. Когда же уже создан "каркас" опорных горизонтов, то он с использованием био- и литостратиграфических методов "наполняется" данными по литологии и органическим остаткам, по которым в конечном счете можно проводить уверенную корреляцию, в том числе и с общей стратиграфической шкалой.

Единым для всех этапов условием является применение всех методов на одних и тех же разрезах и с единой коллекцией образцов горных пород на различные виды анализов. При таком подходе будет получена и сохранена максимальная информация о разрезах независимо от существующей в данный момент точки зрения исследователей на ценность того или иного стратиграфического признака, которая в процессе работ вполне может меняться. Не менее обязательным условием является двухступенчатое рассмотрение специалистами результатов своих узкопрофессиональных исследований (анализов) того или иного объекта. В первую очередь каждым специалистом отдельно делаются свои узкопрофессиональные выводы, и только потом ими совместно составляется общее представление об объекте.

Палеонтологические определения различных групп фауны и флоры в рамках данного исследования необходимо проводить одним и тем же специалистам во избежание возникновения противоречий в понимании и оценке того или иного таксона. Это помогает устранить "плавание" возрастных датировок и даже ошибочное определение возраста за счет контроля другими методами и знания профессиональных позиций конкретного палеонтолога.

Аналогичный подход следует соблюдать также и при минералого-петрографических исследованиях, интерпретации геофизических данных, т.е. там, где на результаты влияет фактор субъективной оценки. Желательно также избегать и каузального подхода в исследованиях, так как он несет субъективную окраску на уровне анализа причин возникновения и проистекания тех или иных геологических процессов. Кроме того, каузальный подход требует, как правило, актуалистической реконструкции, с принципами которой сейчас трудно согласиться в свете современных представлений об эволюционности геологических процессов в истории Земли [3].

Работу по расчленению и корреляции разнофациальных толщ следует начинать со стратотипических разрезов уже выделенных стратонов, причем в первую очередь изучая их в естественных обнажениях. Последнее исключает из перечисленных методов промыслово-геофизический и сейсмический, однако остальные применяются в полном объеме с целью получения максимума информации о стратоне, что в дальнейшем становится особо ценным при работе с разрезами в условиях геологически закрытых территорий. В частности, нами при изучении обнажений триаса Горного Мангышлака и горы Б. Богдо использовались био- и литостратиграфический методы и были созданы эталонные коллекции образцов горных пород, макро- и микрофауны, флоры. Уместно отметить, что из анализа стратиграфической значимости органических остатков, встречающихся в триасе Прикаспийского региона, следует, что при работе с разнофациальными толщами деление на орто- и парастратиграфические группы достаточно условно. Основными критериями здесь являются лишь объем палеонтологического материала и уровень его обработки.

Особое значение для получения информативных критериев расчленения и корреляции разнофациальных толщ имеют детальные исследования вещественного состава пород. В нашем случае они заключались главным образом в установлении соотношений литотипов пород и количественных изменений состава терригенного материала, в определении качественной характеристики слагающих частиц (корродированность зерен, степень их лимонитизации, хлоритизации), наличия в породах следов палеогипергенеза (стяжения гидроксидов железа и пелитоморфного кальцита, следы роющих организмов).

Для стратификации разнофациальных отложений, вскрытых бурением в пределах закрытых территорий, большое значение имеет интерпретация промыслово-геофизических материалов. Как известно, значимость и информативность каротажа зависят главным образом от литологических особенностей исследуемого разреза, поэтому этот метод с наибольшим успехом может использоваться только при выделении и корреляции местных стратиграфических разрезов в пределах одной литофациальной зоны. Так, опыт проведения этих операций в пределах Прикаспийского региона показывает, что для песчано-глинистых нижне- и верхнетриасовых отложений наиболее эффективен анализ диаграмм стандартного каротажа, поведения кривых спонтанной поляризации и кавернометрии. При работе с терригенно-карбонатными разрезами среднего триаса главную роль играет радиоактивный каротаж. Безусловно, информативность различных промыслово-геофизических методов неравнозначна при расчленении и корреляции в разнофациальных разрезах. При выделении местных стратиграфических подразделений показателен метод кажущегося сопротивления, дающий картину общего изменения вещественного состава по разрезу. При установлении более дробных подразделений (подсвит, пачек, горизонтов и др.) более эффективны методы кавернометрии и радиокаротажа, позволяющие расчленять разрез и проводить корреляцию там, где она не всегда возможна другими способами. Широкое применение радиоактивного метода в сочетании со стандартным каротажем в ряде случаев значительно повышает информативность промыслово-геофизических материалов: дает возможность проводить детальное расчленение разрезов с выделением литологических разностей пород, устанавливать четкие реперные горизонты, которые служат основой для достоверных стратиграфических построений, в том числе и для корреляции продуктивных пластов.

При региональной корреляции разрезов разнофациальных толщ ведущее значение имеют материалы сейсмических исследований МОГТ. Это стало возможным в последнее десятилетие, когда появились высококачественные временные разрезы и доказательства тождественности сейсмических границ поверхностям напластования. Как известно, основными исходными данными этого метода являются временные сейсмические разрезы, на которых геологические тела отражаются в двухмерном виде и трассируются по системе согласных и несогласных границ, прослеживаемых в виде сильных и слабых отражений. В результате интерпретации совокупности временных разрезов создается "каркас" опорных сейсмических горизонтов, который отражает пространственно-временные взаимоотношения геологических тел. Эти данные, рассматриваемые таким образом, приближают нас к объективному решению одной из основных геологических проблем - определению структуры осадочного чехла земной коры. При расчленении и корреляции разнофациальных толщ все это открывает широкие возможности для их изучения, так как практически "визуально" решается задача непрерывного слежения стратиграфических границ на протяжении сотен и даже первых тысяч километров. Привязка сейсмических границ, как правило, осуществляется по данным вертикального сейсмического профилирования и стандартного каротажа. В качестве примера привязки отражающих горизонтов с помощью программы TIMCA приводится временной разрез по одному из сейсмопрофилей Южного Мангышлака (рисунок).

Разрешающая способность временных разрезов среднечастотной сейсморазведки, используемой в настоящее время, не обеспечивает того уровня детальности в расчленении разрезов, который дают вышеуказанные методы. Поэтому для достижения наибольшей эффективности необходимо их "совмещение" с сейсмическим в режиме взаимоконтроля и взаимодополнения по вышеприведенной схеме (см. таблицу). Другими словами, интерпретация временных разрезов МОГТ дает достаточно надежный, хотя и грубый каркас расчленения разреза, на фоне которого био-, литостратиграфические и промыслово-геофизические исследования определяют возрастные единицы, вещественный состав и намечают более тонкие особенности строения осадочного чехла [2]. При этом следует особо подчеркнуть, что достоверность и детальность "каркаса" опорных сейсмических горизонтов напрямую зависят от качества используемых временных разрезов, в свою очередь во многом зависящих от сложности геологического строения того или иного региона. Так, для Прикаспийского региона лучший материал по триасовой части разреза имеется по Южному Мангышлаку, а худший - по Прикаспийской впадине. Последнее объясняется главным образом наличием соляных куполов, которые создают значительные помехи. Это обстоятельство ограничивает применение в ее пределах сейсмического метода и, по сути дела, сводит только к контролю за расчленением разрезов, например по каротажу.

Литература

  1. Мейен С.В. Введение в теорию стратиграфии. - М.: Наука, 1989.
  2. Сейсмическая стратиграфия. /Под. ред. Н.Я. Кунина. - М,: Мир,1982.
  3. Яншин А.Л. Эволюция геологических процессов в истории Земли. -Л.: Наука. 1988

Abstract

Based on summarizing Russian and foreign practice of geological prospecting activity the author has elaborated the method of differentiation and correlation of different facies sequences of sedimentary rocks The method proposed lies in a certain sequence and a scale of applying biostratigraphic.litnostratigraphic,field geophysical and seismic methods at various stages of stratigraphic studies.Creating of such method appears to be an actual task at a well-timed stage of conducting prospecting activity in view of significant change of a character of geological structure of exploration plays as well as technique and technology of prospecting activity.

The main principles of the proposed method including a wide complex of geophysical investigations are described.

Таблица

Схема исследований по расчленению и корреляции разнофациальных толщ

Этап

Цель этапа

Содержание этапа

Метод исследований

Объект исследований

Ожидаемые результаты

1

Детальное расчленение, локальная корреляция разрезов

Изучение стратотипических и опорных разрезов, выделение новых местных стратонов

Для обнажений: биостратиграфический литостратиграфический

Для закрытых территорий:

биостратиграфический литостратиграфический промыслово-геофизический

сейсмический

Для обнажений: ископаемая фауна, флора горные породы

Для закрытых территорий: ископаемая фауна, флора горные породы каротажные диаграммы временные разрезы

Построение типовых разрезов, схем корреляции Обоснование местных стратонов Монографическое изучение "ведущих" групп фауны и флоры

2

Выделение региональных стратиграфических подразделений

Региональная корреляция местных стратонов в закрытых и обнаженных частях территории

Сейсмический Промыслово-геофизический Биостратиграфический Литостратиграфический

Временные разрезы Каротажные диаграммы Разрезы и содержащаяся в них органика

Монографическое изучение фауны и флоры Разработка унифицированных региональных стратиграфических схем

3

Уточнение таксономических единиц региональных/ общей шкал

Межрегиональная корреляция стратонов

Биостратиграфический

Комплексы фауны и флоры

Установление этапности развития фауны и флоры Построение корреляционных схем

Рисунок

ВРЕМЕННОЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ ПО ПРОФИЛЮ 172 (ЮЖНЫЙ МАНГЫШЛАК)