К оглавлению

КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПОДСОАЕВОГО КОМПЛЕКСА В ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЕ

М.И. Рыскин, Т.С. Герасименко, И.И. Науменко (Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского)

Прикаспийская впадина продолжает оставаться крупнейшим нефтегазовым регионом европейской части России. По всему периметру впадины (за исключением северо-западного сегмента) выявлены значительные скопления УВ в подсолевом интервале разреза. Изучение геологического строения этого региона проводилось в основном сейсморазведкой МОГТ. Однако, как показывает практика работ, во внутренних районах Прикаспийской впадины интерпретация волновой картины допускает сосуществование различных моделей строения этой территории, созданных разными авторами в различные периоды ее изучения [2].

Трудности выявления здесь перспективных объектов обусловлены многими причинами, среди которых выделяется экранирующая роль соляно-купольного фактора. Его проявление сказывается в том, что влияние подсолевых факторов разреза в геофизических полях или существенно ослаблено, или искажено. Сейсмические прогнозы в таких условиях становятся неустойчивыми, проявляется эквивалентность построений. Повышение устойчивости достигается комплексированием методов, т.е. привлечением независимой информации об интересующих элементах разреза, содержащейся в различных геофизических полях, в том числе геопотенциальных.

Примером комплексного подхода к изучению строения сложных регионов является отработка общефедерального геофизического профиля Оренбург - Маныч в 2001-2003 гг., проложенного через глубокие скважины, в том числе в соляно-купольной части Саратовского Заволжья. Основные цели отработки региональных профилей состоят в изучении строения земной коры и верхней мантии, а также в том, чтобы наметить новые объекты поисков (участки, перспективные для постановки геолого-разведочных работ на нефть и газ). Для решения этих задач профиль отработан комплексом сейсморазведки МОГТ с электроразведкой ЗСБ и МТЗ, а на этапе интерпретации привлекались также результаты проведенных гравиметрических и аэромагнитных съемок масштабов 200 000 и отчасти 50 000. Такие данные в первую очередь применяются для целей районирования территории по особенностям геофизических полей, т.е. в конечном счете для тектонического районирования. Это позволяет создать целостное представление об определяющих чертах строения территории, выделить в ее пределах участки однотипной структуры, в которых в процессе геологического истолкования разнородных геофизических материалов можно опираться на аналогии. Однако в районах с развитой соляно-купольной тектоникой обычно применяемая схема районирования, особенно если нацеливать ее на изучение строения наиболее перспективного подсолевого интервала разреза, практически нерезультативна.

Здесь на первый план выдвигается проблема учета искажающего влияния соляно-купольного фактора и его преодоления, поскольку выяснилось, что построения, которые основаны на аномалиях Ад, не освобожденных от искажающего влияния гравиактивной соли, не надежны, а исключение этого влияния должно осуществляться не в профильном, а площадном варианте, т.е. опираться на решение прямой задачи гравиразведки в трехмерном пространстве (Рыскин М.И., Сокулина К.Б., Кучук Э.В. и др., 1999). Такое решение получено с использованием программы “Гравипласт”, разработанной О.В. Витвицким (РГУ нефти и газа, 2002), и в поле Δg введена геологическая редукция. Это редуцированное поле вкупе с магнитным и было использовано для районирования. Оно проведено с помощью методики суммирования аномалий Δg и ΔТ. Суммированию подвергаются карты Δg_ред и ΔТ после предварительной нормировки на значение стандарта каждого из этих полей соответственно. Суммирование является направленным: прямым или инверсным. Прямое нацелено на выделение общих источников аномалий Δg и ΔT (максимумов комплексного параметра первого рода - КП-1). Такими общими источниками являются выступы фундамента, поднятия в рельефе поверхности терригенного девона, т.е. плотные и относительно магнитные геологические тела, которые служат цоколем для возникновения и роста карбонатных органогенных построек (ископаемых рифов). В свою очередь, инверсное суммирование (вычитание) Δg и ΔТ ориентировано на выделение самих плотных и немагнитных рифогенных образований, которым отвечают максимумы КП-2 (II рода). Методология КП освещена в ряде публикаций (М.И. Рыскин, В.М. Лепилин, В.В. Романов) и защищена авторским свидетельством как “Способ геофизической разведки”

Результаты прогнозирования построек в карбонатной подсолевой толще по Саратовскому фрагменту трассы Оренбург - Маныч в виде карты комплексного гравимагнитного параметра КП-2 представлены на рис. 1 (М.И. Рыскин, К.Б. Сокулина, Д.А. Барулин).

Рассмотрение особенностей распределения аномалий КП-2 позволило выделить ряд максимумов предположительно карбонатной природы, расположенных параллельно бортовому уступу Прикаспийской впадины по линии регионального сейсмического профиля (максимумы 1-5). Наибольший интерес вызывает максимум КП на восточном окончании приведенного фрагмента регионального профиля (максимум 5), где по результатам сейсморазведочных работ, проведенных Саратовской геофизической экспедицией (О.П. Резепова) в 1998-1999 гг., было выявлено подсолевое поднятие (разрастание толщин карбонатных отложений в интервале от среднекаменноугольного отражающего горизонта П₂ до кровли верхнедевонских терригенных отложений - горизонт П₃).

В волновом поле регионального профиля это поднятие, расположенное под соляным куполом, выделяется достаточно уверенно (рис. 2, А). В первую очередь, это относится к западным краевым элементам подсолевых отражающих горизонтов (ПК-1800-4000), контролирующих склоновые области объекта. Менее предпочтительно выглядит динамика отражений на восточном крыле (ПК-17000-21000). Однако настораживает, что эти же склоновые области характеризуют рельеф кровли соли (горизонт I_р), и может возникнуть подозрение, что в последующих сейсмических построениях искажающее влияние соляно-купольного фактора в полной мере не преодолено. Поэтому обратимся к более тщательному рассмотрению информации геопотенциальных полей с привлечением результатов физико-геологического моделирования. На кривой Δg в области ПК-5-18 отчетливо выделяется положительная ундуляция, которая плохо сопоставляется со структурными поверхностями всех петрофизически контрастных толщ согласованной ФГМ, кроме карбонатных подсолевых, гипсометрический контур поднятия в рельефе которых конгруэнтен этой ундуляции (см. рис. 2, Б). Оценка гравитационного эффекта, который может вызвать карбонатная плотностная неоднородность, заключенная в интервале П₁-П₃, дает модели цифру, колеблющуюся возле значения 3*10^-5 м/с², что хорошо увязывается с амплитудой упомянутой ундуляции. Наконец, исключение подсолевого объекта из числа гравиактивных факторов ФГМ приводит к резкому опусканию (~ на 3,5*10^-5 м/с²) кривой Δg именно в контурах ундуляции, так что вопрос о ее геологической природе более не возникает (см. рис. 2, В). Тем самым, по результатам моделирования, выделение карбонатного объекта и в сейсмических построениях, и по данным геопотенциальных полей подтверждается уверенно - трудностей в согласовании сейсмогравиметрических данных здесь не было.

Задача устранения экранирующего соляно-купольного эффекта при прогнозировании подсолевой структуры в рамках комплексной интерпретации может быть решена как введением геологической редукции, так и с привлечением корреляционного метода разделения (КОМР) геофизических аномалий [4]. Его сущность состоит в выделении из прогнозирующего геопотенциального поля F (Δg или ΔТ) полезной остаточной составляющей F_ocт, максимально тесно коррелированной с изучаемой геологической характеристикой Н (глубиной залегания интересующей структурной поверхности, например кровли соли Н_с или подсолевого комплекса Н_подс). Причем такая тесная связь достигается исключением фоновой компоненты-помехи F_фон, апроксимируемой некоторым низкостепенным полиномом. Эталонные массивы H формируются с использованием структурных сейсморазведочных построений. В методе КОМР разработан ряд критериев оптимальности (геологической содержательности) корреляционного разделения, таких, например, как минимум дисперсии остаточной составляющей DF_ocТ или минимум коэффициента корреляции R фоновой компоненты с Н R (H_фон, H).

При использовании КОМР существуют два пути решения названной задачи. В первом соляно-купольное влияние выбирает на себя остаточная составляющая F_OCT. Тем самым подсолевой фактор выносится в фоновую компоненту F_фон которая подвергается дальнейшему исследованию. Второй путь предполагает осуществить напрямую корреляционное разделение Δg по эталону H_подс, в том числе с введением дополнительного параметра - глубины до кровли соли (Н_с), скорректировав тем самым главный фактор, мешающий выделению из поля Δg влияния подсолевой структуры, соляно- ляционного разделения, полученные с использованием программы КОМР (Витвицкий О.В., 2000), сведены в таблицу.

Видно, что при разделении прогнозирующего поля Δg на информативную полезную (остаточную) составляющую, связанную с изучаемой геологической границей Н_подс, и фоновую компоненту-помеху, не связанную с ней, прямой прогноз на Н_подс по КОМР не удается,так как происходит “подстраивание” фоновой компоненты под изучаемую геологическую границу Н. Подстраивание проявляется в сильном росте (с увеличением степени п) значений дисперсии F_ост и очень значительных (близких к 1) значениях коэффициентов корреляции R(Нподс, Fфон). Причина “подстраивания” обусловлена тем, что при такой постановке задачи не соблюдается основное теоретическое положение КОМР - фоновая компонента должна быть более низкочастотной, чем остаточная. В то же время разделение поля Δg по эталону Н_с, т.е. по кровле “высокочастотной” соли, оказалось весьма эффективным: процедура КОМР прошла оптимально и получена карта Δg_ост, хорошо отображающая пространственное расположение соляных куполов и мульд (рис. 3, А). Минимумы DΔg и R(H_C, F_фон) отмечены при степени фоновой компоненты n = 7. Логично предположить, что в фоновую компоненту “ушли” все факторы, некоррелированные с кровлей соли, в том числе подсолевые структуры в карбонатной толще, контролируемые поверхностью Hподс. На рис. 3, Б показана карта Δg_фон, по которой на месте выделенной сейсморазведкой структуры по горизонту П₂ фиксируется интенсивная аномалия Δg_фон. Отмечается высокая корреляция H_подс с Δg_фон (>0.7), т.е. связь становится более тесной, чем исходная связь Δg с солью. Это можно проинтерпретировать как косвенное подтверждение наличия выявленной структуры. В других районах Прикаспийской впадины (Астраханский свод), где аномалии Δg формируются сопоставимым влиянием соляно-купольного и подсолевого факторов (коэффициенты корреляции с Н_с и H_ПОдс доходят до 0,65 и 0,6 соответственно), удается оптимальным образом провести корреляционное разделение Δg по глубине залегания Н_подс и таким образом осуществить прямой прогноз структурного плана по горизонтам карбонатной подсолевой толщи.

Прогноз нефтегазоносности упомянутого поднятия по горизонту П₂ осуществлен по методике построения согласованной сейсмоэлектроразведочной ФГМ [3]. Для построения такой ФГМ необходимо отработать сейсмический профиль также электроразведкой ЗСБ или МТЗ, в результате чего строятся сейсмоэлектроразведочные временные разрезы (СЭВРы). Причем здесь открываются принципиально иные возможности в отношении дифференциации подсолевого разреза по литологической и флюидальной составляющей, учитывая особую “одаренность” (по О.К. Кондратьеву, [1]) электроразведки в этом плане.

Анализ комплексных сейсмоэлектроразведочных показывает, что при отсутствии в разрезе залежи УВ графики сопротивления R и интервальной скорости V_инт, рассчитанные для единых стратиграфически увязанных сейсмогеоэлектрических комплексов, ведут себя синхронно, реагируя только на литофациальную изменчивость отложений. Над продуктивными интервалами разреза отмечается инверсия графиков R и V_инт, а именно: уменьшение значений интервальных скоростей, обусловленное разуплотнением пород (улучшением их коллекторских свойств), и резкое увеличение значений кажущегося продольного сопротивления, связанного с присутствием в разрезе флюида с бесконечно высоким сопротивлением (нефти или газа).

Это обстоятельство положено в основу способа, позволяющего учесть и в дальнейшем вычесть из наблюденных значений продольного сопротивления его “литологическую” составляющую, связанную прямо пропорционально со скоростью, и изучать ту его часть, которая характеризует тип флюидонасыщения и оценивается комплексным сейсмоэлектроразведочным параметром. Положительные значения комплексного сейсмоэлектроразведочного параметра, превышающие фоновые в 2-5 раз, считаются аномальными и свидетельствуют о возможном присутствии в разрезе высокоомного флюида (УВ). Совместное рассмотрение схем распределения комплексного параметра и волновой картины временного сейсмического разреза позволяет не только выявить зоны, перспективные для обнаружения залежи УВ, но и дать прогноз типа предполагаемой ловушки [2].

Примером такого комплексирования могут служить сейсмоэлектроразведочные профили, отработанные на территории Алтатинско-Никольской приподнятой зоны, в частности профиль 5э (рис. 4). По приведенному сейсмоэлектроразведочному временному разрезу, полученному в условиях соляно-купольной тектоники, видно, что сейсмический материал не везде позволяет уверенно коррелировать и непрерывно прослеживать отражающие подсолевые горизонты, а особенности распределения продольного электрического сопротивления помогают более обоснованно трассировать границы, намечаемые сейсморазведкой. Кроме того, хорошо видна дифференциация разреза (восстанавливаемая по вертикальной изменчивости интервальных сопротивлений), легко соотносимая с преимущественно терригенным или, напротив, карбонатным составом подсолевых структурно-вещественных комплексов. По совокупности сейсмогеоэлектрических признаков в пределах названной территории было выделено несколько перспективных объектов, расположенных вдоль трассы регионального профиля Оренбург - Маныч. В среднекаменноугольном интервале разреза профиля 5э (на пересечении с профилем Оренбург - Маныч) отмечена аномалия комплексного сейсмоэлектроразведочного параметра, которая приходится как раз на упомянутое поднятие по горизонту П₂. Другая такая аномалия находится вблизи скв. 2-Южно-Алтатинская

Таким образом, можно утверждать, что по комплексу данных всех основных методов нефтегазовой геофизики рассмотренный объект попрофилю Оренбург - Маныч является весьма перспективным. Размеры этого объекта 10x4 км², амплитуда превышает 200 м, абсолютная отметка свода структуры -6200 м.

Проведенные исследования свидетельствует о расширении возможности геофизической разведки, основанной на комплексировании традиционной сейсморазведки с грави- и электроразведкой. Полученные результаты в виде карт КОМР, комплексного гравимагнитного параметра и аномалий сейсмоэлектроразведочного комплексного параметра позволяют наметить приоритетные направления поисков возможных нефтегазоперспективных объектов. Существенным элементом надежного комплексирования являются учет и преодоление экранирующего влияния подсолевого интервала разреза соляно-купольного фактора, что достигается привлечением гравиметрических данных. Сочетание детерминистского подхода к комплексной интерпретации (геологическое редуцирование, физико-геологическое моделирование) с вероятностно-статистическим подходом (корреляционное разделение аномалий) в единой непротиворечивой модели интерпретации позволяют эффективно решить поставленную задачу.

Литература

1. Кондратьев О.К. Физические возможности и ограничения разведочных методов нефтяной геофизики // Геофизика. - 1997. - № 3.

2. Писаренко Ю.А. Критический анализ депрессионной и инверсионной моделей Прикаспийской впадины / Ю.А. Писаренко, В.Н. Кривонос. - Саратов: НВ НИИГГ.

3. Смилевец Н.П. Способ геофизической разведки при поисках нефтегазовых месторождений: Патент на изобретение № 2154847 РФ / Н.П. Смилевец, И.П.Соколова. - М., 20 августа 2000.

4. Шрайбман В.И. Корреляционные методы преобразования и интерпретации геофизических аномалий / В.И. Шрайбман, М.С. Жданов, О.В. Витвицкий. - М.: Недра, 1977.

© М.И. Рыскин, Т.С. Герасименко, И.И. Науменко, 2008

Abstract

The Pre-Caspian depression is still the largest oil and gas region of European part of Russia. Within the entire perimeter of depression (except for north-western segment), significant HC accumulations in subsalt interval of the section were found. The study of geological structure of this region was mainly carried out by CDP survey. However, in internal areas of Pre-Caspian depression, wave interrelation permits coexistence of different structure models of this territory constructed by other authors in different periods of its study.

Difficulties of revealing promising objects are explained by numerous reasons among which is the screening role of salt-dome factor. Its manifestation shows that the effect of subsalt factors on geophysical field of the section is much weakened or deteriorated. Seismic prognosis under such conditions becomes unstable. Improving stability is attained by integration of methods, i.e. by attracting of independent information about elements of section contained in different geophysical fields, including geopotential ones. As an example of complex approach to study a complicated regional structure can be the processing of federal geophysical profile Orenburg- Manich in 2001-2003 through deep wells including salt-domed part of Saratov Zavoljie. Carried out investigations demonstrate additional possibilities of geophysical survey based on integration of traditional seismic exploration with gravity and electric prospecting. Obtained results as maps of complex gravimetric parameter and anomalies of seismo-electric prospecting complex parameter make possible to outline priority trends of exploration for potential oil and gas objects. Combination of deterministic approach to integrated interpretation with probabilistic-statistical approach (correlational dividing of anomalies) in unified consistent interpretation model allows to solve this task efficiently.

Таблица Оценка оптимальности корреляционного разделения поля Δg

Номер (степень многочлена)	Дисперсии, D, n• 10^-10 м/с^2
	Задачи
	Δg-Hlp		Δg-НП2		Δg-НП2-Hlр
0	28,4		28,4		28,4
1	29,5		942,0		121,5
2	28,0		2975,0		342,0
3	25,0		64770,0		2645,0
4	21,0		1323000,0		21280,0
5	17,5		36240,0		609800,0
6	12,5		236300,0		20060,0
7	11,0		44350,0		44050,0
8	15,0		23710,0		21580,0
9	18,5		46490,0		22230,0
Корреляции R(F,H)
	Fост	Fфон	Fост	Fфон	Fост	Fфон
0	-0,716		0,145		0,47
1	-0,770	0,19	0,820	-0,80	0,84	0,80
2	-0,810	0,18	0,900	-0,89	0,91	0,89
3	-0,820	0,11	0,950	-0,95	0,95	0,95
4	-0,830	0,25	0,970	-0,97	0,97	0,97
5	-0,850	0,10	-0,980	0,98	0,98	0,98
6	-0,860	0,24	-0,990	0,99	0,99	0,99
7	-0,880	0,01	-0,990	-0,99	0,99	0,99
8	-0,890	0,10	-0,990	-0,99	0,99	0,99

Рис. 1. КАРТА КОМПЛЕКСНОГО ГРАВИМАГНИТНОГО ПАРАМЕТРА, ПОСТРОЕННАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛЯ Δg, РЕДУЦИРОВАННОГО ЗА ВЛИЯНИЕ СОЛЯНО-КУПОЛЬНОГО ФАКТОРА

1 - скважины, 2 - максимумы КП

Рис. 2. РАЗРЕЗ ПО ПРОФИЛЮ 04901-16

А - временной разрез, Б - согласованная плотностная ФГМ, В - гравиэффект с исключением подсолевого объекта; кривая Δg: 1 - наблюденная, 2- расчетная

Рис. 3. РАЗДЕЛЕНИЕ ПОЛЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ КОРРЕЛЯЦИОННЫМ МЕТОДОМ

Карты: А - оптимальной остаточной составляющей, Б- фоновой компоненты (степень полинома n= 7, S(Δg_ocт) = 3,3 • 10^-5 м/с², в качестве Н заданы глубины по кровле соли); 1 - изолинии Δg; 2- участок аномального значения комплексного сейсмо-электроразвелочного параметра; 3 - участок аномального профиля Оренбург - Маныч; 4 - скважины

Рис. 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОДСОЛЕВОГО КОМПЛЕКСА ОТЛОЖЕНИЙ ПО ДАННЫМ МТЗ (профиль 5э, Алтатинско-Никольская зона)