Модель геодинамической активизации осадочного чехла и фундамента

Рис. 4.1. Максимальные скорости погружения областей осадконакопления Восточно-Европейской платформы по периодам (1), эпохам (2) и векам (3), т.е. порядки колебательных движений (по Сычевой-Михайловой А.М., 1981 г.).

Рис. 4.2. Цикличность геодинамических процессов

по Данненбергу.
Необходимо подчеркнуть общий блоковый характер реакции любого стратиграфического интервала осадочного чехла, и его самого, на изменение внешних силовых нагрузок со стороны первично активной среды – фундамента. Предположим, что реально измеренные смещения дневной поверхности в пределах осадочных бассейнов составляют не менее 1 м в 100 лет. Аналитические и экспериментальные инструменты анализа (прямые и косвенные) гарантируют выявление смещений стратиграфических границ и их напряженного состояния с разрешением около 3-6 м по вертикали и 100–300 м по горизонтали. Тогда можно обнаружить некоторую блоковую реакцию осадочного чехла в пределах области пространства с горизонтальным размером не менее 2-3 км. Учитывая, что реакция среды с дискретной структурой по известным нам данным имеет пространственные параметры вертикально движущихся блоков в пропорции L=2H (где H - мощность блока, а L – его горизонтальный размер), то можно выявить современную геодинамику осадочного чехла в пределах всей его мощности. Другими словами, при мощности чехла порядка 3 км, можно уверенно обнаружить движения блоков с минимальными поперечными размерами 5-6 км. При этом процесс движения в этих блоках мог происходить непрерывно и с одним знаком в течение последних 1000 лет (один полупериод гармонического движения).

Приведенные соображения положены в основу методики интерпретации геолого-геофизических данных, собранных в информационно-аналитическом ГИП, созданным автором, в результате данной магистерской диссертации. Методика формирования ГИП была изложена выше, теперь проведем анализ получившимся результатам.

Общая теория современных геодинамических процессов, в конечном счете, приводит к блоковому принципу медленных (пликативных) вертикальных перемещений горных масс, имеющих дискретную структуру. При этом особенностью реакции вышележащей толщи с дискретной структурой на движение нижележащей толщи является общий принцип организации критической массы (блока), способной без разрушения компенсировать изменение энергетического баланса. Амплитуда перемещений блоков может быть незначительна, но если предполагать длительную историю высокочастотных движений, то следует ожидать согласованную геометрию всех стратиграфических границ внутри каждого блока. Следовательно, по морфологическим признакам можно обнаружить контактные области блоков, которые претерпели наибольшие изменения разрывного, или квазипликативного характера по вертикальным направлениям контактных плоскостей.

4.2. Блоковые структуры осадочного чехла и фундамента РТ по кинематическим и динамическим параметрам

На рисунках 4.3 – 4.5 приведена цифровая модель рельефа дневной поверхности по данным съемки масштаба 1:200 000. Рисунок 4.3 (скачать, jpg 308 kb) иллюстрирует исходную модель и ее модификации по радиусам усреднения 15 и 30 км. Поскольку сетка региональных сейсмических профилей как основной источник информации о геодинамики и плотность скважин разведочного бурения имеют более мелкий масштаб, то в целом речь идет о возможности выделения схемы блоковой геодинамики на уровне размеров блоков не менее 40-50 км. Следовательно, все исходные параметры должны быть выровнены на один масштабный уровень. Здесь показаны возможные варианты такого выравнивания. Как видно, наиболее оптимальным радиусом осреднения является база в 30 км. На рисунках 4.4 (скачать, jpg 328 kb) и 4.5 (скачать, jpg 290 kb) показаны результаты анализа вариантов рельефа с базами 15 и 30 км. Устойчивая и регулярная схема блоков, проявленная на дневной поверхности, наблюдается на экспозиции максимального градиента. Блоковая сетка с размером блока порядка 80–100 км выглядит вполне закономерным образом. В самом деле, мощность литосферы в пределах РТ примерно соответствует этой величине (по данным профиля «Гранит» и др. источников). Следовательно, фиксируемые блоки являются блоками «литосферного» уровня.

Далее, проведем аналогичный анализ по всем стратиграфическим горизонтам, построенных на основе базы данных скважин разведочного бурения (боле 5000 скважин). На рисунках 4.6 (скачать, jpg 275 kb), 4.7 (скачать, jpg 282 kb), 4.8 (скачать, jpg 268 kb) и 4.9 (скачать, jpg 255 kb) приведены результаты анализа стратиграфических горизонтов фундамента, девона, карбона и верея. С некоторыми вариациями и степенью контраста просматривается геометрия той же блоковой структуры, вполне вписывающейся в хорошо известные тектонические схемы. Так, например, везде устойчиво прослеживается линия с идентификатором КК, которая точно совпадает с Камско-Кинельской системой разломов, а линия D близка к границе Казанского авлакогена. Наиболее четко блоковая сетка обнаруживается по поверхности верея (рис. 4.9), что вполне объяснимо с общих позиций геодинамики. В самом деле, разгрузка напряжений происходит вблизи дневной поверхности и именно здесь современные процессы движений непрерывно и устойчиво «обновляют» циклическим образом одну и ту же схему блоковой динамики на такой зеркальной поверхности как верейский горизонт. Именно эта поверхность может быть принята за маркер для мониторинга современного напряженного состояния сейсмическими методами.

На рисунке 4.10 (скачать, jpg 300 kb) показан результат анализа интегрального кинематического параметра, полученного как центрированная сумма отклонений по поверхностям реперных горизонтам фундамента, девона, карбона, верея и дневной поверхности. С большой степенью вероятности следует считать, что само значение параметра связано с накопленной амплитудой движений и хорошо отображает контур активного блока, а аномальные значения его градиента – с вертикальными зонами разрушения. Как видно на экспозиции максимального градиента этого параметра обсуждаемая схема блоков стабилизирована и контрастна. Все контактные области блоковой схемы имеют примерно одинаковую ширину порядка 15–20 км.

На полученной карте отображено как минимум три основных спектральных компоненты тектонических движений в постверейский период:

• 
  очень слабые низкочастотные (длинопериодные) движения,
  
• 
  средне частотные более интенсивные движения,
  
• 
  высокочастотные интенсивные движения.
  

Проверим эту схему анализом гравитационного поля. На рисунках 4.11 (скачать, jpg 316 kb) и 4.12 (скачать, jpg 330 kb) приведены результаты анализа для варианта исходного поля и для поля с осреднением по радиусу 15 км. На карте экспозиции поля с радиусом осреднения 15 км точным образом определяется та же блоковая структура, что и на рисунке 4.10. Экспозиция градиента этого поля иллюстрирует более детальную структуру блоковой схемы, на которой просматриваются блоки младшего иерархического уровня, вписывающиеся в обсуждаемую схему литосферного уровня. Следует заметить, что на карте максимального градиента исходного поля без усреднения (рис. 4.11) видны кольцевые образования, которые точно соответствуют узлам литосферных блоков - вполне объяснимый механизм образования таких структур.

Наконец, выполним анализ карт относительных оценок аномальных давлений найденных ДФМ–технологией. На рисунках 4.13 (скачать, jpg 310 kb) и 4.14 (скачать, jpg 293 kb) показаны результаты анализа этих карт для чехла и фундамента. Кроме выявления точной схемы блоковой динамики, собственно полученное поле аномальных давлений дает возможность оценить динамический момент блоков, составляющих всю схему. На рисунке 4.14 видно, что активные контактные области в восточной части территории с аномально низкими давлениями близко соответствуют основным зонам нефтенасыщенности, а узел пересечения двух ортогональных юго–восточных контактных областей совпадает с положением Ромашкинско–Елховской зоны.

Таким образом, впервые для всей территории республики Татарстан реализован прогноз схемы современной блоковой динамики основанный на интегрированном анализе цифровой картографической базы данных достаточно высокого качества. Объективность и точность прогноза обеспечена независимым анализом трех принципиально различных наборов физических параметров, каждый из которых, в свою очередь, является продуктом оценки самых достоверных методов – бурения, сейсморазведки и гравиразведки.

4.3. Модель блоковой динамики осадочного чехла и фундамента РТ

По результатам анализа представляется возможность построить карту современных геодинамических процессов в системе «осадочный чехол-фундамент» по следующему алгоритму:

• 
  фактурой для построения осей контактных областей блоков земной коры, сформированных всей ее историей, примем оверлей экспозиций карт гравитационного поля и интегрального кинематического параметра,
  
• 
  современное геодинамическое состояние блоковой схемы представим картой оценок аномальных давлений фундамента по сейсмическим данным, которую наложим поверх предыдущего оверлея.
  

В соответствии с принятой идеологией построена модель параметров накопленных и мгновенных динамических процессов в границах РТ (рис. 4.15 (скачать, jpg 275 kb)). Построенная модель отражает два важнейших параметра среды: геометрию блоковой структуры и степень относительной активности выделенных блоков. Обнаруживаются объективно связанные две системы блоковой конструкции, одна из которых определяет зоны разрушений, исторически сложившиеся в периоды формирования и геодинамического развития осадочного чехла, вторая - отражает современный процесс блоковой динамики.

Очевидное следствие из сопоставления этих блоковых систем формулируется следующим образом: пересечение (совпадение) накопленных и мгновенных движений формирует высокопроницаемую зону, которая сообщается с глубокими интервалами фундамента и тем самым обеспечивает поддержку необходимых генерационных и миграционных режимов формирования и переформирования месторождений нефти. Подтверждением сказанному служит уникальный узел совпадения контрастных зон накопленных процессов и зон действующих аномальных давлений в области Ромашкинского месторождения. Следовательно, можно предположить, что и все остальные узлы выводят на формирование стратегии детальной разведки (например, район Мелекесской впадины имеет вполне перспективную схему наложения динамических процессов в конкретном районе).

Данная схема позволяет приступить к процессу динамико-флюидного моделирования как для всей схемы блоковой динамики в целом, так и в более крупных масштабах для отдельных фрагментов территории, где плотность фактических данных выше. А, развивая созданную модель на уровень масштабов 1:100 000 можно выйти на прогноз новых ресурсов.
Из приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведения исследовательской работы была построена схема современной геодинамики осадочного бассейна на территорию республики Татарстан. Построенная схема отражает два важнейших параметра среды: геометрию блоковой структуры и степень относительной активности выделенных блоков.

Анализ этой схемы свидетельствует о распределении флюидного потока и местоположения зон стечения флюида. Очевидно, что самая контрастная зона разрушения находится в поле аномальных флюидных потоков и именно поэтому обладает наибольшей продуктивностью. Зоны разрушения в поле нормальных давлений мало продуктивны. Здесь так же очевидна связь нефтенасыщения осадочных комплексов с наложением параметров современной и накопленной блоковой динамики. Подтверждением этому служит уникальный узел совпадения контрастных зон накопленных процессов и зон действующих аномальных давлений в области Ромашкинского месторождения.

Данная схема позволяет приступить к процессу динамико-флюидного моделирования как для всей схемы блоковой динамики в целом, так и в более крупных масштабах для отдельных фрагментов территории, где плотность фактических данных выше. А, развивая созданную модель на уровень масштабов 1:100 000 можно выйти на прогноз новых ресурсов. Анализ перспектив развития и поддержка процессов разработки нефтяной ресурсной базы РТ с учетом высказанных соображений может быть ориентирован на два приоритетных направления:

• 
  разработка моделей геодинамических и флюидодинамических параметров на уровне масштаба 1:100 000 в пределах выявленных перспективных районов по региональной модели с малой плотностью сети разведочного бурения,
  
• 
  планомерная деятельность по реконструкции флюидодинамических моделей в пределах лицензионных участков нефтяных кампаний.
  

Построение производных карт (карты структурных горизонтов и их производные), их анализ и, как результат, создание схемы современной геодинамики стало возможным с применением ГИС настольного картографирования, имеющих функции анализа и удобный дружественный интерфейс. Динамичность и быстрота операций, возможность пополнения информацией, ее обобщения, обработки и систематизации, а также высокая производительность дают преимущество использования компьютерных технологий в геологических и геофизических областях. Представленный в работе геоинформационный пакет удобен в применении широкому кругу пользователей благодаря дружественному интерфейсу и оперативному доступу к информации.

Данный пакет успешно используется ОАО «ТАТНЕФТЕГЕОФИЗИКА» и ведутся работы по пополнению пакета. Полученные результаты были использованы при написании отчета в конце 2003 г. [17].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Богданова С.В. Земная кора Русской плиты в раннем докембрии. Труды ГИН АН СССР 1986 г. 224с.
   
2. 
   Боронин В.П., Степанов В.П., Гольштейн Б.Л. Геофизическое изучение кристаллического фундамента. Изд. Казанского Университета 1996 г. 200 с.
   
3. 
   Войтович Е.Д., Гатиятуллин Н.С. Тектоника Татарстана. Изд. КГУ. Казань 1998 г. 140 с.
   
4. 
   Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н., Цветков В.Я.. Геоинформатика. Изд. МАКС Пресс. Москва 2001 г. 349 с.
   
5. 
   Королев Ю.К. Общая геоинформатика. Часть I. Теоретическая геоинформатика. Выпуск I. Изд. ООО СП «Дата+». Москва 1998 г. 118 с.
   
6. 
   Королев Ю.К. Статьи, лекции, доклады по проблемам геоинформатики. Изд. «Дата+». Москва 2000 г. 127 с.
   
7. 
   Кормильцев В.В., Писецкий В.Б., Ратушняк А.Н. Течение Дарси в деформируемом поровом пространстве. Деп. ВИНИТИ № 15-В00. Екатеринбург 2000 г. 12 с.
   
8. 
   Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. Под ред. доктора тех. наук Лисицкого Д.В. Изд. «Картогеоцентр» - «Геодезиздат». Москва 1993 г. 211 с.
   
9. 
   Кристаллический фундамент Татарстана и проблемы его нефтегазоносности. Под редакцией Муслимова Р.Х., Лапинской Т.А. Изд. «Дента». Казань 1996 г. 487 с.
   
10. 
    Лапинская Т.А., Богданова С.В. Основные черты геологического строения и главнейшие метаморфические и магматические комплексы докембрийского фундамента Волго-Уральской нефтегазоносной области. Геология, петрология кристаллических образований Восточно-Европейской платформы. Изд. Недра. Москва 1976 г. 106 с.
    
11. 
    Лапинская Т.А., Попова Л.П., Постников А.В., Яковлев Д.О. Отражение структурно-вещественной неоднородности фундамента в строении осадочного чехла Южно-Татарского свода. Геология нефти и газа. 1989 г. 27 с.
    
12. 
    Лурье И.К. Геоинформатика. Учебные геоинформационные системы: Учебно-методическое пособие. Изд. Московского ун-та. Москва 1997 г. 114 с.
    
13. 
    Майкл Н. ДеМерс. Географические информационные системы. Основы. Изд. Дата+. Москва 1999 г. 490 с.
    
14. 
    Отчет «Комплексные геолого-геофизические, геохимические и промысловые исследования процесса формирования и переформирования крупных нефтяных месторождений Татарстана». ТГРУ, ОАО «Татнефть». Казань 2001 г.
    
15. 
    Петров В.Н.. Информационные системы. Изд. дом «Питер». Санкт-Петербург 2002 г. 687 с.
    
16. 
    Писецкий В.Б. Дислокационно-флюидная модель (ДФМ) осадочного бассейна. Изд. ВУЗ, Горный журнал №5. 1994 г. 21 с.
    
17. 
    Писецкий В.Б., Милашин В.А. Отчет «Динамико-флюидное моделирование процесса формирования и переформирования нефтяных месторождений с целью оценки перспектив нефтегазоносных западных районов Татарстана». Геопетроцентр. Москва 2003 г.
    
18. 
    Писецкий В.Б., Федоров Ю.Н. Динамико-флюидный метод прогноза и анализа месторождений нефти и газа по сейсмическим данным. Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО, под ред. Шпильман В.И. и др. Ханты-Мансийск 1998 г.
    
19. 
    Писецкий В.Б., Федоров Ю.Н., Кормильцев В.В., Патрушев Ю.В., Воронин А.М., Самсонов В.И. Концепция, методика и технология прогноза флюидодинамических параметров нефтяных резервуаров по сейсмическим данным. Copiright, Гео Дэйта Консалтинг 2001 г.
    
20. 
    Постникова А.В. Раннепротерозойские метаморфические комплексы фундамента Восточной части Русской плиты. Фундамент и промежуточный комплекс древних и молодых платформ СССР. Труды МИНХ и ГП им. И.М.Губкина. Москва 1982 г. 36 с.
    
21. 
    Соколов Б.А., Абля Э.А. Флюидодинамическая модель нефтегазообразования. Изд. Геос. Москва 1999 г. 76 с.
    
22. 
    Хасанов Р.Р., Изотов В.Г. Рудная минерализация и стадийность ее формирования в связи с геологическим развитием кристаллического фундамента Татарского свода. Перспективы нефтегазоносности кристаллического фундамента на территории Татарстана и Волго-Камского района. Изд. Новое знание. Казань 1998 г. 95 с.
    
23. 
    Шилина Е.В. Геоинформационные технологии в оценке нефтеперспективности теории республики Татарстан. Известия Уральской государственной горно-геологической академии. Специальный выпуск, материалы Уральской горнопромышленной декады. Екатеринбург 2004 г (в печати).
    
24. 
    Шилина Е.В. Применение ГИС-технологий при создании карты современной флюидо-геодинамики осадочного чехла республики Татарстан. Пятая Уральская молодежная научная школа по геофизике. Екатеринбург 2004 г., 179 с.
    
25. 
    Pisetski V. Method for seismic data interpretation targeted at discovery of oil and gas pools. U.S. Patent, 08/909, 454, 1997.
    
26. 
    Pisetski V. Method for Determining the Presence of Fluids in a Subterranean Formation, Application for utility patent, U.S. Patent and Trademark Office, EMO 57274744, 1997.
    
27. 
    Pisetski V. The dynamic fluid method. Extracting stress data from the seismic signal adds a new dimension to our search. The Leading Edge, 1999. SEG, USA.
    
28. 
    http://ecology.e-kazan.ru
    
29. 
    http://info.tatcenter.ru/map/
    
30. 
    http://www.tatneft.ru
    
31. 
    http://tatar.ru
    

жүктеу/скачать 0.89 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: