Идея модельности и идея комплексирования.

Идея модельности, т.е. идея решения обратных задач на основе перебора решений вполне конкретных прямых, сводящихся к оценке параметров геофизической аномалии по заданному в виде модели распределению источников,- центральная идея геофизики, определившая на многие годы все основные перспективы развития ее методов и ее практические успехи. Поэтому в центре проблемы поиска месторождений углеводородного сырья в изменившихся, весьма сложных, геологических условиях, упоминавшихся в гл.1, находится задача построения адекватных ФГМ нефтегазоперспективных объектов: выбор и обоснование приоритетных геологических, или структурно-вещественных, моделей (СВМ), их оптимальная петрофизическая параметризация, т.е. синтез соответствующих петрофизических моделей (ПФМ) и, наконец, расчет самих физико-геоогических моделей (ФГМ) объектов поиска нефти и газа, отражающих закономерности распределения в геологическом пространстве аномальных геофизических полей, обусловленных геометрией источников, их взаимным расположением и петрофизическими свойствами.

Модельный подход позволяет снять проблему существования решения обратной задачи: можно всегда подобрать такое распределение источников, которое способно описать любые флуктуации, любые особенности распределения аномального геофизического поля. Однако при решении обратной задачи в однометодном варианте со всей остротой встает вопрос о поиске единственно верного варианта этого решения - проблема единственности, наиболее значимая в практике интерпретации геопотенциальных полей. К примеру, известно, что Δg (гравитационное поле) над объектом сферической формы таково, как если бы вся его эффективная масса была сосредоточена в центре тела, т.е. множество источников-шаров с одинаковой массой М_изб и местоположением (Х₀,Z₀) центра, но имеющих разные размеры (радиусы) и, следовательно, разную глубину залегания сферической поверхности создают в поле Δg одинаковые по размерам и форме (тождественные) аномалии (рис. 2.1). Это явление именуется теоретической эквивалент­ностью.

 

 

Следствием такой эквивалентности является то обстоятельство, что интерпретируя поле Δg можно найти только Мизб и Z0, или, иными словами, получить решение обратной задачи в виде бесконечного множества шаров разного радиуса Ri и различной плотности σi, но с одинаковой избыточной массой и местоположением центра. Если, скажем, проведя гравиметрические наблюдения получим симметричную кривую с максимумом Δgmax, можно этот максимум представить интегралом

Δg_max=G

где G – гравитационная постоянная, r- глубина центра массы, V- объем шара.

Для однородного шара это выражение можно переписать так:

Δg_max=G(М_изб/r²)=G[V(σ₁- σ₀)/r²]/

Поскольку V=4/3 πR³, то для нахождения R, а затем и глубины залегания h=r-R- верхней кромки, т.е. глубины вскрытия поверхности аномалиеобразующего тела, аппроксимируемого шаром (это может быть и антиклинальная изометричная в плане нефтегазоносная структура, или изометричный соляной купол, или гнездообразная залежь полиметаллических руд и пр.), понадобится узнать σ_изб= σ₁- σ₀ (плотностную характеристику разреза), т.к.

М_изб=V · σ_изб=V(σ₁- σ₀).

К сожалению по гравиметрическим наблюдениям на дневной поверхности таких данных получить нельзя, т.е. нельзя по данным одной только гравиразведки довести решение геологической задачи до конца – прийти к единственному правильному варианту без привлечения внешней, дополнительной информации. Однако, если дополнить кривую Δg кривой ВЭЗ (вертикальных электрических зондирований), получаемой в результате проведения работ методом сопротивлений на постоянном токе, желанный вариант будет получен: границы раздела аномалиеобразующего источника (верхняя кромка) будет отмечена перегибом кривой ВЭЗ, фиксирующим скачок сопротивления. *

Тем самым, из упомянутого бесконечного семейства шаров будет извлечен единственный, отвечающий реальности. Разумеется, произойдет это только в том случае, если рудное тело характеризуется и повышенной (или пониженной) плотностью, и иным сопротивлением, чем у вмещающих пород. Такое соответствие, или даже родство физических свойств, на самом деле совсем не случайно, а напротив закономерно, т.к. отличаясь от окружающих пород своим минералогическим составом и строением, имея иные вещественно-структурные параметры, рудное тело будет иметь и другие значения плотности, электрического сопротивления, магнитной восприимчивости, скорости распространения упругих волн, то есть другие физические свойства. Рудное тело тем самым становится источником аномалий в распределении различных физических полей: силы тяжести, магнитного, электрических и прочих. Все это подводит нас к осознанию возможности и необходимости комплексирования различных геофизических методов для получения однозначных решений геологических задач, или, по крайней мере, сужения пределов их неоднозначности.

Комплексирование можно назвать второй центральной идеей разведочной геофизики, которая сложилась именно как совокупность методов, основанных на анализе косвенной по своей природе, но разносторонней информации об объектах поиска. Очевидно, что в сложных геологических ситуациях и при решении таких сложных геологических задач как прогнозирование разреза или прямые поиски, когда полезные аномальные эффекты сопоставимы по величине с уровнем помех, комплексирование является, по существу, единственным надежным поисковым инструментом. В плане практической интерпретации косвенных геофизических данных комплексирование приводит к необходимости рассмотрения комплексных многопараметровых моделей, но при этом геологически непротиворечивых. Такие модели называют согласованными.

 

 

Согласованные ФГМ.

Под согласованностью понимают единство геологической трактовки результатов различных геофизических методов, основанное на родстве физических параметров [2]. Иными словами, согласованная ФГМ – это такое (единственное) распределение источников с определенной геометрией и петрофизическими свойствами, которое одновременно удовлетворяет особенностям распределения всех наблюдаемых аномальных геофизических полей, объясняет все элементы их структуры. При этом приходится иметь ввиду, что природа геофизических полей и характер моделей, объясняющих эти поля, могут быть изначально противоречивы, а, следовательно, процесс согласования зачастую весьма затруднен.

Противоречивость эта коренится в том, что аномалии интегральных по своей природе геопотенциальных полей Δg и ΔТ обусловлены влиянием всей массы геологического тела-источника (неоднородности), а если таких неоднородностей несколько, то их влияние складывается и роль каждого в получившейся сумме пропорциональна массе и обратно пропорциональна квадрату расстояния от ее центра (тяжести) до поверхности наблюдения; в то же время волновое поле, регистрируемое на сейсмических записях, представлено отдельными “квантами” информации- в виде регулярных пакетов колебаний, связанных с границами раздела геологических напластований, на которых происходит отражение и преломление возбуждаемых вблизи поверхности наблюдений упругих волн. И, несмотря на то, что в тонкослоистых геологических средах в формировании волнового поля большую роль играет интерференция (наложение) колебаний от кровли и подошвы пластов, толщина которых соизмерима с длиной волны, несмотря на присутствие в сейсмозаписях помех, не связанных с геологической средой (микросейм) и на различные иные искажающие факторы сейсмическая информация по своей природе дифференциальна: каждая граница раздела прослеживается в виде отдельного горизонта на временном разрезе. Принципиальные различия в характере гравимагнитной и сейсмической информации хорошо заметны по композиции показанной на рис. 2.2.

В волновом поле (рис.2.2) нетрудно увидеть более или менее адекватное отображение элементов разреза, построенного по скважинным данным: соляного купола (по характерному прозрачному рисунку записи в крайней правой части профиля); слоистой надсолевой части разреза; нижнепермской (артинской) надстройки, венчающей палеозойский разрез Карачаганакского объекта (по четким сейсмическим клиноформам по ее краям слева – скв. 29-20 и справа – скв.103-28) и пр.

Совсем иная картина отображается в магнитном и гравитационном полях: значения ΔТ снижаются от –80 до –120 нтл с переменной скоростью спада; максимальные значения его градиента отмечаются на северо-западном окончании профиля, в то время как на юго-восточной части кривой ΔТ (на участке от скв.103 до скв. 28) градиент близок к нулю. Кривая Δg на северо-западе также выявляет уменьшение значений поля от 45 мГал до отметки 42 мГал, затем кривая выполаживается, а в области, пространственно отвечающей упоминавшейся нижнепермской надстройке (от скв.9 до скв.28), фиксируется максимум ≈ 1,5 мГал. В районе соляного купола наблюдается резкий спад значений силы тяжести более чем на 10 мГал. Такая интегральная плавная картина образована совокупным влиянием всех неоднородностей весьма сложного разреза, воспроизведенного на рис.2.2. Степень дифференцированности рельефа кривых Δg и ΔТ тем выше, чем круче углы наклона поверхностей раздела пород, отличающихся по своей плотности и намагниченности: гравимагнитные аномалии не возникают при горизонтальном залегании границ геологических напластований (плотностных и магнитоактивных). Отсюда следует, что наибольший эффект от применения грави- и магниторазведки достигается при исследовании вертикально-блоковых моделей разреза.

Напротив, сейсморазведка имеет ограничения по углу наклона отражающих границ (10º - 15º) и при большой его величине волна от такой границы может вообще не выйти к дневной поверхности: применение сейсморазведки наиболее эффективно при исследовании горизонтально слоистых толщ.

Промежуточное положение занимает электроразведка. Кривые электрозондирований фиксируют своими максимумами и минимумами пласты (или пачки пластов) высокого и низкого сопротивления, т.е. выявляют дифференциацию разреза, но не по плоскостям-границам раздела как сейсморазведка, а по более (на глубине) или менее (вблизи дневной поверхности) значительным его интервалам. Таким образом, максимальную степень упомянутой дифференциации разреза, вплоть до выделения тонкослоистых пачек, дает информация сейсмических разрезов. Дополненная информацией кривых электрозондирований, отражающих смену в разрезе проводящих (преимущественно терригенных) и непроводящих (преимущественно карбонатных и галогенных) толщ она становится содержательной как в структурном, так и в литологическом отношении, позволяя решать сложные задачи прогнозирования геологического разреза (ПГР) и даже прямых поисков нефтегазовых залежей, наличие которых вызывает снижение скорости распространения сеймических волн, затухание их амплитуд и смещение максимума спектра в область пониженных частот, а также повышение электрического сопротивления в нефтесодержащих пластах.

 

 

Рис 2.2. Геолого-геофизический профиль скв.35-скв.21. Карачаганакская площадь.

 

Кривые, получаемые при проведении электроразведочных работ методами профилирования (постоянным или переменным током), а также террасовидные и ступенеобразные, нередко высокочастотные элементы структуры аномалий Δg и ΔТ откликаются на вертикально-блоковые факторы геологического разреза, позволяют выделить массивные внутриформационные неоднородности в толще слоистых компенсационных образований, такие, например, как погребенные органогенные постройки с их крутыми склонами и обрывистыми границами, разломы и флексуры и т.п. Наконец, интенсивные и зачастую низкочастотные максимумы интегральных полей Δg и ΔТ фиксируют крупные выступы фундамента, которым пространственно отвечают в осадочной толще зоны структурных осложнений (в их числе – нефтегазовые ловушки тектонической природы) и к склоновым участкам которых приурочены места возникновения и роста органогенных построек (тектоноседиментационных ловушек) и зон выклинивания пластов (и ловушек соответствующего типа). Кроме того, некоторые знаковые сочетания аномалий Δg и ΔТ обычно отображают вполне определенные элементы структуры фундамента и осадочного чехла. В рассмотренном примере по Карачаганакскому месторождению сочетание – локальный max Δg на фоне моноклинального спада кривой ΔТ – соотносится с карбонатной постройкой в подсолевых палеозойских отложениях на склоне выступа фундамента (подобная картина зафиксирована также над Тенгизским и Астраханским месторождениями Прикаспийского бассейна).

Все эти пространные рассуждения и примеры призваны показать принципиальные трудности согласования интегральных гравимагнитных (вертикально-блоковых) и дифференциальных сейсмоэлектрических (горизонтально-слоистых) моделей и обосновать необходимость ранжирования факторов этих моделей (в процессе согласования ФГМ) по степени общности их проявления в упомянутых геофизических полях или, по терминологии А.Лурье и А.Чернова [2], по уровню их значимости. При этом, очевидно, в качестве факторов первого уровня значимости, т.е. факторов, формирующих определяющие особенности всех полей – интегральных и дифференциальных – выступают такие граничные поверхности, которые разделяют наиболее контрастные в физико-геологическом отношении формации: магматические (гранитно-метаморфические комплексы фундамента) и осадочные породы; галогенные и карбонатные толщи в осадочном чехле; кислые (гранитные) и основные (базальтовые) образования консолидированной коры и т.д. В самом деле, и соляные купола, и выступы кристаллического фундамента, и глубинные разломы, контролирующие пространственные очертания и структурные позиции этих блоков-выступов, находят отражение во всех геофизических полях, так как на границах соль-подсолевые и соль-надсолевые, фундамент-чехол, граниты-базальты фиксируются резкие перепады значений всех основных физических параметров: плотности, скорости, магнитной восприимчивости, удельного электрического сопротивления. Это следует из осредненных оценок взаимосвязанных петрофизических величин по основным группам пород, приведенных в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Оценки значений физических параметров gороды	Плотность σ кг/м3	Магнитная восприимчивость χ (едСИ*10-5)	Скорость продольных волн м/сек	Удельное электрическое сопротивление
Осадочные: терригенные	2,3-2,5	20÷100		10-2-101
карбонатные	2,5-2,7	0 ÷20		101-103
галогенные	2,0-2,2	-3÷0		106-1010
Магматические: кислые (граниты)	2,7-2,8	20-200	>6000	>103
основные (базальты)	2,8-2,9	>500	>7000	>105

По упомянутым границам-факторам первого уровня значимости, которые принято называть критериальными, т.е. удовлетворяющими критерию максимальной общности проявления в различных геофизических полях, осуществляется, в первую очередь, процедура согласования модели.

Для солянокупольных бассейнов (как, например, Прикаспийский) такими границами-факторами, формирующими главные элементы структуры аномальных полей являются кровля и подошва галогенной формации с их ярко выраженной негоризонтальностью залегания, а также поверхность кристаллического фундамента. К границам-факторам второго уровня значимости, на которые не накладывается условие всеобщности, здесь могут быть отнесены те поверхности раздела (субгоризонтальные подсолевые и надсолевые)горизонтов, которые участвуют в формировании волнового и электромагнитного полей – с одной стороны, или субвертикальные плоскости разломов фундамента, а также крутые склоны выступов в рельефе его поверхности, вносящие значительный вклад в распределение гравимагнитных аномалий. Тем самым существенно облегчается сама процедура согласования ФГМ.

Факторы 1-2 ^ого уровня значимости контролируют неоднородности геологической среды на уровне крупных комплексов пород, а соответствующий им уровень организации вещества в модели может быть определен как надпородный: при переходе от структурно-вещественных комплексов (СВК) к ПФМ это означает, что каждому такому комплексу придается единая эффективная (избыточная) оценка данного физпараметра (например, некая избыточная объемная плотность Δσ). Наконец, факторы третьего уровня значимости, вообще не требуют согласования, т.к. к ним относятся те элементы (границы) модели, которые влияют на формирование индивидуальной структуры какого-то одного поля. Так, тонкослоистые терригенные пачки преимущественно карбонатного палеозойского разреза Волго-Уральской провинции находят отображение только в волновом поле временных сейсмических разрезов и совсем не видны в гравимагнитных полях и даже на кривых электрозондирований. Уровень организации вещества в СВМ для таких факторов должен соответствовать уже не комплексу в целом – а отдельному пласту и определяется как породный.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: