Перспективы оконтуривания нефтеносных структур методом ССП

Гликман А.Г.

Основные претензии, предъявляемые к методу спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП), касаются его малой глубинности. И действительно, в примерах использования метода ССП почти не приводятся глубины, превышающие 300 м. При поисках же месторождений полезных ископаемых представляют интерес гораздо большие глубины.

Считается, что выявление малоглубинных геологических объектов может представлять интерес только при инженерно-геологических изысканиях, когда необходимо определиться с объектами, которые влияют на инженерные сооружения. Это, в первую очередь, плывуны, карсты, а также разного рода палеоструктуры.

Именно в этом направлении мы и работали, пытаясь увидеть зависимости между получаемыми нами ССП-разрезами и имеющейся геологической информацией. Как это часто бывает в науке, результаты этих исследований вывели нас совершенно не туда, где велись поиски.

Так, при проведении исследований на участках разрушений инженерных сооружений оказалось, что непосредственно в этих зонах на ССП-разрезах прорисовываются некие воронкообразные (V-образные) объекты или отдельные образующие этих объектов. В поисках природы этих объектов мы стали проводить свои исследования в регионах, различающихся по мощности осадочного чехла. От Кольского п-ова и Выборгского района Ленинградской области, где глубина залегания кровли кристаллических пород колеблется в пределах от нуля до десятков метров, и до таких регионов Западной Сибири, где мощность осадочного чехла достигает 8 км.

В результате, нам удалось установить, что наблюдающиеся на ССП-разрезах V-образные объекты однозначно соответствуют зонам разрывных тектонических нарушений в кристаллических породах. При этом оказалось, что глубина прорисовки этих объектов на ССП-разрезах, независимо от мощности осадочного чехла, находится в пределах от 30-50 до 200-500 (а иногда и больше) метров. На рис.1 приведен более или менее типичный пример такого объекта. Информативными оказались все параметры этого объекта - крутизна образующих, глубина острия и значения добротности сигналов в пределах его. Знание этих параметров позволяет достаточно определенно прогнозировать надежность инженерных сооружений, попавших в зону тектонических нарушений.

V-образный объект на ССП-разрезе оказался устойчивым признаком наличия зоны тектонического нарушения, и свойства пород в этой зоне радикально отличаются от свойств пород, находящихся вне этой зоны. Имея возможность теперь, в результате применения ССП, выявлять эти зоны, мы можем объяснить ряд моментов, раньше своего объяснения не имевшие. Так, известно, что иногда встречаются места, где при осуществлении разведочного бурения не удается взять керн. Породы находятся там в столь нарушенном состоянии, что при бурении они полностью разрушаются. Более того, буровой инструмент в таких зонах не только не встречает сопротивления, но даже иногда и проваливается. То есть в этих зонах даже на значительных глубинах могут встречаться пустоты.

С позиций изучения физики влияния разрывных тектонических нарушений на инженерные сооружения нас заинтересовал тот момент, что с увеличением величины мощности осадочного чехла степень воздействия тектонических нарушений на инженерные сооружения не уменьшается. С одной стороны, это является еще одним доказательством того, что горные породы не являются упругими средами, и что при длительном на них воздействии происходит не изгиб породных слоев, а развитие их нарушенности. Иначе говоря, все деформации в породной толще происходят не за счет упругих свойств пород, а вследствие их разрушения. А, следовательно, какие бы подвижки ни происходили на как угодно больших глубинах, следы их проявятся на всей толще пород, вплоть до приповерхностных слоев.

Таким образом, если имеем исследовательский метод, с помощью которого можно выявлять зоны с повышенной нарушенностью горных пород (а ССП как раз и является таким методом), то для того, чтобы определиться с некоторыми геологическими объектами, находящимися на большой глубине, может оказаться достаточным исследовать лишь приповерхностные объемы пород.

В порядке проверки этой идеи был исследован ряд объектов, имеющих глубинное магматическое происхождение. А именно, так называемых, трубок взрыва.

В силу того, что в зонах тектонических нарушений в горных породах нарушенность развивается вследствие микроперемещений частиц сверху вниз, на ССП-разрезах формируются воронкообразные объекты с острием вниз. В зонах выхода магмы, наоборот, микроподвижки породных частиц идут снизу вверх, и поскольку при этом магматическому материалу приходится раздвигать залегающие выше породы, то следы подвижек должны иметь вид купола.

Потенциально алмазоносные структуры, обследованные методом ССП, находятся на территории Архангельской области, на п-ове Ямал, на архипелаге Новая Земля, а также в Ленинградской области. Несмотря на различия в условиях залегания этих структур, все они на ССП-разрезах проявляются куполами, которые прорисовываются на глубинах, не превышающих те же 300м. Один из таких куполов (полученный при профилировании через трубку Поморскую) приведен на рис.2.

И, наконец, о нефтеносных структурах.

Глубина залегания нефтеносных пластов может быть и очень большой. Вплоть до 8 км, как это имеет место в некоторых регионах Западной Сибири. Естественно, что все усилия геофизиков направлены на то, чтобы создать такой геофизический метод, с помощью которого можно было бы заглянуть на эти глубины, и как-то увеличить эффективность поисков месторождений углеводородов. Увы, нужно признать, что на сегодняшний день таких методов нет. В США это признали, и ищут углеводороды только бурением.

Мое знакомство с практикой нефтепоисков показало, что у буровиков на самом деле нет никакой информации, на которую можно было бы опереться при выборе места для скважины. Все решает опыт и везение. К моему величайшему удивлению, нефтяники даже не получают от геофизиков информацию о зонах тектонических нарушений. И им невдомек, что целый ряд неудач при бурении скважин объясняется лишь тем, что они попадают в тектонику.

Таким образом, даже если бы информация, которая могла бы быть получена методом ССП, была ограничена только картированием тектоники, то и в этом случае эффективность при бурении на нефть существенно повысилась бы. Однако, как оказалось, это еще не все.

На рис.3 приведен ССП-разрез, полученный при профилировании вдоль линии, проходящей через нефтедобывающую скважину. Удалившись профилем от скважины, дающей нефть, на 430 метров, мы вошли в систему тектонических нарушений, что следует из прорисовавшихся двух V-образных объектов. Но при этом на участке 440-390 м прорисовалась ветвь с уменьшающейся с удалением от зоны тектонического нарушения крутизной. Для того, чтобы понять, чем обусловлена эта ветвь, рассмотрим следующую модель.

Поскольку породы в зоне тектонического нарушения обладают повышенной проницаемостью, нефть из нефтеносного пласта выжимается в эти проницаемые породы. Сама нефть уходит вниз, непосредственно по трещинам тектонического нарушения. Пары ее выходят на поверхность, проявляясь иногда на дневной поверхности теми или иными признаками нефтеносной зоны²
. Сам же пласт, "освобождаясь" от нефтяной начинки и находясь под давлением вышележащих пород утончается, плавно уменьшая свою толщину по мере приближения к зоне тектонического нарушения. На столько же, на сколько уменьшается толщина пласта (там, где из него выжимается нефть), осядут и все породы, находящиеся над ним. Следовательно, в зоне, примыкающей к тектоническому нарушению, весь породный столб подвергается подвижкам, в принципе, того же характера, что и породы непосредственно в зоне тектонического нарушения.

Различаться эти подвижки должны по характеру прорисовки на ССП-разрезе. И если признак тектонического нарушения – воронкообразный объект, то граница нефтеносного пласта должна проявляться одной образующей V-образного объекта, крутизна которой должна уменьшаться (выполаживаться) по мере удаления от зоны тектонического нарушения. То есть как раз такая ветвь, как прорисовалась на рис.3 в промежутке 440-390 м профиля, является признаком наличия нефтеносного пласта.

Или, иначе говоря, признаком наличия нефтеносной структуры при использовании метода ССП является наличие одной ветви V–образного объекта с изменяющейся крутизной на границе с зоной тектонического нарушения.

Точно так же, как по параметрам V–образных объектов, возникающих на ССП-разрезах оказалось возможным делать прогноз разрушений инженерных сооружений, по характеристикам ССП-разрезов со временем будет возможно не только картировать нефтеносные пласты, но и давать оценку эксплуатационным характеристикам этих структур.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

ССП - спектрально-сейсморазведочное профилирование. Физика и практика спектральной сейсморазведки - на сайте http://www.newgeophys.spb.ru/

Именно по этим признакам, в свое время, Губкин открыл одно из месторождений нефти.