Оценка параметров современных геодинамических процессов по данным региональных геофизических исследований и перспективы нефтегазоносности восточной части территории Ханты-Мансийского автономного округа-Югры

Актуальность проблемы. Несмотря на более чем полувековую историю поиска, разведки и разработки нефтяных месторождений, территория Ханты-Мансийского автономного округа-Югры (далее автономного округа) изучена неравномерно. Западная и восточная части автономного округа, по площади составляющие около 25% всей территории, изучены недостаточно. С одной стороны, по мнению ряда авторитетных ученых и специалистов, эти районы относятся к площадям малоперспективным на обнаружение углеводородов, а с другой сложившаяся инфраструктура ориентирована на центральные районы округа, что существенно затрудняет и удорожает поиск и разведку месторождений на окраинах.

В связи с этим, а также истощением месторождений, открытых более полувека назад, весьма актуальным становится разработка новых методических приемов для поиска углеводородных месторождений.

В настоящей работе рассматривается проблема оценки нефтегазоносности восточной части территории автономного округа площадью около 50 тыс.кв. км на уровне масштабов исходных геолого-геофизических данных 1:200 000−500 000. Основная идея прогноза базируется на флюидодинамических концепциях нафтидогенеза и связях параметров флюидодинамики с современным геодинамическим состоянием земной коры. Как показывает практика применения этого подхода на целом ряде локальных месторождений углеводородов в центральной части округа, представляется принципиально возможным оценить структуру флюидных потоков в осадочном чехле и фундаменте по комплексу сейсмических и других геолого-геофизических данных. В свою очередь, параметры флюидодинамической модели обеспечивают вполне достоверный прогноз нефтегазоносности в разнообразных структурно-вещественных условиях осадочного бассейна.

Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований заключается в развитии научно-методических основ прогноза параметров современных геодинамических процессов осадочного бассейна по комплексу геолого-геофизических параметров и прогноз параметров углеводородного насыщения осадочного бассейна в восточной части территории автономного округа. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: оптимизировать методику и технологию ДФМ-интерпретации временных разрезов по региональным сейсмическим профилямразработать методические и технологические приемы интегрированной интерпретации потенциальных полей и цифровых моделей рельефов дневной и глубинных отражающих поверхностей в осадочном чехле и фундаменте с целью оценки геометрии блоковых схем геодинамических процессов земной коры;

— выявить глобальные и региональные геодинамические элементы земной коры в пределах рассматриваемой территорииосуществить прогноз нефтегазоносности восточной окраины автономного округа на уровне масштабов 1:200 000−500 000.

Научная новизна работы заключена в следующем:

— по данным специализированной интерпретации материалов по региональным сейсмическим профилям и потенциальных полей подтвержден факт существования границы глобального сдвига земной коры по широте 62 градуса (проверка гипотезы глобальной геодинамики Земли в модели критических широт) — предложена модель современных блоковых геодинамических процессов осадочного бассейна в пределах автономного округа на двух масштабных уровнях;

— обоснована причинно — следственная связь нефтегазоносности с параметрами современных геодинамических процессов и на этой основе рассмотрена модель нефтегазоносности осадочного бассейна в пределах восточной окраины автономного округа.

Защищаемые положения:

1. Разработана методика интегрированного анализа региональных сейсмических данных, потенциальных полей и структуры рельефа дневной и глубинных поверхностей, обеспечивающая независимую и проверяемую оценку основных параметров геодинамических процессов земной коры на различных масштабных уровнях.

2. Установлен факт существования глобальных элементов современных геодинамических процессов земной коры в пределах территории автономного округа, подтверждающей гипотезу критических широт в ротационной модели Земли.

3. Предложена модель современной блоковой динамики литосферы восточной части территории автономного округа, позволяющая принять обоснованную схему перспективности обнаружения углеводородного ресурса в интервалах осадочного чехла и фундамента.

Практическая значимость. Предложенная методика принята за основу нового цикла научно-практических исследований на уровне детального масштаба в пределах Пыль-Караминского мегавала в контуре восточной части территории автономного округа.

Апробация работы: Материалы, изложенные в диссертации, представлялись на таких научно-практических конференциях, как:

X научно-практическая конференция «Современные геофизические технологии в ОАО „Хантымансийскгеофизика“ и перспективы их использования для повышения эффективности поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа», г. Ханты-Мансийск, 30 мая — 1 июня 2007 г.- XI научно-практическая конференция «Пути реализации нефтегазового и рудного потенциала Ханты-Мансийского автономного округа-Югры», г. Ханты-Мансийск, 12−16 ноября 2007 г.- VIII конференция молодых специалистов организаций, осуществляющих виды деятельности, связанной с пользованием участками недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа-Югры, г. Ханты-Мансийск, 2−4 апреля 2008 г.- XI научно-практическая конференция «Современные геофизические технологии и перспективы их использования в ОАО „Хантымансийскгеофизика“ для повышения эффективности поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа», г. Ханты-Мансийск, 2729 мая 2008 г.- XII научно-практическая конференция «Пути реализации нефтегазового и рудного потенциала Ханты-Мансийского автономного округа — Югры», г. Ханты-Мансийск, 17−20 ноября 2008 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано восемь статей, в том числе одна в рецензируемом ВАК журнале («Горный журнал». № 8. 2008. — Екатеринбург — С. 49 — 55).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 130 страниц машинописного текста, 57 рисунков, библиография включает 86 наименований.

Личный вклад автора. Основные исследования проведены в рамках научно-технического договора о совместной деятельности государственного предприятия «Научно-аналитический центр рационального недропользования им. В. И. Шпильмана автономного округа-Югры» (далее НАЦ РН) и Уральского государственного горного университета в период 2005 — 2008 гг. Автор настоящей диссертации в штатном составе НАЦ РН принимал активное и непосредственное участие на всех этапах работы, самостоятельно сформировал всю необходимую исходную информацию в интегрированную базу данных, исследовал и предложил содержательные элементы методики интерпретации геолого-геофизических данных и выполнил настройку необходимых технологических процессов для организованной обработки и интерпретации больших информационных массивов.

Автор выражает глубокую благодарность руководству ГП НАЦ РН Шпильману А. В. и Волкову В. А. за разрешение использовать научно производственные отчеты подразделений центра, информация по которым была очень полезна в подготовке и написании настоящей работы.

Автор также выражает глубокую благодарность научному руководителю диссертации профессору, доктору геолого — минералогических наук Писецкому В. Б., заведующей лабораторией геологоразведочных работ НАЦ РН Змановской О. И., заведующей лабораторией ГИС НАЦ РН Сидашовой Н. И., своим коллегам по работе и сотрудникам кафедры геоинформатики ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» Зудилину А. Э., Самсонову В. И., Воронину О. А., Бурдейному Д. В. Без их практической помощи и моральной поддержки эта работа не могла бы состояться.

Выводы, сделанные по рисунку 4.9, подтверждаются комплектом карт ДФМ по всей совокупности ДФМ-разрезов по региональным профилям, построенным по разным временным интервалам (рис. 4.10 — рис. 4.13). На представленных материалах аномалий выделяется Боровое месторождение нефти, аномалиями подтверждается доказанная нефтеносность, и показаны два перспективных участка. Хорошо подчеркиваются основные элементы геодинамических процессов на территории восточной части автономного округа.

На рисунке 4.14 показан конечный продукт интегрированной интерпретации всех исходных данных: первая версия схемы блоковой динамики литосферы и карта параметров активности осадочного чехла, полученная наложением интегрированного аспекта кинематических параметров (растр черных тонов) на распределение аномальных давлений (цветной растр). Наибольший интерес вызывает зона, помеченная «ВО» на нижней карте (контур синего цвета). Молено предположить, что эта зона сформирована активным взаимодействием широтной глобальной границей «Ts» и границей того лее корового порядка «МТ Enisey». При этом активность зоны ограничена границей блоков литосферного порядка «Mt Hudos» .

На верхней карте помечены две наиболее перспективные точки разведочного бурения в окрестностях узлов пересечения меридиональных границ активных блоков литосферы с критической широтой «Ts» (точки 1 и 2). Там же, показаны синим контуром наиболее вероятные области с максимальным флюидонасыщением.

Восточная часть территории автономного округа вполне может оказаться похожей на такую же зону по Ванкорской группе нефтегазовых месторождений, расположенную к северу от восточной части территории автономного округа на расстоянии около 400 км и на таком же удалении к западу от Худосейского грабен — рифта. Опыт ДФМ интерпретации на Ванкорском участке свидетельствует о схожести всех параметров современных блоковых процессов в восточной части территории автономного округа и принадлежности этих зон к одному и тому же меридиональному линеаменту «Mt Hudos» .

На рисунке. 4.15 приведены несколько матриц нарушения сплошности, анализ которых (совместно с результатами, приведенными на рисунке 2.18 и 2.19) позволяет объективно проследить положение глобального элемента «Ts» и геометрию блоковой структуры геодинамики литосферы (сетка линий с маркировкой В L (Н) на рисунке 4.15). Точное положение меридиональных границ литосферных блоков выявляется по ДФМ — разрезам на широтных региональных профилях (рис. 2.21, профилю «Восток — 7»).

Вышеприведенные выводы подтверждаются иллюстрациями представленными на рисунке 4.16. Заметим, что предполагаемые нами меридиональные границы активных блоков литосферы хорошо подтверждаются характерным распределением оценок аномальных давлений по профилям 11 и «Речной» (стрелки красного цвета по разрезам и красные пунктирные линии). Представленные материалы интересны приуроченностью областей с аномальными давлениями участкам с доказанной нефтеносностью. Подобные области в восточной части профилей, на мой взгляд, перспективны на обнаружение углеводородов. На рисунке 4.17 приводится пример сопоставления интегральной матрицы нарушения сплошности и матрицы аспекта дневного рельефа с фрагментами структурно — формационной.

Аспект рельефа горизонта Б.

Рис. 4.8 Аспекты параметрических матриц.

3500EI10.

3 450 000~.

6ТОСООО 675D0C0 6 800 000 Т.

50 000 7 000 000.

58 300С0 / /900 000.

Доказанная продуктивность.

Перспективные зоны.

6 750 000 6 800 000.

Рис. 4.9 Карты ДФМ по комбинациям ДФМ — разрезов. А — по всем ДФМ — разрезам, В — по широтным ДФМ — разрезам бюоо об.

Боровое и-е.

Речной.

Г-—I-1−1-Г-1−1-1−1-1−1.

1 200 000 1 300 000 1 400 000 1 600 000 1 600 000 1 700 000 тоооооон.

Рис. 4.10 Карта ДФМ в интервале 0,5 — 4,5 сек.

I-1-*-1−1-1−1-1−1-1.

1 200 000 1 300 000 1 400 000 1 600 000 1 600 000 1 700 000.

Mt Hud os.

6 200 000 к.

7ЙООООО.

Речной боровое м-е.

I 22.

1.9.

16 15.

1.4 -13 -12 -1.1 tna 1.

— 0.9 -OB -0.7 -0 6 -05 -0.4.

L03 -0.2 -0.1 0 о.

Ln.

Рис. 4.11 Карта ДФМ в интервале 0,5 сек. — горизонт Б.

1 200 000 Т 1 300 000 * 1 400 000 ' 1 600 000 ' 1 600 000 Т 1 700 000.

7&0.

Речной.

Боровое и-е о о.

Рис. 4.12 Карта ДФМ в интервале горизонт Б — горизонт, А v.

1 200 000 1 300 000 1 400 000 ' 1 600 000 1 1 600 000 1 1 700 000.

Речной.

7 800 000 боровое к-е.

Л Mt Ни dbs.

22 2 1 14.

— 1.3 -1.2 -1.1 И 09 08 07 Ю.6 05 0.4 03 02 0 1.

Рис. 4.13 Карта ДФМ в интервале горизонт, А — 4,5 сек.

Рис. 4.14 Основные элементы современных геодинамических процессов литосферы оо обстановки по Суркову B.C. и тектонической карты под редакцией Шпильмана В. И. Разработка приводимых фрагментов никаким образом не связывались с вариантом глобального значения критических широт. Тем более важным является отсутствие противоречивости.

Современная геодинамическая активность территории ЗСП по элементу «Ts» косвенным образом подтверждается матрицей нарушения сплошности рельефа дневной поверхности (рис. 4.15 фрагмент «а») и интегральных матриц нарушения сплошности (фрагменты «Ь», «с»). Направление деструктивных элементов в окрестности «Ts» свидетельствует о глобальном сдвиговом процессе.

Особый интерес представляют результаты сопоставления гравитационных и магнитных полей, зарегистрированных через длительный промежуток времени. На исследуемой территории в 2007 году проведена высококачественная аэромагнитная и аэрогравитационная съемки (М 1:200 000). Съемка проводилась современной аппаратурой, причем гравитационные и магнитные составляющие измерялись одновременно [75]. В данном случае, на стадии предварительного анализа, применен простой способ сопоставления: вычисление функции взаимной корреляции в скользящих окнах. Матрицы этих функций по гравитационным и магнитным полям показаны на рисунке 4.15, (фрагменты «d» и «е»). Различия в гравиметрических и магнитных полях показаны на рисунке 4.18. По этим результатам можно сформулировать следующие предварительные выводы:

— максимальные расхождения потенциальных полей соответствуют одному и тому же источнику возмущения, связанного с глобальным сдвиговым процессом по элементу «Ts» ;

— основная динамика по обеим матрицам обнаруживается в окрестности узла пересечения глобального элемента «Ts» и меридиональной границы блока литосферного порядка В L (Н). t>M*TF"tM 4СМКП ДМ11ЮГО d.1 M iTprai* +BK по пилснпсым поя км в lfhl i) m*rj"i"*bk пвг^кшгшммши ь uh).

I—.

C> НкПГр4ЛЫ<1Я КАТрКЦ" Kjpyiil*HIV< fHKCUM>"TI ПО пх’юоипм tub buhi.

KM.

Рис. 4.15 Интегральные матрицы нарушения сплошности по структурным и физическим параметрам и результаты сопоставления потенциальных полей разных лет.

Приведенный результат сопоставления потенциальных полей достаточно объективно свидетельствует о существенной геодинамической активности западного борта Худосейского грабен — рифта и в особенности в области пересечения границ «Ts» и «В L (Н). Если этот вывод присовокупить к высококонтрастной аномалии давлений в интервале тюменской свиты и глубже (отложения триаса) на ДФМ — разрезе по профилю 11 (фрагмент ДФМ — разреза «f», рисунок 4.15), то становится очевидной рекомендация по бурению глубокой разведочной скважины в точке Р 1. В целом всю область вдоль границы «В L (Н)» (западный борт Худосейского грабен — рифта) следует отнести к высокоперспективному НГР. Второй по перспективности НГР связан с меридиональными бортами Пыль — Караминского литосферного блока, активность которого подтверждается системой ДФМ — разрезов по широтным направлениям (на рис. 2.21 показаны его границы на профиле «Восток — 7»). В данное время, алгоритм применения методики ДФМ — трансформаций, описанный в настоящей работе реализуется в крупном проекте: «Создание детальной модели геологического строения отложений осадочного чехла и доюрского основания Пылькараминского участка и уточнение «Концепции геологического изучения недр восточной части автономного округа», который подразумевает разработку геодинамической и флюидодинамической модели Пылькараминского блока по сейсмическим геолого-геофизическим и геохимическим исследованиям в масштабе 1:100 ООО. На рисунках 4.19 — 4.22 приведены примеры ДФМ — трансформации по композитным профилям Пылькараминского блока и первая версия карты на продуктивный интервал (тюменская свита).

Первые, результаты обработки материалов в этом блоке подтверждают правильность подхода к обработке данных геологогеофизических исследований и подтверждают высокую блоковую активность восточной части территории автономного округа. h) i"f iiii t ¦ ihiiiiuititttWM itftfuihiMpri /|HimmiI"ii i|i.

Рис. 4.16 Фрагмент ДФМ — разрезов и перспектив нефтеносности: А — профиль 11-.

Б — профиль «Речной».

Рис..

4.17 Сопоставление матриц с фрагментами карт (А) структурно-формационный и (Б) тектонической.

Фра] мент структурно формацношюй обстановки ЗСП (Сурков B.C. 1998 г. (А).

Аспект гравитационного попя f К J.

КОМПОЗИТНЫХ у. профилейV.

8/0*29.

7/04/26 * 7/04/22.

Рис. 4.19 Схема композитных профилей и примеры результатов обработки по ДФМ — технологии по Пылькараминскому блоку.

Рис. 4.20 Дфм разрез по композитному профилю 7/03/06.

Им.

Рис. 4.22 ДФМ — разрез по композитному профилю 6/93/06 оо.

Заключение.

В соответствии с поставленной целью и в результате применения предложенной методики интегрированной обработки и интерпретации региональных геофизических исследований выявлены основные параметры современных геодинамических процессов земной коры восточной окраины территории автономного округа, на основании которых предложены перспективные районы на обнаружение углеводородных ресурсов..

Основные научные выводы и практические результаты заключаются в следующем:.

1. предложена методика интегрированной интерпретации региональных геофизических данных, в результате применения которой осуществлен прогноз схемы современных блоковых процессов земной коры по территории автономного округа на глобальном и региональном (для восточной окраины) уровнях-.

2. установлено фактическое положение глобальной границы сдвигового процесса земной коры на территории округа, что в совокупности с другими известными трансрегиональными элементами позволяет уточнить механизмы нафтидогенеза Западно-Сибирского мегабассейна-.

3. обоснованы параметры геодинамических процессов земной коры в пределах восточной части территории автономного округа на уровне масштаба 1:200 000−1:500 000 и предложен ряд перспективных участков для более детального изучения и выбора точек разведочного бурения..