Геофизические методы поисков

 

Следующий этап поисков месторождений состоит в изучении глубинного строения территории с помощью геофизических методов: сейсморазведки, электроразведки, магниторазведки и гравиразведки. Эти методы достигли в настоящее время такого уровня развития, что в ряде случаев они позво­ляют полностью или частично отказаться от бурения дорогостоящих структур­ных скважин.

Самый информативный метод геофизических исследований в нефтегазовом деле – сейсмическая разведка. Метод основан на использовании законо­мерностей распространения упругих волн в земной коре, искус­ственно создаваемых в ней путем взрывов в неглубоких сква­жинах (рис. 3.8).

 

Рис. 3.8. Принцип проведения сейсморазведочных работ:

СС – сейсмическая станция с сейсмоприёмниками; ПВ – пунктвзрыва

 

Сейсмические волны можно сравнить с рентгеновски­ми лучами, просвечивающими недра Земли и позволяю­щими выявить их внутреннее строение. Сейсмические волны распространяются по поверхности земли и проникают в её недра. Скорость волн больше в плотных породах и меньше в рыхлых отложениях. Когда сейсмическая волна доходит до границы раздела двух сред, она частично отражается. Отражённые волны регистри­руют сейсмоприёмниками, расположенными через определённые интервалы по линии сейсмического профиля. По времени прихода отраженной волны к сейсмоприёмнику и рас­стоянию от места взрыва судят о глубинах залегания пород и углах их наклона.

Около 40 лет назад внедрена вибросейсморазведка. Источником волн здесь служат не взрывы, а специальные вибрационные источники. Метод имеет высокую экономическую эффективность, так как не нужно бурить взрывные скважины и использовать взрывчатые вещества; обеспечивается безопасность ведения полевых работ. Кроме того, при сейсмических исследованиях морских глубин взрывами наносится ущерб морской фауне, и в таком случае больше подходят вибрационные источники возбуждения сейсмических волн.

За последнее десятилетие разработан метод трёхмерной сейсморазведки, который называют 3D (three dimension). На исследуемой территории располагают многие десятки сейсмоприёмников по взаимно параллельным и перпендикулярным линиям. Сейсмические волны возбуждают несколькими вибрационными источниками. При этом сложном и дорогом методе можно получить данные сразу по площади, а не только по профилю.

Методика интерпретации сейсморазведочных данных очень сложная, требует применения современной вычислительной техники. Разрабатываются новые компьютерные программы, позволяющие выявлять мелкие детали глубинного строения земной коры. В начале 2000-х гг. повторная интерпретация качественных полевых сейсмограмм 25-летней давности позволила выявить на многих площадях мелкие ловушки литологического типа. Возникла новая отрасль геофизической науки – сейсмостратиграфия. Сейчас можно уже обнаружить четырёхметровые нефтеносные пласты на глубинах до 4 км.

Метод электроразведки основан на изучении естественных и искусственно созданных электричес­ких полей в земной коре. Каждая порода способна проводить электрический ток. Абсолютные величины электропроводности и удельные сопротивления горных пород определены в лабораториях опытным путем. Насыщенные минерализованной водой породы являются хорошими проводниками, а насыщенные нефтью коллекторы проводят электрический ток плохо. Электроразведку осуществляют следующим образом. Че­рез металлические стержни-электроды в землю вводится электрический ток. С помощью других элек­тродов, расположенных между стержнями-электродами, специальной аппаратурой измеряют искусственно созданное электрическое поле. На основании данных исследования определяют сопротивление пород и условия их залегания. Наземную электроразведку применяют для геологического картирования районов, покрытых наносами, поисков перспективных на нефть и газ валообразных поднятий и антиклинальных структур, а также для выявления зон тектонических нару­шений.

Магниторазведка изучает аномалии магнитного поля, связанные с различием магнитных свойств горных пород. Магнитные аномалии на поверх­ности Земли отражают существование в её недрах складчатых структур или массивов плотных кристалли­ческих пород. Напряжённость магнитного поля измеря­ется с помощью специального прибора – магнитометра. Замеры производят обычно с борта самолёта по строго ориентирован­ным маршрутам, потому что магнитное поле Земли имеет ориентированное направление. Магнитный метод разведки отличается высокой про­изводительностью, быстротой и экономичностью. С его помощью устанавливают глубины залегания поверхности фундамента, антиклинальные структуры амплитудой всего лишь 200 м, магматические интрузии и соляные купола, месторождения металлов.

Гравиметрический метод поисков (гравиразведка) основана на изме­рении силы тяжести на земной поверх­ности с помощью высокочувствительных приборов – гравиметров. Предпосылкой применения гравиразведки являются различия в плотности горных пород. С помощью гравиметров выявляют аномалии гравитационного поля, обусловленные изменением плот­ности горных пород и глубинного строения земной коры. Если плотные породы, например, гранитные массивы или залежи полиметаллических руд при­ближены к земной поверхности, то в этих местах сила тяжести повышена. На гравиметри­ческой карте над такими участками отмечаются положительные аномалии ускорения свободного падения (рис. 3.9, а). Региональным глубинным разломам со значительной амплитудой смещения блоков соответствуют резкие ступенчатые изменения силы тяжести на протяжении профиля (рис. 3.9, б). В местах развития солянокупольных структур (рис. 3.9, в), синклиналей, прогибов кристаллического фундамента или крупных скоплений нефти и газа наблюдаются отрицательные аномалии силы тяжести.

 

          а                                         б                                в

 

Рис. 3.9. Гравитационные аномалии над геологическими струк­турами:

а – гранитный купол; б – сброс; в – соляной шток

 

По материалам комплексной интерпретации всех геофизических исследова­ний и структурного бурения строят серию структурных карт и геологические разрезы. Каждая карта отражает глубинный рельеф предполагаемой поверхности раздела двух толщ. На рис. 3.10 показан пример построения структурной карты по кровле горизонта А при сечении горизонталей 100 м.

Можно построить структурную карту по подошве горизонта А или по любой другой поверхности. При пологом залегании пластов сечение стратоизо­гипс берут равным 2–5 м, а когда наблюдается крутое залегание пластов, то 10–25 м и более.